сотрудник
Россия
студент
Брянская область, Россия
ГРНТИ 67.11 Строительные конструкции
ГРНТИ 67.13 Технология строительно-монтажных работ
ББК 382 Изыскания и проектирование в строительстве
ББК 385 Строительные конструкции
Отсутствие единой информационной модели является причиной затруднённого взаимодействия всех участников полного цикла строительства. Особенные трудности при этом имеют службы эксплуатации, которые не получают актуальную и полную информацию об объекте. Поэтому в текущее время ведётся интенсивное внедрение информационного моделирования (ИМ) для эксплуатирующих служб. Разрабатываются нормативные документы, учитывающие зарубежный опыт и российскую своеобразность в области проектирования. Имеется необходимость распространить использование ИМ за стадии проектирования и строительства. Первенствующими поводами являются: гарантия качественного контроля, гарантия безопасного функционирования объекта, гарантия переоснащения здания новым инженерным оборудованием, гарантия планирования и управления зданием, документооборотом и т.д. Для организации решения актуальных проблем и для обеспечения максимально полезными свойствами и функциями служб эксплуатации, продемонстрируем использование недостаточно известных BIM-сценариев. При их связи с иными разработанными инструментами информационного моделирования производятся результаты, которые естественно требуют доработок, изменений, но имеют перспективные следствия для будущего. Для проведения анализа этих следствий и совершения выводов в данной статье продемонстрированы одни из ключевых моментов, способствующих интеграции ИМ с эксплуатирующими службами.
информационное моделирование, информационные системы, ввод в эксплуатацию, эксплуатация, BIM-сценарий, автоматизированное проектирование, системы управления
Введение. Продолжают своё развитие современные технологии информационного моделирования (BIM), как в проектных организациях, так и в государственном регулировании. Появляются новые успешные результаты при использовании BIM. Данное применение позволяет совершать быстрые и эффективные решения на всех стадиях жизненного цикла объекта (ЖЦО) – от концепции до эксплуатации. Данные технологии могут позволить объединять информацию для каждого ЖЦО и обмениваться данными между предприятиями. Однако, всё еще недостаточно изученной является интероперабельность строительных и проектных технологий информационного моделирования с системами эксплуатации здания в целом. BIM-модель (информационная модель) необходима на стадии эксплуатации здания для обеспечения показателей функцией прозрачности и для улучшения скорости реагирования, так как бумажное управление не позволяет совершать это быстро. Стоит исследовать текущие проблемы интеграции информационных систем со службами эксплуатации и управления.
Для успешного внедрения BIM организация должна иметь представление об основных ключевых компонентах, о том, чего желает она добиться при интеграции BIM на стадии эксплуатации и обладать полным представлением окончательного результата.
Изучение существующей в этой отрасли литературы показал, что авторы гласят о недостаточном понимании технологий, об отсутствии единых принятых стандартов и методик для служб эксплуатации зданий [1, 2]. BIM (информационное моделирование зданий) – это не новая платформа, а технология, вносящая изменения в подход проектирования. При этом необходима чёткая координация. В.В Шарманов в своей работе [2] пишет о малой заинтересованности нашего государства в применении технологии. Также он называет еще одну из причин- медленное внедрение BIM программ в учебные заведения. Технологии развиваются, время быстрыми темпами идёт, как результат мы наблюдаем разрыв между образованием и настоящим временем.
Теперь следует отметить недостаточно изученный элемент информационного моделирования- BIM-сценарий или BIM-use. BIM-сценарии декомпозируют на отдельные фазы разработку проекта в рамках информационной модели. Применяются для конкретных целей инвестиционно-девелоперского проекта (ИДП). При отсутствии взаимосвязи между BIM-сценариями в пределах единого ИДП нарушаются технологические процессы, теряется производительность, часть работ выполняется напрасно. По утверждению автора [3] отсутствие связей объясняется недостаточной изученностью многообразия BIM-сценариев и неопределённостью границ этого многообразия. По заключению И. Емельянова [4], применение всех BIM-сценариев предполагает высокую сложность проекта с большим объемом данных и естественно подобные системы нуждаются в классификации (Классификатор, MDS) и управлении (BEP, Управление Данными).
