Статья написана для журнала АВОК 5-2023. На нашей странице мы публикуем немного расширенную версию.
А.Ю. Иванов, руководитель мастерской «Траст инжиниринг»
В.А. Ливанов, руководитель BIM отдела «Траст инжиниринг»
Спросите у любого заказчика: «Для чего нужны BIM технологии?» и вы получите два самых распространенных ответа: «Избежать пересечений и получить точную спецификацию».
Наши замеры времени показали, что трудозатраты на устранение коллизий на сложных объектах составляют 30-40% от всех расходов на проектирование инженерных систем. Для минимизации усилий на увязку систем необходимо решить две масштабные задачи:
- Инженерная: продумать концепцию прокладки сетей еще до начала моделирования и таким образом предупредить возникновение самых сложных коллизий;
- Техническая: отточить работу с самой BIM средой, чтобы свести на нет лишние действия команды.
Сегодня мы поговорим о второй, технической задаче. А в будущем, если вам это будет интересно – об инженерной.
Опасность BIM технологий
Если стоимость проекта всех внутренних инженерных систем составляет, скажем, 500 руб./кв.м, то до 200 руб./кв.м из них расходуются на устранение коллизий. Для здания площадью 50 000 кв.м борьба с инженерными коллизиями обойдется в 10 000 000 руб. Очевидно, что любая оптимизация этого объема работ благоприятно скажется и на математике проекта, и на графике его выполнения.
Несмотря на инфляцию и растущие расходы проектной компании, заказчики не готовы увеличивать расценки, а значит не налаженная работа с коллизиями может нести в себе риски для проектной организации.
Понимая это, BIM отдел нашей компании начал проводить исследования и эксперименты, которые и привели к разработке собственной технологии работы с коллизиями, которой мы хотим с вами поделиться.
Ее применение на нескольких проектах продемонстрировало резкое снижение трудозатрат при значительном повышении качества отработки коллизий.
Ценой прогресса стала необходимость в корректировке структуры компании, повышении требований к сотрудникам BIM отдела и приобретении дополнительного программного обеспечения.
Суть BIM технологий простыми словами
Прежде чем описывать технические нюансы, необходимо разобраться, почему так много ресурсов уходит на работу с BIM технологиями.
При работе в 2D программах вы используете линии. С помощью одних и тех же линий можно нарисовать воздуховод, молекулу плесени или кошку. При этом вам позволительно не доводить трубы до радиаторов, проходить воздуховодами сквозь шинопроводы, нарушать законы физики – программа на это не отреагирует. Она ничего не проверяет.
В BIM среде вы лишены этой свободы «творчества», поскольку проектируете исключительно с помощью объектов, которые кто-то (BIM отдел или производители) заботливо прорисовал и наполнил параметрами.
Эти объекты называются семействами и выполняются по универсальным правилам и имеют встроенную функцию «свой-чужой». Это и позволяет алгоритмам программы постоянно проводить внутренние проверки моделей.
BIM программа воспринимает проектируемое здание, как целый объект, а не как набор чертежей. В модели нет привычных планов, есть лишь объемный макет со всей массой элементов – монолитных конструкций, перегородок, окон, мебели, трубопроводов, воздуховодов, светильников и унитазов.
Лучший аналог BIM модели, который мы нашли – масштабная авиамодель.
Рис. Детализация такого макета (как и BIM модели) поражает
Представим, что перед вами поставили обратную задачу – выпустить комплект 2D чертежей на основе готового макета самолета. Как можно выполнить эту задачу?
Вам придется воспользоваться виртуальными разрезами. Но как не «разрезай» модель, вы получите нагромождение деталей и их обрывков. Чтобы выдать чертежи, скажем, только силового каркаса самолета, из разреза нужно убрать попадающие в него приборы, трубопроводы, тяги, кабели, топливные баки и т.п.
Так и в BIM модели. Чтобы выпустить план вентиляции, необходимо очень тщательно настроить параметры горизонтального разреза здания. В него должны попасть несущие конструкции и перегородки, но должны быть исключены трубопроводы, лотки, светильники, лифты и т.п.
Пока вы программе не объясните, вид с какими параметрами вы от нее хотите получить, она и не поймет, что такое план.
Рис. Представьте, сколько условий необходимо прописать, чтобы BIM программа могла сделать подобный вид-разрез (фото с сайта www.drive2.ru)
BIM модель – это база данных колоссальных размеров, и чтобы не сгинуть в бесконечности ее строк и ячеек, требуется специалист по тонкой настройке. В этом и помогает BIM отдел.
Если вы сталкивались с электронной таблицей длиной в десятки тысяч строк, то можете в некоторой степени понять, о чем мы говорим.
Самая сильная сторона BIM технологий – почти бесконечная детализация и информационная наполненность модели – порождает и ее самую большой слабость – отсутствие самостоятельности, поскольку для любого действия программе необходимы точные алгоритмы и шаблоны действий: что программа должна сделать, как в точности она это должна сделать, а чего ей делать запрещено.
