BIM - nowy standard projektowania

Skrót BIM (ang. Building Information Modeling) bezpośrednio tłumacząc na język polski oznacza modelowanie informacji o budynku.

Termin ten pojawił się na świecie na początku XXI wieku. Wcześniej funkcjonował pod nazwą BPM (ang. Building Product Models). Trudno jest scharakteryzować ten skrót w jednym zdaniu tak jak ciężko zrozumieć bezpośrednie tłumaczenie. Dla większości oznacza on inwestycje budowlaną, którą można stworzyć w wirtualnym świecie zaczynając od koncepcji aż do oddania do użytku.

Obiekt stworzony w pełni w technologii BIM ma wszystkie możliwe parametry rzeczywistego obiektu. Dzięki temu można przeanalizować dużo więcej informacji niż w projekcie powstałym w 2D. I co najważniejsze projekt w 2D może być interpretowany tylko przez ludzi bazując na ich doświadczeniu, a projekt w BIM-ie wprowadza dodatkowe wsparcie w postaci różnorodnych programów/raportów ułatwiających i przyśpieszających ową interpretację.

Stosując technologię BIM można dużo łatwiej i szybciej:
– przeanalizować koszt, ilość materiałów, czas realizacji,
– wyłapać błędy w projekcie,
– stworzyć nowatorską konstrukcję,
– zaplanować budowę.

Niektórzy mówią, że BIM to oprogramowanie do projektowania. Inni, że jest to wirtualny model budynku. Dla niektórych to proces lub zorganizowana baza danych o budynku.
Okazuje się, że BIM jest każdym z powyższych.

BIM to termin, który pojawia się coraz częściej w rozmowach o przyszłości branży projektowo - budowlanej na świecie. W Stanach Zjednoczonych już dziś wszystkie inwestycje publiczne na etapie projektowania i realizacji muszą być obsługiwane w BIM. W Wielkiej Brytanii zasada ta obowiązuje od 2016 roku, w Niemczech od 2020 roku. Niestety w Polsce ta technologia nie jest jeszcze tak rozpowszechniona jak być powinna. W wielu krajach oprócz długoletnich planów wdrożeniowych, powstają także instytucje i organizacje czuwające nad standaryzacją i regulacją prawną, tak by BIM stał się powszechnie wykorzystywany na wszystkich etapach procesu inwestycyjnego.

W BIM najważniejszy jest model 3D budynku. Nie jest to jednak zwyczajny model geometryczny ubrany w estetyczne tekstury i tworzący ładne wizualizacje dla klienta. W modelu BIM każdy element jest wirtualnym odpowiednikiem rzeczywistych elementów składowych budynku wraz z ich charakterystyką. Każdy z wirtualnych elementów jest cyfrowym prototypem fizycznych elementów budynku: ścian, słupów, okien, drzwi, schodów itp. Dzięki temu model BIM pozwala nam zrozumieć budynek jeszcze zanim zacznie się jego budowa: znamy wydajność energetyczną, kontrolujemy koszt budowy i materiałów, a także koszt utrzymania przez cały cykl życia budynku już na etapie projektu. Na modelu BIM możemy łatwo przeprowadzać szereg analiz, od wykrywania kolizji elementów, analiz konstrukcyjnych, czy energetycznych po analizę nasłonecznienia bądź analizy akustyczne. Model BIM jest więc przydatny nie tylko w momencie projektowania, ale także w momencie budowy i długo po jej zakończeniu.

Inwestor

Niezależnie od rodzaju inwestycji (nowa realizacja, przebudowa, czy też rozbudowa istniejącego już obiektu) oraz jej rozmiarów wykorzystanie tej technologii zawsze jest opłacalne. Korzyści jakie odnosi inwestor decydując się na realizację inwestycji z wykorzystaniem technologii BIM są niepodważalne. Building Information Modeling pomaga koordynować współpracę pomiędzy inwestorem, wykonawcą i projektantami. Dzięki dostępowi do aktualnego modelu obiektu można obserwować postępy prac projektowych i w przystępny sposób nadzorować proces projektowy. BIM stwarza też możliwość szybkiego opracowania symulacji różnych wersji projektu, w celu wybrania tego najbliższego oczekiwaniom Inwestora. Zmiany koncepcyjne wprowadzane w projekcie są nanoszone do modelu 3D i automatycznie znajdują odzwierciedlenie w raportach ilościowych oraz dokumentacji projektowej. Jest to doskonała odpowiedź na pytanie „co by było gdyby?…”. Wgląd w wirtualny obraz inwestycji (model 3D) pokazujący obraz planowanego stanu faktycznego obiektu w przewidzianym dla niego otoczeniu, czy automatyczne wykrywanie niezgodności w czasie projektowania pozwalają uniknąć problemów na etapie realizacji a co za tym idzie wystąpienia dodatkowych, nieprzewidzianych wcześniej kosztów.

