Building Information Modeling

Transkrypt

1 Krzysztof Zima Building Information Modeling Wprowadzenie do BIM definicje, rozwiązania, cele, korzyści. Zarówno w procesie projektowania, jak i prezentacji wyników pracy projektanta, najistotniejsze znaczenie ma wizualizacja. Do niedawna warsztatem pracy projektanta była deska kreślarska i ogromne znaczenie odgrywały posiadane zdolności rysunkowe oraz umiejętności graficzne projektanta dla przedstawienia wizji projektowych. Systemy CAD opracowano głównie z myślą o zastąpieniu tradycyjnych technik kreślarskich. Wszystkie wykonywane wcześniej projekty wymagały od inżyniera umiejętności precyzyjnego używania ołówka, pióra i innych przyrządów kreślarskich i żmudnego nanoszenia zmian i poprawek. Komputery wraz z rozwojem oprogramowania pozwoliły na wielokrotne i nieporównywalnie szybsze wykonanie projektu oraz łatwiejsze dokonywanie wszelkich zmian. Poniżej przedstawiono kolejne etapy ewolucji systemów CAD: 1. Tworzenie elektronicznej dokumentacji płaskiej 2. Parametryzacja i tworzenie dokumentacji 3D 3. Zarządzanie większą ilością danych 4. Swobodna wymiana informacji z innymi systemami 5. Systemy PLM (Product Lifecycle Management (ang.) zarządzanie cyklem życia produktu). Co to jest BIM? Modelowanie Informacji o Budynku (BIM Building Information Modeling), zostało opisane na początku 2002 r. przez analityka Jerryego Laiserina. Co prawda sama idea nie jest nowa jednak Laiserin miał duży udział w jej popularyzacji. Nie ulega jednak wątpliwości, że artykuł Laiserina wyznacza punkt, w którym termin BIM wszedł do powszechnego użycia Building Information Model jest cyfrową reprezentacją fizycznego obrazu obiektu budowlanego wraz z określeniem jego funkcjonalności i technologii wykonania. Model służy jako wspólne źródło wiedzy o budynku, zawiera więc informacje na temat obiektu, tworząc solidną podstawę do podejmowania decyzji podczas jego cyklu życia, od stworzenia koncepcji, aż do końca swojego cyklu życia (zgodnie z definicją National Institutes of Standards and Technology). Charles Eastman (Eastman C.: Building Product Models: Computer Environments Supporting Design and Construction, Boca Raton FL, CRC Press, 1999) definiuje BIM jako cyfrową reprezentację procesu budowlanego ułatwiającą wymianę informacji i współdziałanie przy użyciu formatu cyfrowego. Koncepcja Modelowania Informacji o Budynku jest więc budowa wirtualnego budynku przed budową fizyczną, w celu rozwiązania problemów, które mogą wystąpić w trakcie realizacji oraz symulowania i analizowania potencjalnych skutków podjętych działań. Rozróżnia się zgodnie z ideą BIM n-wymiarów zawierających informacje o modelu i tak przykładowo:

2 Modelowanie 2D - analogiczne do ręcznego rysowania projektu budynku, pozwalające na wykonanie projektów budowlanych z wykorzystaniem cyfrowych technik za pomocą geometrycznych elementów (linie, punkty, krzywe, itp.). Ma na celu zapisanie obrazu 3D stworzonego w głowie projektanta w dwóch wymiarach 2D. Modelowanie 3D - modelowanie opiera się na tej samej cyfrowej technologii co 2D, jednak umożliwia projektantowi przedstawienie koncepcji obiektu w trzecim wymiarze 3D. Modelowanie 3.5D - można wyróżnić fazę przejściową między technologią BIM i modelowaniem 2D i 3D. Nie jest to jeszcze BIM, ale obraz obiektu staje się bardziej atrakcyjny poprzez wprowadzenie wizualizacji 3D (ruch ze względu na wirtualne drzewa, wiatr, zmiany pór dnia, wirtualny spacer po obiekcie). Czasami model 3.5D zawiera już pewną ilość informacji o obiekcie. Modelowanie 4D tzw. 4D-Building Information Model z czasem. Wirtualny model budynku z planami budowy i zdolnością do kontroli postępu robót w czasie wraz z wizualizacją powstającego wirtualnie budynku w wybranym czasie. Modelowanie 5D Wizualizacja projektu w 3D łącznie z szeregiem dodatkowych informacji na temat modelu takich jak: opisy produktów, robót, kalkulacje kosztów i inne informacje wspomagające zarządzanie procesem budowy. CZYM JEST BIM? BIM to koncepcja, która zrewolucjonizowała podejście do projektowania, realizacji inwestycji i zarządzania budynkiem. BIM, umożliwia ciągły i natychmiastowy dostęp do informacji o projekcie, jego kosztach i harmonogramach. Może on być wykorzystywany do podejmowania decyzji projektowych, opracowania spójnej dokumentacji budowlanej oraz analiz zyskowności i szacowania kosztów inwestycji, a docelowo także do zarządzania obiektem. Cyfrowe dane projektowe w połączeniu z innowacyjną technologią parametrycznego modelowania informacji dają znaczące korzyści w porównaniu z tradycyjnymi metodami projektowania i budowania. Koncepcja modelowania informacji o budynku BIM pomaga w planowaniu i wizualizacji budynków znacznie bardziej energooszczędnych, zużywających mniej wody i zapewniających lepszą jakość powietrza. Dzięki temu architekci i konstruktorzy są w stanie sprecyzować nie tylko architekturę, konstrukcję i rozplanowanie wnętrz, ale i zachowanie się obiektu w przyszłości. BIM pozwala zebrać informacje z każdej z trzech głównych faz życia budynku, dzięki temu znacznie ułatwia tzw. projektowanie zrównoważone.... a czym nie jest BIM? - BIM nie jest sam w sobie rozwiązaniem technicznym - BIM nie jest tylko modelem budynku, ani bazą danych, - BIM nie zastępuje ludzi, - BIM nie jest perfekcyjny (ludzie nie są perfekcyjni), - BIM to nie program (Revit, ArchiCad, Tekla itp.),

3 - BIM nie jest tylko projektowaniem 3D, - Model, który pozwala na zmiany wymiarów tylko w jednym widoku, nie odzwierciedlając ich w innych widokach. Kto czerpie korzyści? Kosztorysanci, planiści Rys. 1. Interesariusze BIM. Źródło: opracowanie własne na podst.

4 WYDAJNOŚĆ W BUDOWNICTWIE Ważnym czynnikiem warunkującym udaną współpracę między uczestnikami inwestycji budowlanej jest właściwy uporządkowany obieg informacji. Jak wynika z badań przeprowadzonych w USA obejmujących lata wydajność pracy w budownictwie sukcesywnie spadała w porównaniu do innych gałęzi gospodarki z wyłączeniem rolnictwa (rys. 2). Rys. 2. Wskaźnik wydajności w budownictwie w porównaniu do innych gałęzi gospodarki Źródło: US Department of Commerce Bureau of Labour Statistics Biorąc pod uwagę ustawiczny rozwój technologii wykonywania prac oraz oprogramowania wspomagającego projektowanie, planowanie i podejmowanie decyzji w budownictwie jest to wniosek zaskakujący. Jedną z najważniejszych przyczyn takiego stanu rzeczy jest właśnie zły obieg informacji. Komunikacja i współpraca to słowa o których dyskutują dzisiaj architekci, inżynierowie, wykonawcy, a także inwestorzy, zarządcy nieruchomości, specjaliści od zrównoważonego projektowania. Tak czy inaczej wydajność sektora budowlanego spadła od lat.

5 WYKORZYSTANIE BIM NA ŚWIECIE Poniżej na wykresach przedstawiono wykorzystanie BIM na świecie i korzyści jakie wg badań przeprowadzonych w USA przynosi. Źródło: Mark W. Kiker, BIM Manager Survey 2010

6 Źródło: Business Value of BIM in Europe, Smart Market Report 2010, McGraw Hill Construction

