Технологии BIM-моделирования в строительстве

BIM: что это такое, расшифровка

Аббревиатура BIM расшифровывается как Building Information Modeling (Информационное моделирование зданий). Чтобы понять суть BIM, нужно разобрать три составляющие этого термина:

В классических системах проектирования (CAD) основным элементом являются линии, из которых собирается чертеж. Если изменен размер окна на одном чертеже, нужно вручную найти и исправить его на всех остальных листах проекта.

В BIM-проектировании основным элементом является объект (элемент базы данных). Проектировщик оперирует не линиями, а виртуальными прототипами реальных изделий. Что это дает:

• связывает геометрию и параметры, так как каждая деталь имеет свой «паспорт»;
• помогает видеть проект в объеме, то есть можно мгновенно оценивать эргономику и эстетику;
• исключается человеческий фактор: спецификации генерируются автоматически, это сводит риск ошибки в расчетах к нулю.

Технологии BIM в системе цифрового строительства

Цифровое строительство — это создание единой экосистемы, где данные передаются от архитектора к строителю, а затем к эксплуатирующей организации. В центре этой экосистемы находится информационная модель, но называют ее по-разному в зависимости от контекста. Чтобы не запутаться в профессиональном сленге и нормативной базе, нужно развести следующие понятия:

• BIM — это международно признанный термин и методология. Если говорят: «мы проектируем в BIM», имеется в виду, что используется объектно-ориентированное моделирование и совместная работа над данными.
• ТИМ (Технологии информационного моделирования) — это официальный российский термин-синоним BIM. Он закреплен в Градостроительном кодексе РФ. В профессиональной среде эти понятия часто взаимозаменяемы, но в официальных документах, госконтрактах и экспертизе используется «ТИМ».
• ИМ ОКС (Информационная модель объекта капитального строительства) — это «электронное досье» здания. Согласно российским нормам это совокупность сведений, документов и материалов, которые формируются в электронном виде от инженерных изысканий до сноса. ИМ ОКС — это 3D-модель, плюс текстовые отчеты, сканы сертификатов и графики в цифровом формате.
• ЦИМ (Цифровая информационная модель) — это узкое техническое понятие внутри ИМ ОКС. Это непосредственно «тело» модели — трехмерная геометрия объекта с назначенными ей атрибутами. Если ИМ ОКС — это вся папка с документами, то ЦИМ — это файл с трехмерным зданием внутри этой папки.
• Цифровой двойник (Digital Twin) — наиболее сложная и «продвинутая» форма цифровой копии. Для сравнения: BIM-модель описывает, как здание должно выглядеть и работать. Цифровой двойник через датчики и системы мониторинга знает, как здание работает сейчас. Например, если в подвале прорвало трубу, цифровой двойник сразу отобразит это на схеме. BIM-модель в это время не изменится.

Законодательное регулирование в сфере ТИМ

Переход от добровольного использования BIM-моделирования к обязательному внедрению ТИМ в России закреплен на уровне федеральных законов и постановлений правительства. Законодательная база строится так, чтобы охватить весь жизненный цикл объекта — от инженерных изысканий до эксплуатации.

Нормативные акты:

1. Градостроительный кодекс РФ (ФЗ №190), в котором введено само понятие «информационная модель» и закреплен статус ТИМ как легитимного способа ведения проектной и строительной документации. Он определяет, что формирование и ведение модели является обязанностью застройщика в установленных законом случаях.
2. Постановление Правительства №331, которое установило «дедлайны» цифровизации:
   — С 1 января 2022 года ТИМ стали обязательны для всех объектов капитального строительства, финансируемых из госбюджета, стоимостью более 500 млн рублей (позже порог был снят).
   — С 1 июля 2024 года обязанность формировать ТИМ распространилась на застройщиков, работающих в рамках 214-ФЗ (многоквартирные дома в долевом строительстве).
   — С 1 января 2025 года произошел переход на ТИМ в сегменте малоэтажного жилого строительства, строящихся по 214-ФЗ.
3. Постановление Правительства №1431, в котором утверждены правила формирования и ведения информационной модели. Документ определяет «правила игры»: какие форматы файлов допустимы и как данные должны передаваться в органы госэкспертизы.

Что такое BIM-модель и как она создается

Это база данных, представленная в виде трехмерного графического образа. В ней каждый элемент с геометрическими параметрами и интеллектуальными свойствами. Если нужно выделить в модели окно, БИМ-система покажет его высоту и ширину, сопротивление теплопередаче, артикул в каталоге производителя и стоимость монтажа.