Для достижения благоприятного результата, а именно для быстрого принятия решения и управления при эксплуатации объектами нам требуется качественная интеграция BIM проекта с информационными системами, которые применяются организациями. Необходимо отметить, что для передачи данных, для обмена информацией между участниками всего цикла строительства требуется общая среда взаимодействия. В Великобритании был создан известный сейчас в мире стандарт в сфере информационного моделирования BS 1192:200 [5]. В нём был образован термин CDE (Common Data Environment). CDE является первенствующим источником проверенных надежных данных для всех участников BIM-моделирования [5].
Следующий важный компонент – классификаторы, то есть спецификация разработки моделей. В BIM генеральную роль играют библиотечные элементы, которые компонуют целый объект. Эти отдельные элементы могут содержать в себе информацию, которая может понадобиться на следующих этап разработки проекта. Например, стоимость детали, которая не важна для проектировщиков, но важна для сметчика. В настоящее время в России нету одной принятой системы классификации, поэтому некоторые предприятия вынуждены использовать зарубежные, переписывать их под себя [6].
Особенно можно отметить такие разработки:
- Omniclass – система классификации, разработанная в США для строительной отрасли.
- Uniclass – система классификации разработанная в ВБ для той же сферы.
- COBie (Construction-Operation Building information exchange)-формат для передачи данных, разработанный в США для организации BIM-обмена данными и в настоящее время всё еще совершенствуется специалистами.
Для российского использования системы Omniclass и UniClass не подходят, так как, например, код Omniclass в Revit за рубежом обозначает код материала [7]. В то время как наша система должна иметь отношение к ГЭСН, ФЕР, то есть иметь привязку к технологиям строительного производства.
При удачном, грамотном использовании всех перечисленных важных компонентов, мы получаем качественную интеграцию BIM проекта с информационными системами. Модель удовлетворяет и EIR (требования заказчика), так и требованиям BIM-сценариев [4]. За тем хотелось бы отметить следующие системы – системы управления документооборотом, BMS (системы управления зданиями), системы управления энергоресурсами и т.д. Часто предприятия не используют автоматизированные информационные системы и отдают предпочтению человеческому труду. Krystyna Araszkiewicz в своей статье [8] пишет о главных преимуществах, связанных с использованием информации и данных, включенных в модель функционирования здания BIM. Перевод потока информации из модели BIM в систему Facility Management (FM) более эффективен, чем ручной ввод данных, который существует в практике FM. Это возможно при условии уже интегрированной системы.
Методика. Предметом исследования является – эффективность использования BIM-сценариев на стадиях по эксплуатации объектов и эффективность использования информационных систем.
Целью является – изучение возможности интеграции информационной модели с информационными системами служб эксплуатации с применением BIM-сценариев.
Основная часть. Для реализации поставленной цели нам требуется система управления FM-CAFM (Computer Aided Facility Management). Для взаимодействия с CAFM необходимо скомпилировать данные из системы классификации OmniСlass (Omniclass. Table 33 – Disciplines) по разделам эксплуатации с этапами инвестиционно-девелоперского проекта (табл. 1), которые были выделены авторами, опираясь на отечественнуюp [9] и зарубежную документацию (Omniclass. Table 31 – Phases ), результат представлен (табл. 2).
Перед нами могут существовать различные задачи, которые подразумевают различные виды работы с данными: поиск, систематизация, преобразование информации в нужный вид, фактическое использование сформированных сведений, выбор в каком формате будут они храниться. Итак, для реализации данных нам не хватает проклассифицировать BIM-сценарии для исследуемых стадий, как это сделал автор [11].
01. Сбор информации
02. Формирование информации
03. Анализ информации
04. Обмен информацией
05. Воплощение информации
Каждая категория имеет свою подкатегорию вида взаимодействия с информацией, как заявлено в работе [10].
Cформируем пример комплекта BIM-сценариев, как предлагает Н.В. Князева [11]. Наши этапы не предполагают выпуск такой документации, как генеральный план, архитектурные решения и т.д., поэтому мы будем использовать дисциплины из Omniclass. В качестве примера возьмем инвестиционно-девелоперский проект для служб эксплуатации выставочного центра (ВЦ) (табл. 3).
