Технология BIM: стандарты, классификаторы и уровни зрелости

Владимир Талапов,
профессор МААМ (Международная академия архитектуры, Московское отделение), к. ф.-м. н., место основной работы: ООО «Интеграл Консалтинг», а кроме того, обозреватель портала www.isicad/ru.
Имеет более ста публикаций по BIM, автор книги «Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий»

Сегодня мы публикуем некоторые главы из новой книги Владимира Талапова «Основы BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий».

BIM и стандарты

Технология BIM на высоком уровне государства или крупных компаний — это, прежде всего, правильная организация потоков проектно­строительной и технологической информации. Интересно, что организаторы строительства олимпийских объектов в Лондоне (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14985), не имея опыта использования BIM в таком масштабе (его никто в мире тогда не имел), быстро поняли первостепенную важность отработки именно информационного взаимодействия подрядчиков, унификации этого взаимодействия и его автоматизации. Они потратили на решение этих вопросов немало времени и усилий, но затраты окупились несомненным успехом всего проекта (своевременное и точное планирование и исполнение всего задуманного, экономное расходование ресурсов).

Кроме того, организаторам Олимпиады в Лондоне помогло то, что в Великобритании на тот момент уже имелся достаточно разработанный государственный стандарт BS1192 «Совместное производство архитектурной, инженерной и конструкторской информации» (также обозначается как BS1192:2007). Наличие такого стандарта позволяло сравнительно быстро систематизировать требования к проектно­строительной документации и автоматизировать проверку их выполнения при поступлении проекта в общую систему. Если проект не удовлетворял каким­то условиям BS1192, то система его не принимала, а это означало для подрядчика, что он работу не закончил и вместо оплаты может получить штрафные санкции. Если же система принимала проект, то это гарантировало остальным участникам возведения олимпийских объектов, что они без опасений могут использовать данную информацию для привязок, согласований и других целей совместной работы.

Разработка государственного стандарта — это всегда ответственная, а потому большая и долгая работа. В частности, стандарт BS1192 создавался в течение десяти лет. Причиной его появления стало то, что первоначально в Великобритании вообще никакого стандарта на эту тему не существовало. После появления стандарта BS1192 он был проверен на мелких, средних и крупных проектах. Интересно, что в процессе разработки авторами изучались уже имеющиеся стандарты других стран, но в итоге был сделан вывод, что в рассмотренных документах нет ничего такого, что можно было бы принять в качестве стандарта Великобритании, так что в значительной мере BS1192 разрабатывался «с нуля».

Проект BS1192 был основан правительством Великобритании под названием «Аванти» (Avanti) и зарегистрирован в Британском институте стандартов (BSI). В рамках проекта сформировалась рабочая группа BS1192, которая до сих пор разрабатывает все стандарты для архитектуры, инженерии и строительства (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15831). В эту группу были отобраны люди, которые действительно понимали необходимые требования и нормы, а также те, кто был способен работать над стандартом в целом. В результате BS1192 стал своеобразным обобщением всех стандартов, которые были созданы в BSI по информационно­строительной теме в соответствии с запросами правительства Великобритании.

Сегодня стандарт BS1192 заметно расширился и существует уже в четырех частях:

1. PAS 1192­2:2013 — спецификация по управлению информацией при капитальном строительстве с использованием информационного моделирования зданий.
2. PAS 1192­3:2014 — спецификация по управлению информацией на этапе эксплуатации объекта с использованием информационного моделирования зданий.
3. BS 1192­4:2014 — совместное производство информации, часть 4: выполнение требований по обмену информацией с использованием кодов COBie.
4. PAS 1192­5:201 — безопасность информации (в номере стандарта год пока не проставлен, поскольку на момент написания статьи эта часть еще не была официально выпущена).

Как и задумывалось создателями, стандарт BS1192 продолжает развиваться, так что процесс его «деления» на составляющие будет идти и дальше. Мы здесь не будем подробно описывать содержание этих частей, а отошлем интересующегося читателя к специальной литературе (рис. 1).

Рис. 1. Указанные четыре части британского стандарта находятся в свободном и бесплатном доступе по всему миру. Хотя сам BS1192 надо покупать

Итак, BIM­стандарт нужен для правильной организации формирования, передачи и использования информации, возникающей при информационном моделировании. В первую очередь это относится к большим проектам, но и для малых такой «стандартный» подход не является лишним. Например, один из возможных сценариев внедрения BIM (в крупной или небольшой организации) заключается в том, что взаимоотношения между исполнителями стараются выстраивать на основе PAS 1192­2:2013. Конечно, речь идет не о слепом копировании — все равно придется что­то менять с учетом местной специфики, однако это уже правильный путь по внедрению, имеющий некую основу, которая облегчит создание внутреннего регламента работы организации. Тем не менее надо помнить, что стандарт относится к технической стороне вопроса, а описанные ранее «десять заповедей» внедрения BIM (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=16417) остаются в силе, и именно их соблюдение определяет коммерческий успех перехода на новую технологию.