Co inwestor może zyskać inwestując w technologię BIM?

Na pewno będzie w stanie uzyskać krótszy czas realizacji, co przełoży się na oszczędności i niższe ceny. Mając do dyspozycji wirtualny model budynku będzie mógł w sposób elastyczny podchodzić do oczekiwań klientów i modyfikować na bieżąco projekt. Dzięki bilansom energetycznym oraz symulacjom wpływu otoczenia na budynek, uzyska niższe koszty eksploatacji obiektu. Otrzyma także bardzo precyzyjne narzędzie, które pozwoli na bieżącą kontrolę kosztów i odstępstw od projektu. Rozwiązania mobilne łączące model BIM oraz urządzenia typu tablet pozwolą na bardziej efektywną i efektowną sprzedaż powierzchni biurowych i mieszkaniowych. Dzięki tym rozwiązaniom potencjalny klient, który otrzyma dostęp do modelu swojego mieszkania, czy biura, będzie się mógł po nim wirtualnie przespacerować i sprawdzić np. czy w określonej porze dnia światło, które wpada przez okno nie będzie mu przeszkadzało, gdy będzie czytał gazetę. Będzie mógł łatwo zaprojektować swoje indywidualne wnętrza, lub sprawdzić koszt ogrzania mieszkania. A wszystko to w wirtualnym modelu, bo przecież budynek dopiero powstaje, lub jest projektowany.

Dzięki harmonogramom 4D, czyli symulacjom powstawania budynku, jesteśmy w stanie bardzo szybko wychwycić, czy to co widzimy na ekranie komputera odpowiada stanowi faktycznemu na budowie. W ten sposób, bez szczegółowych analiz wiemy, czy budowa idzie zgodnie z planem.

Projektant (architektura, konstrukcja, instalacje)

Dzięki zastosowaniu BIM projektanci są w stanie opracowywać projekty dla najbardziej skomplikowanych budynków. Pracując w tym standardzie projektanci łatwo gromadzą i wymieniają dane, współpracując i udostępniając sobie niezbędne informacje. Technologię BIM wykorzystuje się już na etapie tworzenia (powstawania) projektu. Dzięki temu tak architekci jak i pozostali uczestnicy procesu inwestycyjnego pracując na modelu 3D są w stanie szczegółowo sprawdzić wirtualnie wszystkie techniczne aspekty planowanej realizacji jeszcze zanim ciężki sprzęt rozpocznie prace. Ponieważ współpraca jest oparta na modelach 3D, zmiany dokonane przez jedną ze stron natychmiast udaje się wychwycić automatycznie u pozostałych, tak więc oszczędzamy w ten sposób czas poświęcany wcześniej na żmudną koordynację zgodności i dostosowanie całości dokumentacji do wprowadzanych zmian w 2D.

Dzięki modelowaniu 3D proces projektowania budynku przez architekta jest analogiczny do procesu budowania w rzeczywistości. Ale nie tylko architekci mogą skorzystać dzięki modelowi BIM. BIM jest technologią otwartą – pozwala na współpracę systemów informatycznych w różnych branżach projektowania i realizacji inwestycji. Z BIM mogą korzystać wszyscy specjaliści biorący udział w projektowaniu budynku (konstruktorzy, projektanci instalacji itd.) Praca odbywa się na jednym wirtualnym modelu, a zmiany wprowadzane są równolegle – pojawiają się jednocześnie u wszystkich osób pracujących nad modelem. Dzięki dokładności elementów modelu BIM, z projektu mogą korzystać również producenci prefabrykatów, które zostaną użyte do budowy budynku. Model BIM pozwala również na płynne zarządzanie projektem budowlanym w trakcie jego realizacji. Ponadto wraz z pojawieniem się urządzeń mobilnych, typu smartfony i tablety, modele BIM stały się dostępne dla klientów, właścicieli budynków czy ich zarządców.