7 ZALETY BIM Korzyści z BIM to: wprowadzanie danych tylko raz i ponowne wykorzystanie go przez cały cykl życia projektu mieszanie informacji geoprzestrzennych i budowlanych dla lepszego planowania zmniejszenie liczby zapytań dotyczących informacji i zmian zmniejszenie liczby przeróbek podniesienie świadomości postępu i aktualnego statusu unikanie kolizji projektowych ( clash detection ) stworzenie wirtualnej symulacji budowy zmniejszenie kosztów zapewnienie niższych kosztów całego cyklu życia dla aktywów poprzez projektowanie zrównoważone - testowane na etapie projektowania. Integrated Project Delivery (IPD) - Zintegrowana Realizacja Przedsięwzięcia Podsumowując, można stwierdzić, że korzystając z modelu BIM można zebrać szereg szczegółowych informacji o budynku, w tym: dodatkowe informacje o każdym elemencie obiektu budowlanego (oprócz rysunku w 3D, także opisy elementów), informacje o robotach tymczasowych i towarzyszących (np. deskowania, rusztowania i inne tymczasowe elementy związane z procesem budowy), analizy danych, w zależności od potrzeb projektu (maksymalne dopuszczalne obciążenie, wymagania dotyczące ogrzewania lub chłodzenia, oświetlenia, itp.), oszacowania ryzyka, przedmiar robót, wstępne i szczegółowe szacunki kosztów (w zależności od stopnia zaawansowania projektu), harmonogramy prac budowlanych. Ponadto, poprzez przygotowanie i aktualizowanie wszystkich dokumentów w formie elektronicznej (tzw. aktywny dokument), użytkownik oprogramowania BIM może zaoszczędzić czas: tworzenia edytowalnych szablonów, raportów w tym wszystkich wymaganych informacji w danym etapie planowania i realizacji inwestycji, aktualizacji dokumentów w celu odzwierciedlenia bieżącego stanu projektu (opóźnień, problemów, wymagań, itp.), poprzez skrócenie czasu aktualizacji raportów. Pojawienie się możliwości modelowania informacji o budynku (BIM) za pomocą oprogramowania komputerowego pozwala inwestorom, architektom oraz wykonawcom budowlanym na bardziej efektywną pracę. Bazy danych zawierające informacje o kosztach, harmonogramy ogólne postępu robót budowlanych, analizy ryzyka, szczegółowe informacje na temat planowanej budowy (projekt budowlany, przepisy, specyfikacje techniczne), pozwalają na: - wizualizację modelu obiektu w 3D i 3,5D (projektowanie i symulacje są łatwiejsze do zrozumienia w stosunku do projektów wykonanych w 2D na każdym etapie procesu budowlanego).

8 - ułatwienie procesu podejmowania decyzji poprzez zbieranie informacji w jednym miejscu oraz zapewnienie łatwego dostępu do informacji. - lepszą kontrolę kosztów, od początku fazy projektowania. - zapewnienie wysokiej jakości dokumentacji technicznej w wyniku dostępu do wszystkich danych (w warstwie 5D). - stosowanie elektronicznej dokumentacji (zdolność do tworzenia diagramów i raportów). - łatwe przechowywanie pełnej informacji o budynku i jego utrzymanie. W aspekcie kalkulacji kosztów stosowanie BIM usprawnia proces szacowania kosztów poprzez: - automatyzację procesów uciążliwych i czasochłonnych tj. przedmiarowania robót budowlanych. - zmniejszenie ilości błędów popełnianych w trakcie identyfikacji zakresu prac. - zmniejszenie ilości błędów popełnianych w trakcie wyliczeń ilości robót budowlanych. - automatyczne wprowadzanie zmian w przedmiarze robót i oszacowaniu kosztowym w przypadku zmian w projekcie. Dodatkowo użytkownik oprogramowania wykorzystującego BIM może mieć na bieżąco dostęp do różnych analiz czasowo-kosztowych wspomagających proces podejmowania decyzji. PRZYKŁADY WYKORZYSTANIA INFORMACJI ZAWARTYCH W MODELU BIM HARMONOGRAMOWANIE Z BIM Źródło:

9 KOSZTORYSOWANIE Z BIM Źródło: opracowanie własne z wykorzystaniem programów BIM VISION i ZUZIA 11 firmy DataComp Sp. Z o.o. ZAGOSPODAROWANIE PLACU BUDOWY Z BIM

10 BHP Z BIM Źródło: Cabala J., Využitie cad systémov pri projektovaní zariadenia staveniska vo virtuálnom prostredí