Таблица 1
Перечень дисциплин инвестиционно-девелоперского проекта для ввода в эксплуатацию
и эксплуатации здания
|
Дисциплина |
Шифр |
Описание |
|
Quality Assurance (QA) |
33-25 51 00
|
Надзор, координация всех процессов планирования, реализации и надзор за планом контроля качества проекта. Может также включать работу с сотрудниками, агентствами, участвующих в инспекции и испытаниях. |
|
Heating, Ventilation, and Air-Conditioning Operation and Maintenance (HVA) |
33-55 24 21 17
|
Работы по техническому обслуживанию и эксплуатации, которые связаны с отоплением, вентиляцией, кондиционированием и другими сервисами. |
|
Proposal Preparation (PP)
|
33-25 14 00
|
Согласование контрактов, договоров, положений, управление частными и государственными фондами и контрактами, отслеживание предложений, написание предложений и другой документации. Также может включаться: соблюдение текущих предложений согласно инструкциям, управление производством и распределение всего документооборота. |
|
Facility Use |
33-55 00 00 |
Продолжение технического обслуживания и использования здания, сооружения или участка после завершения строительства. |
|
Real Estate (RE) |
33-55 14 00 |
Покупка, продажа или аренда недвижимости |
|
Facility Owner (ROw) |
33-55 21 00 |
Владение собственностью и снижение всех расходов, связанных со всеми аспектами закупок, проектирования, строительства, и использования объекта. |
|
Facility Operations (FOp) |
33-55 24 00 |
Предоставление вспомогательных обслуживающих услуг в пределах объекта (уборка, обслуживание, охрана и безопасность и др.) |
|
Facility Restoration Services (FRS) |
33-55 36 00 |
Поддержание и ремонт поврежденных частей здания из-за срока службы, погоды или износа материала. |
Таблица 2
Этапы инвестиционно-девелоперского проекта для эксплуатации здания
|
Этап |
Шифр |
Описание |
|
Ввод в эксплуатацию |
09 |
Оценка завершенной работы посредством тестирования, инспекции и ввода в эксплуатацию (в том числе всего оборудования) для обеспечения соответствия критериев проектирования, эффективности в соответствии с применяемыми нормами и стандартами. Передача исполнительной документации от команды проектировщиков и строителей группе управления пользователя объектом, а также демонстрации, обучение и инструкции. |
|
Эксплуатация |
10 |
На этом этапе пользователь или арендатор занимает полезную площадь, управляет системами объекта, использует и обслуживает его, в т. ч. проводит ремонтные работы. |
Каждый BIM-сценарий является составляющей технологией ИМ. В данной таблице представлены возможные способы интеграции программных комплексов и иных инструментов с информационной моделью здания. Для служб эксплуатации ВЦ требуется высокое внимание к технической безопасности здания и к его мониторингу в целом.
В сценарии 09-03-03-HVA сравнение обмерных работ возможно благодаря импорту данных в форматах ASCII, DXF, а также в специально разработанном формате передачи данных между Cyclone и AutoCAD (Autodesk Corp., США) или MicroStation (Bentley Systems, Inc., США). Также имеется возможность конвертирования в форматы, совместимые с САПР.
Интеграция, как в сценарии 09-03-03-QA с помощью экспорта данных в формате cvs, даёт возможность просмотра теплопотерь на информационной модели ВЦ путём извлечения данных из таблиц о проблемных зонах на внутренних фасадах, так и на внутренней части объекта.
