Проектирование инженерных систем в BIM

г. Москва, ул. Пятницкая, д. 50/2 стр. 5

+7 (495) 120-20-76
article
Выпуск
№ 52


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:

  1. 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.

  1. 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

  1. 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.

  1. Настраиваем каждую из BIM моделей инженерных систем (в этом проекте было 30 моделей) для экспорта: отключаем ненужные связи и элементы, чтобы уменьшить объем файлов;
  2. Выполняем экспорт каждой модели из BIM программы.
  3. 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»

ЗадачаТрадиционный методТраст инжиниринг
BIM координаторПроектировщикиBIM координаторПроектировщики
Шаг 1. Подготовка и экспорт моделей в Navisworks0:26:300:02:12

 

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.

ЗадачаТрадиционный методТраст инжиниринг
BIM координаторПроектировщикиBIM координаторПроектировщики
Шаг 2. Настройка в Navisworks проверок на коллизии7:00:0015:00:00

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.
ЗадачаТрадиционный методТраст инжиниринг
BIM координаторПроектировщикиBIM координаторПроектировщики
Шаг 3. Подготовка и выгрузка отчетов0:00:208:00:00

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:

ЗадачаТрадиционный методТраст инжиниринг
BIM координаторПроектировщикиBIM координаторПроектировщики
Шаг 4. Работа проектировщиков с отчетами580:00:0088:00:00

 

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).

ЗадачаТрадиционный методТраст инжиниринг
BIM координаторПроектировщикиBIM координаторПроектировщики
7:26:50580:00:0023:02:1288:00:00
587:26:50111:02:12

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.

 

Назад
Поделиться
Другие статьи