30 listopada 2017
Modelowanie informacji o budynku BIM

Skrót BIM (ang. Building Information Modeling) – bezpośrednio tłumacząc na język polski oznacza modelowanie informacji o budynku. Wcześniej funkcjonował pod nazwą BPM (ang. Building Product Models).

 

Ciężko jest scharakteryzować ten skrót w jednym zdaniu tak jak ciężko zrozumieć bezpośrednie tłumaczenie. W Internecie i w wielu publikacjach jest on różnie opisywany. Dla nas oznacza on inwestycje budowlaną, którą można stworzyć w wirtualnym świecie zaczynając od koncepcji aż do oddania do użytku.

 

W dawnej nomenklaturze za skrótem BIM ukrywało się zarządzanie informacją o budynku. Dziś mówimy o jej modelowaniu. Zarządzanie dotyczyło zróżnicowanych źródeł i metod gromadzenia informacji, modelowanie dotyczy określonej formy, w jakiej wszelkie informacje o budynku są zamknięte, czyli cyfrowego modelu konstrukcji. Chociaż sam skrót się nie zmienił, jego znaczenie w przeciągu ostatnich lat zmieniło się znacznie.

 

Czym jest BIM? Zdecydowanie czymś, czego nie da się opisać jedną uniwersalną definicją oddającą w pełni charakter tego pojęcia. Nawet przypisanie tego pojęcia do jakiejś kategorii nie jest łatwe, skoro można zgodnie z prawdą mówić zarówno o działaniu (modelowanie), procedurze (przypisywanie elementom w modelu określonych charakterystyk / parametrów), technologii (używanie oprogramowania zaliczanego do klasy BIM) jak i o pewnej filozofii realizacji projektu (ujęcie najbardziej ogólne, oddające „ducha” idei BIM).

 

By sytuację uczynić jeszcze bardziej złożoną: w literaturze i w sieci funkcjonuje wiele wariantów definicji BIM autorstwa przedstawicieli różnych profesji budowlanych. Na szczęście pomimo tych różnic, odmiennych punktów widzenia i sposobu rozłożenia akcentów można łatwo wskazać pewien wspólny mianownik, kluczowe określenie stanowiące punkt wyjścia do każdego opisu BIM. Mam na myśli informację. Tym czym w swej istocie jest BIM, tym jest też sama informatyka, a więc dziedzina wiedzy technicznej zajmująca się, najogólniej, przetwarzaniem informacji.

 

Bez zastosowania technik komputerowych BIM byłby tylko konstrukcją myślową, ciekawym ale raczej trudnym do realizacji pomysłem. Zaryzykuję stwierdzenie, że modelowanie zgodne z BIM jest efektem rozwoju i standaryzacji oprogramowania od lat wykorzystywanego w projektowaniu i kontroli inwestycji, nie zaś pomysłem, który zrodził się niezależnie od praktyki projektowej, by dopiero potem na nią wpływać, a tym samym wymuszać zmiany w oprogramowaniu.

 

Aktualnie mamy do czynienia z sytuacją, kiedy to większość liczących się programów komputerowych dla architektów czy też do projektowania konstrukcji jest „BIM friendly”, co wcale nie oznacza, że są one w pełni zgodne z powszechnie przyjętym standardem BIM, ponieważ ten wciąż się tworzy. Nawet w przypadku wymiany informacji, trudno mówić o pełnym ujednoliceniu, gdyż mamy do czynienia z tendencją odgórnego wpływania na praktyczne wykorzystanie BIM przez najbardziej liczących się producentów oprogramowania a nawet z próbami zawłaszczenia i zmonopolizowania.

 

Chociaż BIM jest standardem otwartym, jego implementacja w drogim oprogramowaniu, a co za tym idzie komercjalizacja, tę dostępności i otwartość stawia pod znakiem zapytania. Skoro informacja okazuje się być podstawowym pojęciem obecnym w każdej definicji BIM, warto zadać sobie pytanie o rolę, jaką spełnia ona w aspekcie projektowym. Projektowanie to modelowanie i symulowanie zachowania rzeczywistych obiektów (co oczywiście dotyczy szeregu branż, nie tylko budowlanej, ale i np. samochodowej, lotniczej itd.). Aby proces ten był faktycznie jak najbliższy rzeczywistości, jak najwięcej cech obiektów materialnych należy przypisać ich reprezentantom w modelu. Gdyby nie wymóg jak najwierniejszego odwzorowania realiów, czyli zarówno samego obiektu jak i środowiska, w którym będzie funkcjonował, zasób informacji towarzyszący elementom wytworzonym w modelu komputerowym mógłby się ograniczać tylko do tych, które określają ich wygląd, i to nie w rzeczywistości, ale właśnie w tym modelu.