Łatwość modyfikacji projektu umożliwia szybkie przygotowanie wielu wariantów tego samego obiektu. Korzystając z modelu 3D może bardzo szybko uzyskać model 4D (harmonogram) oraz 5D (koszt wykonania i/lub nakłady materiałowe). Te elementy mogą przekonać inwestora do wybrania właśnie naszego projektu. Jeżeli do tego doda się analizę energetyczną takiego budynku, można od razu wskazać wpływ projektowanego obiektu na środowisko, czy sprawdzić jego zgodność z którymś z tzw. Zielonych certyfikatów. Będzie to z pewnością dodatkowy atut naszego projektu. Natomiast projektanci różnych branż, pracujący na wspólnym modelu, będą mieli lepszą kontrolę nad projektem i będą mogli uniknąć bardzo wielu kosztownych pomyłek i kolizji, które wynikają z pracy na nieaktualnych podkładach branżowych.

Właśnie dzięki temu, że BIM to proces, polegający na komunikacji z pozostałymi branżami i wspólnym rozwiązywaniu problemów, będziemy mieli zdecydowanie mniej niż do tej pory iteracji projektu i ponownej pracy nad tym samym projektowanym elementem.

BIM daje nam też lepsze narzędzia do zarządzania dokumentacją i jej bezpieczeństwem. Nie musimy się obawiać, że wprowadzona w modelu zmiana, nie zostanie uwzględniona na przekroju w dokumentacji, bądź w zestawieniu materiałów. Wykonawca z kolei będzie mógł zaproponować niższą ceną budowy, gdyż może zoptymalizować swoje zapasy materiałowe. Dzięki temu będzie mógł zaproponować wyższą jakość wykonania np. poprzez uniknięcie kolizji, które mogłyby zaważyć na finalnym efekcie. W momencie odbioru budynku, będziemy mogli wykorzystać np. tablet i na bieżąco porównywać nasz wirtualnym model z rzeczywistym, co pozwoli nam na lepszą kontrolę podwykonawców. Jeżeli zajdzie potrzeba poinformowania projektanta o koniecznej zmianie, można to zrobić na budowie z poziomu tabletu. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości podczas budowy, można wykorzystać tablet jako narzędzie do komunikacji inżyniera budowy z projektantem. Wystarczy wskazać na tablecie określony fragment modelu, dołączyć do niego rzeczywiste zdjęcia z budowy, nagrać lub napisać swój komentarz, a projektant odpowiedzialny za wskazany element zobaczy na swoim komputerze te wszystkie informacje. Jeżeli dokona modyfikacji modelu, to inżynier budowy zobaczy natychmiast te zmiany na swoim tablecie.

Wszystko to odbywa się w czasie rzeczywistym. Taki sposób zarządzania zmianą, która zapisywana jest razem z modelem BIM na pewno pozwoli nam na lepszą komunikację w zespole. Idea pracy w oparciu o BIM pozwala także na poprawę bezpieczeństwa BHP. Mając model możemy przewidzieć pewne zagrożenia i znacznie wcześniej przygotować procedury, lub zabezpieczenia, które nas przed tym uchronią. Tak samo wygląda sytuacja z logistyką dostaw. Możemy bardzo precyzyjnie przewidzieć i zmodyfikować nasz harmonogram prac tak, aby mieć pewność, że wszystkie maszyny i elementy wielkogabarytowe zostaną dostarczone do odpowiednich miejsc na budowie.

Nie zapominajmy jednak o pozostałych uczestnikach procesu. Są nimi także urzędnicy, którym trzeba dostarczać stosy papieru i wydruków. Dzięki BIM, łatwiej będzie im zrozumieć projekt i proces budowy oraz będą mogli szybciej uzyskać dane od inwestora np. wpływ budynku na środowisko i architekturę przestrzeni oraz infrastrukturę. Dzięki temu urzędnik będzie mógł podejmować szybsze i trafniejsze decyzje.

Prefabrykacja

Programy działające w standardzie BIM posiadają szczegółowe i bardzo precyzyjne narzędzia umożliwiające modelowanie, analizę i opracowanie szczegółowej dokumentacji konstrukcji betonowych. Dzięki BIM w prefabrykacji możemy łatwo dopasować prefabrykaty betonowe z innymi materiałami budowlanymi takimi jak stal, żelbet czy drewno w celu efektywnego zarządzania produkcją i zminimalizowania błędów wynikających ze współpracy z dostawcami pozostałych elementów budowlanych. Ponadto bardzo ważne jest wykorzystanie automatycznie generowanych plików na maszyny numeryczne.