Таблица 3
BIM-сценарии этапа эксплуатации и ввода в эксплуатацию на примере
выставочного центра (ВЦ)
|
Шифр |
Описание |
Инструмент |
Интеграция с информационной моделью |
|
09-03-03-HVA |
Обмерные работы и сопоставление с информационной моделью ВЦ |
Лазерный сканер FARO Focus S150; 3D сканер Leica ScanStation C10 |
Интеграция посредством программного комплекса CYCLONE и его встроенного модуля Model |
|
09-03-03-QA |
Проверка объекта ВЦ на теплопотери и внесение данных в информационную модель |
Тепловизор |
Для интеграции использование ПО FLIR QuickPlot и FLIR ResearchIR , где возможен экспорт графиков в стандартные форматы (cvs, bmp, jpg) |
|
09-03-03-PP |
Согласование документов по отдельным видам работ по информационной модели ВЦ; Привязка разрешительной документации |
Bentley ProjectWise |
Интеграция посредством SQL-запросов на основе XML-документов |
|
10-01-01-RE |
Внесение информации в базу данных по арендуемым и купленным площадям |
MS Excel MS Access «Баз.Ар.» |
SQL-запрос в информационную модель Revit по помещениям (по необходимым характеристикам типа площадь, освещенности и т.д.), передача сформированной базы в формате XML-документа или предоставление доступа к проекту с помощью API-драйвера или ODBC |
|
10-01-03-FOw |
Проверка расхода в системах водопотребления для выставления счетов арендаторам |
Первичные датчики; вычислители, устройexeства сбора и передачи данных; сервер АСУВ |
Метод хранения данных ETL. Извлечение исходной информации из базы и преобразование через необходимый формат в целевое хранилище |
|
10-05-03-FRS |
Ведение учета техники для реконструкции и ремонта |
1С КОРУСконсалтинг |
Интеграция с 1С на основе ESB; Электронный документооборот возможно локально с использованием оборудования заказчика, в облаке с помощью Microsoft Azure, или в облаке с помощью Microsoft Office 365 |
|
10-05-04-FOp |
Мониторинг системы охранной безопасности |
ПО «Интеллект» |
Комплекс может интегрироваться с другими системами за счет открытой архитектуры. Конфигурирование, управление и мониторинг систем осуществляется как из централизованного пункта, так и с удаленных рабочих мест |
|
10-05-04-FRS |
Мониторинг за техническим состоянием строительных конструкций |
ZETlab |
Извлечение информации с помощью формата IFC и помещение в формат COBie |
Дисциплина «Проверка расхода в системах водопотребления для выставления счетов арендаторам» использует метод хранения данных ETL. Для многих ETL-решений нужны личные серверы, способы обработки, базы данных и лицензии.
Чтобы извлекать нужные данные, используем формат COBie. COBie помогает собирать данные, такие как список применяемого оборудования, данные о мониторинге здания и т.д, Это даёт возможность применить его для служб эксплуатации. Для того, чтобы автоматизировать управление проектом обратимся к системе CAFM (Computer Aided Facility Management). Так как COBie является открытым стандартом, информационные системы управления активами и средствами управления (CAFM) могут импортировать данные COBie и заполнять поля данных. Это экономит менеджерам достаточно большое количество времени, если сравнивать с ручным вводом и поиском информации [15, 16].
При мониторинге за техническим состоянием строительных конструкций ВЦ обмен информацией идет с помощью её извлечения в формате IFC и помещением ее в COBie. COBie предназначен для хранения и передачи всех существенных данных для этапа эксплуатации. COBie рассматривается как одно из решений, которое облегчило бы передачу информации из систем информационного моделирования в системы CAFM. Его цель – улучшить способ захвата
информации на этапах и обеспечения управления [14]. Авторы статьи [15] рассказывают, что сохранение информации в течение всего жизненного цикла зданий важно для эффективного управления объектами и принятия решений об окончании срока эксплуатации зданий. Преимущество COBie заключается в том, что его можно просматривать не только в нескольких приложениях BIM, но и в простой электронной таблице.
Вывод.
Для организации эффективного взаимодействия ИМ со службами эксплуатации важными составляющими являются:
- CDE (Common Data Environment) – для обеспечения единой среды взаимодействия.
- BIM-сценарии для структуризации и взаимодействия.
- Единый классификатор.
- COBie- формат для обмена данными.
- CAFM- для автоматизированной рациональной эксплуатации.
Однако, проанализировав настоящее состояние BIM-сценариев следует сказать, что существует необходимость в разработке рабочей справочной базы.
Также существует необходимость в разработке российского классификатора.
Все данные собранные на протяжении ЖЦО в информационной модели безусловно являются полезными для эксплуатирующих служб. Но для использования этой информации нужна качественная её интеграция с информационными системами.