 

Fundament byłby zatem tylko prostopadłościanem, belka dwuteowa nieco bardziej skomplikowanym elementem trójwymiarowym niż fundament, ponieważ kształt jej przekroju wymaga wprowadzenia większej ilości informacji geometrycznych itd. Brak relacji z rzeczywistym obiektem czyniłby z modelowania w najlepszym razie sposób na automatyzację wytwarzania rysunków technicznych, w najgorszym razie sztukę dla sztuki. Poza uzyskaniem informacji wymiarowych w niczym więcej model taki nie byłby pomocny (architekt dodałby jeszcze walor wizualny, możliwość przedstawienia swojej wizji w formie przestrzennego obrazu). Tymczasem zgodnie z ideą BIM, która kładzie nacisk przede wszystkim na informacje, a nie na sposób graficznego reprezentowania obiektu, który te informacje przechowuje, to jak element wygląda w modelu jest mniej istotne od tego, jakie dane zostały w nim zapisane, w oparciu o jakie parametry został zbudowany i na ile zasób oraz charakter zgromadzonych w nim informacji umożliwia potraktowanie go jako wiarygodnej reprezentacji projektowanego obiektu.

 

Przywołany przykład fundamentu w świetle tego, czym jest modelowanie zgodne z BIM, należałoby opisać jako zasób informacji dotyczący m.in. materiału, z którego zostanie wykonany, położenia w odniesieniu do budowli jako całości, wielkości jego przekroju oraz długości, a co za tym idzie ilości materiału niezbędnego do jego wykonania. Idźmy dalej, bo to oczywiście nie wszystkie informacje, jakie skrywa w sobie prostopadłościan reprezentujący odcinek ławy fundamentowej w modelu. Ponieważ każdy element w modelu jest częścią całości, nie funkcjonuje w oderwaniu od niej, co oznacza że jest nośnikiem szeregu informacji o swoim bezpośrednim otoczeniu czyli o relacjach z elementami, z którymi ma bezpośrednia styczność (ława fundamentowa dochodząca prostopadle, stopy fundamentowe na końcach, słupy oparte na tej ławie

 

Jak widzimy, zbiór informacji znacznie się poszerza wraz z uwzględnianiem coraz większej ilości czynników definiujących rzeczywistą ławę fundamentową. Wykonanie takiej ławy na budowie to nie tylko dbałość o użycie właściwej mieszanki betonowej, prawidłowa pozycję i wielkość fundamentu, ale także o umieszczenie w nim adekwatnego do działających sił zbrojenia, wylanie mieszanki zgodnie z harmonogramem robót z użyciem dostatecznej ilości mieszanki itd. To wcale nie koniec. Ale już ten zasób informacji pozwala uzmysłowić sobie, co wyróżnia prosty model geometryczny od modelu parametrycznego, charakterystycznego dla BIM. Wyraźnie przy tym podkreślmy: te informacje nie tyle są przypisywane elementowi w modelu ile po prostu ten element w modelu kreują.

 

Potocznie mówi się, że model „żyje”, tzn. wprowadzone do niego elementy oraz związane z nimi informacje ulegają ciągłym zmianom: uzupełnieniu, modyfikacji i aktualizacji. Dzieje się tak, ponieważ wraz z wykonywaniem modelu zmianom podlega projekt, na bazie którego ten model powstaje. Zmiany w modelu realizuje się albo poprzez zmianę parametrów i lokalizacji elementów w widoku 3D, z wykorzystaniem narzędzi udostępnionych przez program, albo pośrednio, poprzez modyfikację parametrów elementów, co nie zawsze znajduje bezpośredni wyraz w zmianie wyglądu elementu, ale co natychmiast daje się skontrolować poprzez raport obejmujący wybrane cechy modyfikowanego elementu.

 

Wiele zmian dotyczy po prostu bazy danych o elemencie, nie zaś bezpośrednio jego cech fizycznych, w szczególności geometrii. Bez względu na charakter modyfikacji modelu oraz sposób ich przeprowadzenia, działania osoby wprowadzającej zmiany dają natychmiastowy efekt. Korzystając z całego spektrum narzędzi kontrolnych (sprawdzanie kolizji, testowanie połączeń, badanie poprawności systemu oznakowania elementów itp.) możemy na bieżąco oceniać rezultat zmian w modelu oraz informować o nich inne podmioty zaangażowane w projekt: natychmiast, jeśli współpraca odbywa się w oparciu o zdalny dostęp do serwera z aktualnym modelem, albo poprzez eksport plików IFC bądź 3D-PDF z aktualnego modelu.