W przypadku sektora infrastruktury BIM może zmienić sposób w jaki pracują i współdziałają przy projektach właściciele, wykonawcy, projektanci i planiści.

Model BIM zapewnia różnorodność zastosowań, gdyż ma uniwersalny charakter i może być wykorzystywany w szerszym zakresie niż tradycyjna, nawet cyfrowa dokumentacja. Wszystkie dotychczas dostępne metody projektowania jako finalne opracowanie udostępniają informacje w formie rozmaitych rysunków 2D, modelu „siatkowego” lub bryłowego 3D, ewentualnie danych ilościowych w postaci tabeli. Są to często ubogie dane obejmujące jedynie odwzorowanie, nie zawierające żadnych parametrów dotyczących konstrukcji, charakterystyki elementów itd. Dane takie wymagają interpretacji.

Generalny wykonawca

Wykorzystanie tej technologii nie tylko pomaga przy zdobywaniu i realizacji kolejnych kontraktów, ale też pozwala ustrzec się od licznych błędów już na etapie opracowywania ofert przetargowych czy przygotowań do rozpoczęcia inwestycji. Prowadzenie budowy w oparciu o BIM to między innymi oszczędność czasu i zasobów, profesjonalne podejście do realizacji zadania oraz kontrola nad przebiegiem i kosztami inwestycji. Trójwymiarowy model dostępny cały czas na budowie to nieocenione źródło ważnych informacji o realizowanym obiekcie.

O ile poszczególne elementy tradycyjnej dokumentacji mogą być ze sobą powiązane i zawierać przedstawione w różnej formie te same informacje (np. wielkość okna na rzucie może być taka sama, jak w zestawieniu stolarki), to niestety nie jest to warunek konieczny. Stąd często występujące niespójności takiej dokumentacji. Wszystkie dane BIM są przechowywane w jednym centralnym wirtualnym modelu budynku, a dokumentacja, która jest tworzona z modelu, niezależnie od jej formy reprezentuje ten sam model. Wyklucza to pojawienie się niespójności dokumentacji, a co za tym idzie ogranicza ilość błędów.

Niewątpliwie idea modelowania informacji o budowli BIM staje się coraz bardziej popularna. W ciągu ostatnich lat stała się konkretnym sposobem na lepsze zarządzanie i kontrolę inwestycji. W Europie są już wprowadzane odpowiednie regulacje prawne, zalecające korzystanie z narzędzi elektronicznych wspierających tę technologię. W Polsce BIM zaczyna być mocno widoczny, zwłaszcza w budownictwie kubaturowym. Chociaż transformacje to nic nowego, przemiana, której jesteśmy dziś świadkami dzięki technologii BIM, stawia przed branżą szereg nowych i wyjątkowych wyzwań, które wynikają w głównej mierze ze złożoności technicznej, harmonogramów i finansowania projektów infrastrukturalnych.

BIM należy traktować jako oparte na współpracy, interdyscyplinarne i skupione wokół modelu podejście do usprawnienia działalności danej organizacji. BIM skupia się bezpośrednio na usprawnieniu projektowania, budowy i zarządzania cyklem życia wszystkich obiektów środowiska budowlanego, a odbywa się to przez wplecenie procesów, standardów i technologii modelowania zintegrowanego w cały ten cykl – od wykonania projektu do eksploatacji i zarządzania obiektem.

Podsumowanie

BIM zapuka do naszych drzwi prędzej czy później, ponieważ jest przyszłością inżynierii budowlanej. Szczegółowość modelu, łatwość przepływu informacji między branżami i płynność wprowadzania zmian w projekcie, symulacja kosztów i bilansu energetycznego zaczynając od budowy poprzez cały cykl życia budynku – wszystko to sprawia, że powszechność użycia modeli BIM na świecie wzrasta w dynamicznym tempie. BIM to nowy paradygmat w projektowaniu budowlanym i przyszły światowy standard.

Już teraz w wielu krajach duże publiczne inwestycje mają zapisane w specyfikacji zamówienia obowiązek wykonania projektu w standardzie BIM oraz dostarczenia modelu w formacie IFC. W Polsce znajdujemy się dopiero na początku tej drogi dlatego firmy, które pierwsze zdecydują się na pracę w oparciu o jej wykorzystanie będą o krok przed konkurencją.

Marek Figiel

Źródło: Aplicom, bimblog.pl, PMJ.