В полной мере это отражается при работе с коллизиями.
Принципы проверки модели на коллизии
В силу ограничений программного обеспечения, при работе с коллизиями возникает две глобальные проблемы:
- Огромное количество ненужного «шума», т.е. мнимых, неважных и задублированных коллизий. BIM координатор, как высококачественный радиоприемник, отсеивает все лишнее из эфира.
- Хаотичность подачи информации о коллизиях, которую крайне сложно анализировать. BIM координатор должен подать ее в хорошо организованном виде.
Итак, в функции BIM отдела при увязке систем входят следующие работы:
- Выбрать из BIM модели те элементы, коллизии между которыми необходимо выявить. К примеру, пересечения круглых оцинкованных воздуховодов с металлоконструкциями.
Для этого нужно настроить поиск коллизий. Это может выглядеть так:
- Категория №1 – объекты, в описании которых есть слово «воздуховод», включая слова «круглый» и «оцинкованный»;
- Категория №2 – объекты категории «конструкции», в описании которых есть слова «металлоконструкция» и «сталь», но исключены слова «арматура», «подсистема фасадов», «рекламные конструкции кровли».
Как вы понимаете, перед тем, как проводить такую тонкую проверку, в семейства требуется добавить дополнительные параметры. Например, в стандартном семействе воздуховодов нет разделения на круглые и прямоугольные воздуховоды, поэтому BIM координатор должен эти параметры внести.
- Поскольку программа не умеет анализировать, ей нужно задать четкие параметры, что считать действительными коллизиями, что – допустимыми (в соответствии с принятыми условностями и практикой строительства), а что принимать за коллизии нельзя.
Рис. Настройки параметров поиска коллизий – это кропотливая и внимательная работа. В тысячах пересечений отсеять значимые от формальных совсем не просто. В этом примере труба канализации пересекает раму инсталляции, и выглядит это пугающе, но в действительности коллизии нет, т.к. рама имеет регулировку по высоте
- Запустить проверку на коллизии и получить отчет, который уже передается инженерам-проектировщикам.
И далее – повторять эти шаги до тех пор, пока проектирование объекта не будет завершено.
В том, как выполняются эти три шага, и кроется секрет экономии времени всей команды. Чем хуже организована работа BIM координатора, тем хуже «фильтры», а значит больше «шума» и хаотичной информации поступит в мозг десяткам проектировщиков, кратно увеличивая их трудозатраты на проект.
Рис. Обычный отчет о коллизиях
Рис. Хорошо организованный отчет о коллизиях, в котором не нужно «ковыряться» в поисках нужных строк. Это залог ускорения работы в BIM моделях
Традиционный подход позволяет обходиться небольшим количеством координаторов, каждый из которых может вести много проектов одновременно. При этом координатору вовсе не обязательно разбираться в инженерных вопросах и глубоко знать программное обеспечение.
В нашей компании все наоборот – координатор вкладывает больше своего времени в проект, но высвобождает часы и дни работы инженеров.
Традиционный метод против нашей технологии
Познакомимся с нашими наработками на примере жилого комплекса премиум класса с подземной стоянкой. Общая площадь объекта 40 000 кв.м.
В каждом описываемом ниже шаге содержится масса технических тонкостей, но не будем перегружать ими статью. Мы скрупулезно подсчитали, сколько времени уходит на каждый шаг при обоих схемах работы.
Шаг 1. Подготовка и экспорт моделей в Navisworks
Когда инженеры-проектировщики закончили очередной этап работы над моделью, BIM координатор экспортирует модели в Navisworks.
Справка: Navisworks (от англ. «navis» – навигатор) – незаменимая программа для анализа BIM моделей. В нее можно загружать файлы, выполненные в самых разных BIM программах (Revit, Tekla, Sketchup, Bentley и др.) и создать объединенную BIM модель. Ее можно рассматривать, делать разрезы, измерять, писать заметки, но главное – выявлять коллизии, готовить отчеты, а также извлекать данные для расчетов объемов.
Модель в Navisworks можно сравнить с форматом PDF, который позволяет объединить файлы любых программ и просматривать их в одном месте.
- Настраиваем каждую из BIM моделей инженерных систем (в этом проекте было 30 моделей) для экспорта: отключаем ненужные связи и элементы, чтобы уменьшить объем файлов;
- Выполняем экспорт каждой модели из BIM программы.
- Импортируем модели в Navisworks.
На этом шаге мы добиваемся экономии за счет того, что, протестировав различные способы экспорта, выбрали наиболее быстрый.
Таблицы затраченного времени приведены в формате «часы : минуты : секунды»
Задача | Традиционный метод | Траст инжиниринг | ||
BIM координатор | Проектировщики | BIM координатор | Проектировщики | |
Шаг 1. Подготовка и экспорт моделей в Navisworks | 0:26:30 | — | 0:02:12 | — |
Шаг 2. Настройка проверок на коллизии
На настройку поиска коллизий может требоваться различное время. При традиционном методе работы первичная настройка занимает семь часов работы BIM координатора, а по нашей методике – 15 часов.