Отметим еще, что первоначально BS1192 разрабатывался не как BIM­стандарт (тогда технология BIM еще массово не внедрялась, о ней вообще мало кто знал), но он стал таковым в процессе использования. Это говорит о том, что его создатели действительно вложили в стандарт новые, причем очень перспективные идеи, оставив при этом внутри документа большое поле для развития.

BIM и классификаторы

Теперь о классификаторах и их роли при внедрении и использовании BIM. Давайте вспомним, что:

• BIM — технология объектно­ориен­тиро­ванная, поэтому при создании модели ключевую роль играют базовые (библиотечные) элементы, представляющие определенные элементы здания;
• эти библиотечные элементы содержат определенную информацию о соответствующих строительных элементах, которая может понадобиться как сейчас, так и для дальнейшей или полной проработки (анализа) проекта (модели здания).

Например, каждый строительный элемент имеет стоимость, а кроме того, есть стоимость его монтажа, значения которых могут совершенно не интересовать проектировщика, помещающего этот элемент в модель, но которые весьма важны для сметчика и строителя. Тогда вопрос: откуда у элемента, помещенного в модель, возьмутся значения стоимости и стоимости его монтажа?

Первый и кажущийся «самым простым» вариант ответа: сметчик, получив модель от проектировщика, присваивает всем ее элементам соответствующие значения, как показано на рис. 2. Но это путь долгий, трудно контролируемый и постоянно приводящий к человеческим ошибкам.

Рис. 2. Пилотный проект: наземная часть вестибюля и подземный участок одной из станций Московского метрополитена. Особенностью пилотного проекта была возможность расчета стоимости объекта на любом этапе (от ТЭО до РД) через пользовательские атрибуты элементов. (Работа выполнена в Bentley AECOsim Building Designer)

Второй, на вид «более сложный», но в итоге самый простой и эффективный при работе вариант: все значения стоимости и стоимости монтажа введены в библиотечные элементы заранее, так что они оказываются в модели сразу после вставки элемента, образно говоря, «помимо воли проектировщика».

Конечно, второй вариант предполагает, что мы уже имеем заранее созданный классификатор используемых нами строительных элементов, причем в виде библиотеки для информационного моделирования.

Такой классификатор можно создать для организации, крупной, вертикально интегрированной компании (холдинга) или даже всей страны. Последнее является наиболее предпочтительным вариантом, поскольку унифицирует все строительные проекты в масштабах государства и делает их более доступными для анализа, контроля и совместного использования. Фактически создание для всей страны классификатора строительных элементов является необходимой составной частью государственной стандартизации проектно­строительной отрасли. Такой классификатор имеет особо важное значение, если ставить вопрос о внедрении BIM в масштабах целой страны. Следовательно, этот вопрос и решаться должен государством.

Как на практике выглядит использование классификатора при информационном моделировании зданий? Очень просто: вставляемый в модель элемент имеет в свойствах код по классификатору и другие подобные характеристики, по которым затем может вестись специфицирование. Возможность вводить такие значения предусмотрена практически во всех современных BIM­программах (рис. 3).

Рис. 3. Колонна и окно как библиотечные элементы и их характеристики, среди которых предусмотрены и коды по классификаторам
(Программы Autodesk Revit и Bentley AECOsim Building Designer)

Использование классификаторов строительных элементов при информационном моделировании имеет целый ряд неоспоримых преимуществ:

• уменьшает количество проектных ошибок;
• повышает качество проектов;
• обеспечивает более высокий уровень взаимодействия между исполнителями в рамках одного или нескольких проектов;
• обеспечивает правильный обмен, в том числе через формат IFC, модельной информацией для пользователей, работающих в разных BIM­программах;
• существенно облегчает выполнение комплексных проектов большого объема, в том числе и государственного уровня;
• значительно облегчает составление смет, определение стоимости и планирование строительно­монтажных работ, управление логистикой и строительством;
• существенно облегчает подготовку тендерных условий и оценку поступивших на конкурс предложений для заказчиков, а также подготовку самих конкурсных предложений со стороны исполнителей;
• увеличивает продуктивность работы проектировщиков, строителей и эксплуатационщиков, причем как по отдельности, так и взятых вместе.