 

Możliwość współdzielenia modelu, wymiany zgromadzonych w nim informacji, oraz uzupełniania modelu o informacje przez różne grupy branżowe uczestniczące w projekcie stanowi o sile metod bazujących na BIM. Wspomniano o dwóch sposobach wymiany informacji: zdalnej lub ograniczonej do jednego biura pracy grupowej oraz za pomocą exportu / importu plików z danymi. Pierwszy sposób zakłada istnienie jednego referencyjnego modelu, w którego rozwoju uczestniczą wszystkie zainteresowane podmioty lub członkowie zespołu projektowego, detalującego bądź nadzorującego (jest to rozwiązanie znajdujące się w fazie rozwoju). Drugi sposób sankcjonuje powszechną praktykę Open BIM, w której zawsze aktualną kopię modelu konstrukcji budynku traktuje się jako podstawę do sprawdzenia poprawności zaprojektowanych elementów stanowiących wyposażenie budynku, np. bezkolizyjnego przebiegu instalacji.

 

Model konstrukcji jest zatem modelem podstawowym w tym sensie, że zazwyczaj wszystkie inne elementy stanowiące wyposażenie bądź wykończenie budynku muszą zostać dostosowane do kształtu konstrukcji. Tenże model podstawowy może oczywiście podlegać i podlega zmianom wymuszonym przez konkretne rozwiązania zaproponowane przez projektantów innych branż, np. niemożność poprowadzenia instalacji przez podwieszenie ich do belek stropowych, zmusza konstruktora do zaprojektowania otworów w samej belce, aby instalacje można było przeprowadzić bez obniżania sufitu. Innym przykładem może być zaproponowany przez architektów system ściennych okładzin zewnętrznych, których sposób mocowania wymusza wprowadzenie dodatkowych rygli pomiędzy słupami itd. Odpowiednio uzupełniany model pozwala na szybkie określenie niezbędnych zmian i sprawdzenie ich poprawności zanim zostaną zatwierdzone. Bez przepływu informacji pomiędzy uczestnikami projektu, bez interaktywności modelu i bez równoczesnej pracy nad modelem wielu osób, o sprawnym dostosowaniu konstrukcji obiektu do zmieniającej się dokumentacji i wymagań ze strony różnych zainteresowanych podmiotów nie mogłoby być mowy.

 

Dostęp zdalny przedstawicieli różnych branż do tego samego modelu głównego ma tę przewagę nad wymianą plików z kopią modelu, że daje każdemu zainteresowanemu natychmiastowy wgląd w model i pozwala uzupełniać jego składniki o komentarze, sugestie i adnotacje, w czym pomaga szereg narzędzi stanowiących rozszerzenie podstawowego programu do modelowania (tzw. comment tools). Niestety, jest to strategia, której realizacja napotyka na wiele przeszkód, np. związanych z dostępem do modelu albo z zarządzaniem zmianami. Z drugiej strony, posługiwanie się plikami IFC pozwala pracować wszystkim branżom na lokalnych kopiach modelu w sposób wygodny i zazwyczaj bezproblemowy. Jest to możliwe dzięki odpowiednim procedurom oraz funkcjom wbudowanym w oprogramowanie, których zadaniem jest automatyczne synchronizowanie lokalnych kopii roboczych modelu z modelem referencyjnym, co pozwala mieć pewność, że pracujemy zawsze na aktualnej wersji modelu.

 

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,
– i wiele, wiele innych rzeczy, które nam jeszcze do głowy nie przyszły.

 

Panuje powszechne przekonanie, że wykorzystanie technologii BIM to domena biur projektowych i że w gruncie rzeczy wykorzystanie tej technologii daje wymierne korzyści wyłącznie projektantom. Nic bardziej mylnego!!!

 

BIM to doskonałe narzędzie dla wszystkich uczestników procesu inwestycyjnego, w tym dla….

 

… Inwestorów

 

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.

 

… Projektantów (Architektura, Konstrukcja, Instalacje)

 

Dzięki zastosowaniu BIM projektanci są dzisiaj w stanie opracowywać projekty dla najbardziej skomplikowanych budynków. BIM jest wykorzystywany w zakresie planowania, projektowania, zarządzania i prowadzenia budowy. 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. Współpraca specjalistów układa się dzięki temu płynniej, a dane projektu i informacje są używane w zupełnie nowy sposób.

 

… Prefabrykacji

 

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 swobodnie (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.

 

… Generalnych wykonawców

 

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.

 

BIM już puka do naszych drzwi, ponieważ jest przyszłością inżynierii budowlanej. Na świecie jest to rozwiązanie stosowane na szeroką skalę i z każdym dniem coraz bardziej popularne z uwagi na szereg korzyści jakie daje wszystkim uczestnikom procesu inwestycyjnego. 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: DATA COMP, PMJ, HOCHTIEF

http://www.bimblog.pl/2012/10/czym-jest-bim/ Jacek Rusin, Archicadownia

http://www.bimblog.pl/2013/08/bim-punkt-widzenia-konstr