Основными показателями продуктивности применения информационных систем являются следующие факторы:
1.Снижение стоимости эксплуатации в связи с рациональным планированием ресурсов.
2.Улучшение степени контроля и управления вследствие автоматизации процессов и операций.
Данные, которые накапливаются и хранятся в BIM-модели, трудно обработать в первоначальном виде для интереса эксплуатирующих организаций, в связи с чем разобран вопрос экспорта данных из различных инструментов и аппаратов в модель по соответствующим BIM-сценариям. Такие способы хранения информации влекут за собой удобство перемещения данных из информационной модели в CAFM.
Для каждого BIM-сценария необходимо определить источники эксплуатационных данных и выполнить проверку полноты данных с помощью COBie формата, с помощью встроенных систем проверки в CAFM.
Основная цель эксплуатационной информационной модели:
1. Документирование процесса эксплуатации здания на цифровом аналоге.
2. Обеспечение полной информацией службы инвестора, заказчика, эксплуатирующие компании.
Совместное применение информационных моделей и CAFM в перспективе дает возможность снизить затраты на эксплуатацию и повысить продуктивность работы служб эксплуатации. Взаимодействие BIM и FM может быть организована за счет единого информационного пространства и урегулированного BIM-сценариями процесса доступа к нему.
1. Астафьева Н.С., Кибирева Ю.А., Васильева И.Л. Преимущества использования и трудности внедрения информационного моделирования зданий // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 8 (59). С. 41-62.
2. Шарманов В.В., Мамаев А.Е., Болейко А.Е., Золотова Ю.С. Трудности поэтапного внедрения BIM // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 10 (37). С. 108-120.
3. Кривой С.А., Сёмин А.И., Попов А.В., Бебякин Б.О. Взаимосвязь BIM-сценариев в рамках инвестиционно-девелоперского проекта // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2018. № 2 (65). С. 20-39.
4. Емельянов И. 25 сценариев и другие аспекты многообразия BIM. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=18557 (дата обращения: 15.11.2018)
5. Скворцов А.В., Бойков В.Н. Общая среда данных как ключевой элемент информационного моделирования автомобильных дорог // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 2(5). DOI:https://doi.org/10.17273/CADGIS.2015.2.6
6. Талапов В. Технология BIM: стандарты и классификаторы. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17474 (дата обращения: 20.12.2018)
7. Пакидов И.И. BIM_tech. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/pdf/Pakidov_BIM_tech.pdf (дата обращения 20.12.2018)
8. Araszkiewicz K. Digital Technologies in Facility Management - The state of Practice and Research Challenges // Procedia Engineering. 2017. Vol. 196. Pp. 1034-1042
9. Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» // Собрание законодательства РФ. 04.01.2010. № 1. С. 5.
10. Ralf G. Krieder, John I. Messner The Uses off BIM. Classifying and Selecting BIM Uses. Version 0.9 September (2013). URL: http://bim.psu.edu/download/the_uses_of_bim.pdf (дата обращения 20.12.2018)
11. Князева Н.В. Информационные системы в строительстве // Промышленное и гражданское строительство. 2018. Том 9. С. 68-71.
12. Гришина Н. Эксплуатируй это: о пользе BIM на этапе эксплуатации. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=19458 (дата обращения: 02.11.2018).
13. BIM с позиции эксплуатации объекта: от информационной модели к Facility management URL: [Электронный ресурс]. http://integral-russia.ru/2017/11/05/bim-s-pozitsii-ekspluatatsii-obekta-ot-informatsionnoj-modeli-k-facility-management/ (дата обращения: 02.11.2018).
14. Vikki Edmondson, Martin Cerny, Michael Lim, Barry Gledson, John Woodward. A smart sewer asset information model to enable an ‘Internet of Things’ for operational wastewater management // Automation in Construction. 2018. Vol. 91. Pp. 193-205.
15. Akinade O.O., Oyedele L.O., Ajayi S.O., bMuhammad Bilal, Hafiz A. Alaka, Hakeem A. Owolabi, Omolola O. Arawomo // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 180. Pp. 375-385.