Разработка национальных (наднациональных) классификаторов ведется во многих странах мира. Среди систем, претендующих на такую роль и конкурирующих друг с другом, можно отметить CCS в Дании, NS 3451 в Норвегии, Master Format Divisions в США, Uniclass 2 в Великобритании (сейчас активно создается его замена для BIM Уровень 2). Но две разработки заслуживают того, чтобы их отметить особо:

1. OmniClass — система строительной классификации (известна еще как OCCS). Разрабатывается с начала 1990­х годов. OmniClass — система организации информации для строительной промышленности, полезная для многих приложений, от организации библиотеки материалов и документации о товаре до информации по проекту со структурной классификацией для электронных баз данных. Она включает некоторые разработанные ранее подсистемы: MasterFormat — для результатов работы, UniFormat — для строительных элементов, EPIC (Electronic Product Information Соореration) — для элементов оснащения. Система широко распространена в мире. На рис. 3, например, хорошо видно, что в свойствах библиотечных элементов в некоторых программах уже заложен код OmniClass.
2. COBie (Construction­Operation Building information exchange) — обмен информацией о здании, от строительства к эксплуатации. Система COBie (правильнее даже сказать — формат данных) впервые появилась в США в 2007 году, в 2011­м вошла в американский национальный BIM­стандарт NBIMS. В Великобритании использование COBie описано в стандарте BS 1192­4:2014, оно определяет второй уровень «зрелости BIM». Задача COBie — позволить людям, далеким от моделирования, проектирования и информационных технологий (то есть службе эксплуатации) работать с данными, полученными в ходе проектирования и строительства объекта. COBie определяет порядок формирования xls­таблиц, в которых на разных фазах проекта (от проектирования до строительства и пусконаладочных работ, а затем и при эксплуатации) накапливается разного рода информация об объекте. К такой информации относятся этажи, зоны и помещения, инженерные системы, их составные части и характеристики, а также ссылки на сопутствующие документы. В результате конечному пользователю (инженеру службы эксплуатации) для поиска нужной информации, например о каком­то оборудовании в конкретном помещении, не придется искать эту информацию в исполнительной документации, он быстро найдет ее в общей таблице, отфильтровав данные в ней по двум­трем колонкам.

Сегодня уже совершенно ясно, что число классификаторов строительных элементов в мире растет, поскольку эти классификаторы решают для своих создателей и конкретные коммерческие задачи (каждый национальный классификатор собирает вокруг себя клиентуру, ориентированную на строительную индустрию именно этой страны), так что единого общемирового классификатора не будет. Сейчас даже для национальных классификаторов появились международные стандарты, чтобы они лучше взаимодействовали друг с другом.

Конечно, стандарты и классификаторы, какими бы хорошими они ни были сами по себе, «в одиночку», проблемы внедрения и эффективного использования BIM не решают, здесь всё «очень комплексное». Но и без них нельзя.

Рассмотрим один пример. На рис. 4 показаны многослойные стены. Проектировщикам очень удобно такие стены строить одним инструментом, а затем работать с ними, как с едиными объектами. А вот строителям, наоборот, это крайне неудобно, поскольку в жизни они сначала создают несущий каркас стены, а потом уже (обычно силами других специалистов) монтируют утеплитель и завершают отделку. Следовательно, все компоненты стены они должны отдельно (независимо) расценивать и включать в производство.

Рис. 4. Семейства многослойных стен существенно облегчают труд проектировщиков-архитекторов

Чтобы строителям было хорошо, проектировщикам придется вместо одной многослойной стены делать, например, семь однослойных (кстати, сегодня это самая распространенная рекомендация для действий в подобных ситуациях), и так с каждым сложным объектом. Нетрудно предположить, что теперь «будет плохо» уже не строителям, а архитекторам.

Мы же по доброте своей душевной хотим, чтобы хорошо было всем. Но что для этого надо?

Ответ простой: надо, чтобы информационное моделирование велось на основе элементов строительного классификатора. Это, в свою очередь, предполагает, что:

• национальный классификатор строительных элементов к настоящему моменту существует уже сам по себе;
• этот классификатор реализован в виде компьютерной библиотеки, пригодной для BIM;
• используемые BIM­программы позволяют «расчленять» сложные модельные объекты на составляющие элементы по классификатору, а также, наоборот, собирать базовые элементы в более сложные группы для работы с ними, как с единым целым;
• если эти условия будут выполнены, то мы сможем рассчитывать на эффективное комплексное внедрение BIM в цепочке «проектирование — строительство — эксплуатация», поскольку моделирование становится одинаково удобным, одинаково полезным и действительно сквозным для всех участников процесса. Если нет, то указанная цепочка «проектирование — строительство — эксплуатация» с точки зрения информационного моделирования «рассыпается» на части, и BIM будет эффективно работать лишь в отдельных ее звеньях в «усеченном режиме» (рис. 5);
• сегодня в наиболее развитых странах мира ведутся работы по реализации каждого из трех перечисленных выше условий, так что будущее комплексного внедрения BIM в этих странах выглядит весьма оптимистично. Мы же еще раз обратим внимание читателей на важность правильного выбора программного обеспечения для BIM: в первую очередь должны учитываться функциональные возможности программы.