Разница в том, что мы формируем матрицу проверок для каждой пары разделов, что и позволяет формировать компактные узкопрофильные отчеты.
Например, если требуется проверка коллизий труб с несущими конструкциями, то мы не создаем универсальную проверку «трубы-конструктив».
Мы настраиваем проверки для каждого типа труб: «трубы водоснабжения — конструктив», «трубы канализации — конструктив», «трубы пожаротушения — конструктив», «трубы отопления — конструктив», «трубы холодоснабжения – конструктив» и т.д.
В данном проекте таких пар коллизий насчитывалось 173, поэтому настройка параметров оказалась трудоемкой. Рациональность такого подхода мы покажем позже.
При традиционной работе такая тщательная настройка, конечно же, не выполняется.
Задача | Традиционный метод | Траст инжиниринг | ||
BIM координатор | Проектировщики | BIM координатор | Проектировщики | |
Шаг 2. Настройка в Navisworks проверок на коллизии | 7:00:00 | — | 15:00:00 | — |
Примечание: таковы трудозатраты на первичную настройку параметров, при последующих проверках этот срок уменьшается на порядок.
Шаг 3. Подготовка и выгрузка отчетов
Далее начинается основная работа с отчетом о пересечениях, который может насчитывать многие тысячи строк. Наш BIM отдел научился превращать громоздкий отчет в лаконичный файл с удобной навигацией.
На этом этапе BIM отдел выполняет следующие действия:
- Группирует коллизии по разделам, чтобы разработчику противодымной вентиляции не приходилось вручную отделять свои коллизии от тех, которые относятся к смежнику по общеобменной вентиляции.
- Присваивает всем коллизиям статусы:
— игнорируемые (скажем, коллизии теплоизоляции с теплоизоляцией), если это допускается техническим заданием;
— устраненные;
— неисправленные;
— новые коллизии.
- Если BIM координатор, который воспринимает проект целиком, наметанным взглядом видит простой путь исправления той или иной коллизии, он может дать свои рекомендации.
- Стандартный отчет Navisworks – это HTML файл, который имеет очевидные недостатки – нет функции сортировки, возможности скрытия ненужных строк, оставления комментариев, просмотра заголовков и т.п. Поэтому BIM отдел с помощью разработанных макросов переводит отчет в Excel, что сильно упрощает навигацию и сохраняет нервы проектировщику и ГИПу.
Задача | Традиционный метод | Траст инжиниринг | ||
BIM координатор | Проектировщики | BIM координатор | Проектировщики | |
Шаг 3. Подготовка и выгрузка отчетов | 0:00:20 | — | 8:00:00 | — |
При традиционном методе BIM координатор фактически не выполняет эти шаги, а только тратит 20 секунд, чтобы выполнить экспорт стандартного отчета в формат HTML.
Путь, который проходит наш BIM координатор, дольше и интересней.
Работа проектировщиков с отчетами
Далее отчеты уходят к проектировщикам.
Хорошо организованный и легко настраиваемый Excel отчет бесконечно удобней неповоротливого HTML отчета, что и приводит к колоссальной экономии трудозатрат.
Сравним трудозатраты на работу с двумя типами отчетов команды из 10 инженеров:
Задача | Традиционный метод | Траст инжиниринг | ||
BIM координатор | Проектировщики | BIM координатор | Проектировщики | |
Шаг 4. Работа проектировщиков с отчетами | — | 580:00:00 | — | 88:00:00 |
Подведем итоги
При нашей технологии мы экономим около 60 человеко-дней на первом цикле проверки на коллизии, т.е. фактически три человеко-месяца (напомним, что в месяце 22 рабочих дня).
Задача | Традиционный метод | Траст инжиниринг | ||
BIM координатор | Проектировщики | BIM координатор | Проектировщики | |
7:26:50 | 580:00:00 | 23:02:12 | 88:00:00 | |
587:26:50 | 111:02:12 |
К сожалению, даже такое радикальное уменьшение трудозатрат с трудом поспевает за сложностью инженерных систем и растущими требованиями заказчиков к детализации BIM моделей. Усугубляет ситуацию и множество итераций, через которые проходит увязка моделей, поскольку в процессе работы часто меняются архитектурные решения, технология и пожелания заказчика.
Как в свете этого выживают компании, которые работают по старинке, мы не представляем.
Выводы
Мы перестроили структуру компании ради следующей концепции: намеренно передать больше ответственности BIM отделу, чтобы высвободить время инженеров проектировщиков.
В результате этот отдел стал выполнять функции настоящего отдела подготовки производства в сфере цифрового проектирования. Требования к количеству и качеству BIM координаторов значительно выросли, что позволяет нам выпускать более качественные модели за меньшее время. Тем самым мы облегчаем жизнь архитекторам и заказчикам, что и дает компании дополнительный фактор выживания в наше непростое время.