BIM и уровни зрелости

Всякая технология в своем развитии проходит несколько этапов — от самого первого «наивно­интересного» до последующих, качественно отличающихся мудростью, развитостью, удобством и производительностью. Причем на любой ступени развития мало кто знает, что ждет нас впереди, но всегда, достигнув определенного уровня и оглянувшись назад, мы понимаем, как далеко ушли вперед и как раньше всё было забавно и наивно. Например, если бы вы 30 лет назад предложили кому­нибудь сфотографироваться с помощью телефона, то в ответ почувствовали бы сильную и вполне обоснованную заботу окружающих о вашем здоровье. В наше время подобное предложение настолько обыденно, что даже не обсуждается, утвердительный ответ вы получите простым кивком головы. Это означает, что в использовании телефонов и фотоаппаратов мы перешли на следующий уровень технологического развития.

Рис. 5. Классификатор строительных элементов существенно облегчает заказчику, в том числе и государству, решать с помощью BIM самую главную для него задачу — планирование и контроль расходования средств. Без классификатора вся эта схема разваливается

Технология BIM в этом плане не исключение: она тоже проходит определенные уровни развития, которые принято называть уровнями зрелости. Но при этом предпринимаются ещё и серьезные попытки эти уровни как­то качественно или количественно описать. Зачем? Ведь для использования телефонов такие уровни никто не придумывает. Или BIM гораздо важнее, чем телефон?

Думается, вряд ли кто­то будет оспаривать, что телефон сегодня оказал на развитие человечества гораздо большее влияние, чем BIM. Но у технологии BIM есть одна особенность — ее во многих странах уже пытаются внедрять на государственном уровне. Это означает, что должны быть четко прописаны признаки, выделяющие использование BIM в сравнении с «обычным» выполнением проектов «в электронном виде». При этом надо также помнить, что технология BIM постоянно развивается, так что фактически приходится решать задачу описания использования BIM с учетом уровней ее развития.

Задача такого описания стала особенно актуальной в Великобритании в связи с принятием в 2011 году решения о том, что с 2016 года все госзаказы в области строительства будут выдаваться только фирмам, работающим в BIM. Это решение предполагало некоторую, но достаточно четкую формализацию минимального уровня использования BIM, приемлемого с точки зрения государства для выполнения госзаказа.

Подобное описание уровней зрелости BIM впервые появилось в 2008 году и известно сегодня как диаграмма Бью — Ричардса. Забегая вперед, укажем, что уровень использования BIM, который позволит с 2016 года получать госзаказы в Великобритании — это Уровень 2 (BIM Level 2) на диаграмме (рис. 6).

Рис. 6. Знаменитая диаграмма уровней зрелости BIM
и один из ее авторов — активный сотрудник британской UK BIM Task Group Мервин Ричардс

Теперь давайте бегло посмотрим содержание диаграммы Бью — Ричардса по уровням зрелости BIM. Дело в том, что эта диаграмма (как и сам процесс BIM) находится в развитии и постоянно пополняется и уточняется новыми данными. Но основные ее положения остаются неизменными. Итак:

• Уровень 0 — это практически плоский CAD без трехмерных данных, в котором можно создавать только традиционные чертежи;
• Уровень 1 — управляемый CAD в 2D­ или 3D­формате, дополненный инструментами взаимодействия, обеспечивающими общую среду данных, некоторые стандартные структуры данных и форматы. Коммерческая часть проекта управляется финансистами независимо, пакеты управления стоимостью проекта не интегрированы в основной процесс. Работа ведется на основе стандарта BS1192:2007;
• Уровень 2 — управляемая 3D­среда, содержащаяся в отдельных дисциплинарных «инструментах BIM» с вложенными данными и средствами согласованного объединения данных. Предполагает ассоциированность чертежей с моделью, возможность «прогулки по модели», автоматическое обнаружение коллизий и визуализацию модели с учетом времени, планирование и управление строительством, визуализацию графика работ, определение стоимости проекта в реальном времени. Работа ведется на основе стандарта PAS 1192­2:2013 и других частей BS1192:2007. Предполагается также появление к 2016 году нового классификатора строительных элементов.
• Уровень 2 допускает, что какие­то проекты могут выполняться организацией и на более низких уровнях. Но с 2016 года сами госбюджетные проекты должны выполняться на уровне не ниже, чем Уровень 2;
• Уровень 3 — полностью интегрированная и унифицированная 3D­среда, содержащаяся в отдельных дисциплинарных «инструментах BIM» с вложенными данными и совместимая с нейтральным форматом IFC. На этом уровне используются также взаимосвязанная модель выполнения строительных работ, информация о затратах и управление жизненным циклом проекта. Сегодня содержание требований к этому уровню весьма динамично и является предметом постоянных дискуссий специалистов, в которых совершенствуется его общее понимание. При этом предполагается, что к 2025 году Уровень 3 станет основным (возможно, даже обязательным) показателем зрелости BIM в строительной индустрии Великобритании.

Теперь давайте поговорим о тех, кто не живет в Великобритании и не выполняет (не собирается выполнять) правительственные заказы этой страны, но кого в силу его природного ума и врожденной деловой смекалки неумолимо тянет в BIM. Нужны ли этим людям (организациям) знания перечисленных выше уровней зрелости BIM? Могут ли они развиваться и достигать высокой степени совершенства в информационном моделировании, не вникая во все эти «теоретические хитросплетения»?

Дадим честный ответ: могут!

Несколько лет назад автору в одной из газет попалась заметка про семилетнюю девочку, которая заблудилась в лесу и вернулась домой только через две недели. Всё это время девочка питалась грибами, в которых ничего не понимала, — она определяла их съедобность по запаху. И «нюх» девочку не подвел!

Такую девочку смело можно назвать «супердевочкой»! Но, к сожалению, таких людей немного. Гораздо больше тех, кто хотя бы раз поел «не те» грибы, и о них в газетах уже не пишут. Так что лучше, даже доверяясь своей интуиции, иметь под рукой таблицу съедобных грибов.

Ситуация с BIM очень похожая. К тому же, обратите внимание, вопросы типа «нужны ли» и «могут ли» никогда не задают те, кто интуитивно понимает («нюхом чувствует»), что такое конкуренция, когда очень важно не быть слабее и «соответствовать» общему уровню.

Любой математик вам скажет, что истинность системы нельзя проверить в рамках самой этой системы. В переводе на простой язык это означает, что правильная оценка — это всегда внешняя оценка. Так что, внедряя BIM, обязательно следите за тем, как можно со стороны оценить зрелость «вашего» внедрения, и проверяйте себя на соответствие таким оценкам.

Конечно, перечисленные выше уровни зрелости — это некие очень укрупненные «ступеньки», на которые, конечно же, надо подниматься. А как оценивать свое дальнейшее развитие, находясь на такой ступеньке?

Ответ также весьма прост: сравнивать себя с другими (партнерами, конкурентами) через конкурсы, тендеры, экономическую эффективность и финансовые показатели, общаться на конференциях и форумах, интересоваться мнением экспертов и сотрудников и т.п.

Рис. 7. Валерий Деревягин, Екатерина Шушарина, Юлия Курнаева. Проект котельной (Работа выполнена в Autodesk Revit. ОАО «СИАСК», 2014)

Кроме того, сейчас в мире приобретают популярность и некоторые таблицы с критериями внутренней самооценки уровня внедрения BIM в организации. Конечно, такие критерии — спорные, сырые, развивающиеся, не учитывающие всей специфики и т.п., но ими иногда полезно воспользоваться! Одна из таких систем оценки зрелости BIM применительно к отдельному проекту появилась в США в 2012 году в качестве приложения к американскому стандарту NBIMS. Затем она была описана на русском языке Алексеем Скворцовым (http://www.cadgis.ru/2014/3/03), так что каждый теперь может попробовать оценить свой проект по уровню информационного моделирования (не обращайте внимания, что в заголовке указанной статьи написано «для автомобильных дорог» — эта система оценки подходит для всех видов BIM). Одним из несомненных достоинств предложенной системы оценки является итоговая диаграмма, по которой хорошо видно, в каких направлениях надо «подтянуть» свое BIM­развитие.

В заключение хочется отметить, что бывают случаи, когда никакие таблицы оценки не требуются — и так всё ясно. Слава Богу, что наша страна никогда не испытывала дефицита в талантливых специалистах (рис. 7). 

САПР и графика 2`2015