Уровни детализации модели (LOD)

В международной и российской практике используется понятие LOD (Level of Development) — уровень проработки. Он определяет, насколько глубоко проработан каждый элемент модели. Чем выше индекс, тем меньше неопределенности в проекте.

Алгоритм создания BIM-модели

Создание модели — это последовательность действий, которая исключает хаос при совместной работе десятков специалистов.

Программное обеспечение для работы

Чтобы построить здание в цифре, одной программы недостаточно. Обычно используется комплекс софта, который можно разделить на три группы: «создатели», «контролеры» и «хранители».

В программах-создателях (инструменты моделирования) архитекторы и инженеры «собирают» дом из виртуальных строительных материалов.

Для архитектуры и жилья сегодня используют:

• Renga (Россия). Программа простая в освоении, полностью на русском языке и сразу настроена под российские ГОСТы.
• ArchiCAD. В нем легко делать красивые планировки и фасады.

Для конструкций и чертежей:

• nanoCAD (Россия) — аналог классического AutoCAD, но с «умными» функциями. Удобен, когда нужно сделать детальные чертежи армирования или электрики.
• Revit — универсальный мировой гигант, в котором можно делать все — от стен до сложнейшей вентиляции.

Для заводов и цехов лучше использовать Model Studio CS (Россия).

Когда архитектор, конструктор и инженер закончили свои части, их файлы нужно «склеить» в один, чтобы проверить на коллизии. Для этого используют программы-контролеры (сводные модели и поиск ошибок). Например, Pilot-BIM или Tangl (Россия), которые собирают проект воедино и автоматически подсвечивают ошибки.

Программы-хранители — это облако, где лежит самая свежая версия проекта. Это нужно, чтобы не было ситуации, когда строители строят по версии №1, а архитектор уже нарисовал версию №5. Можно использовать Vitro-CAD или Pilot-BIM.

В BIM-проектировании разные специалисты и программные комплексы должны обмениваться данными без потери информации. Для этого используется открытый формат IFC. В какой бы программе ни был сделан проект, его сохраняют в IFC, чтобы передать заказчику или в Госэкспертизу. Это гарантирует, что данные не потеряются при открытии в другом софте.

Где применяются технологии информационного моделирования в строительстве

Сфера применения BIM охватывает весь жизненный цикл объекта. На каждом этапе модель решает задачи, превращаясь из наброска в цифровой паспорт здания.

BIM начинает работать еще до начала строительства:

• Данные обмерных работ (лазерного сканирования или аэрофотосъемки с дронов) загружаются в BIM-систему, которая точно рассчитывает, сколько грунта нужно вывезти или завезти, чтобы не переплачивать подрядчикам.
• С помощью модели можно имитировать движение солнца и ветровые нагрузки, чтобы правильно расположить здание на участке для понимания энергоэффективности.

При проектировании создается детализированная модель, проектируются инженерные сети в едином пространстве. Это исключает 99% ошибок, связанных с пересечением коммуникаций между собой или с несущими конструкциями. Модель сама считает прочность конструкций, теплопотери и необходимые мощности оборудования.

BIM-моделирование в строительстве меняет работу сметчика. Больше не нужно линейкой мерить чертежи. Программа за секунду выдает точный объем бетона в кубометрах, длину кабеля в метрах и количество розеток в штуках. К элементам модели привязывается их стоимость. Заказчик видит график финансирования: сколько денег потребуется на каждом этапе стройки.

На стройплощадке BIM становится инструментом контроля. Можно запустить визуализацию сборки здания и увидеть, где по графику оно должно быть через месяц. Каждая деталь в модели может иметь статус: «заказана», «на складе», «смонтирована».

Эксплуатация и техническое обслуживание — самый длительный этап жизни здания (до 80% всех расходов приходятся именно на него). Управляющая компания получает модель, где указаны скрытые коммуникации. Если за стеной потекла труба, не нужно ломать всю стену. Модель точно покажет место стыка и марку детали.

Система сама напоминает о необходимости сервисного обслуживания лифтов или замены фильтров в системе вентиляции, основываясь на данных из паспортов оборудования.

Модель помогает и при реконструкции, сносе. Перед началом работ здание сканируют лазером, создавая «облако точек», которое превращается в точную BIM-модель. Так вписываются новые современные системы в старые габариты с точностью до миллиметра. Модель заранее рассчитывает объем строительного мусора и определяет, какие материалы можно отправить на переработку.

Что дает BIM-проектирование участникам проекта

BIM сводит к минимуму внезапное удорожание проекта. Заказчик точно знает объем материалов еще на этапе идеи. Объект сдается на 15–20% быстрее, потому что нет переделок. Заказчик может в любой момент «заглянуть» в модель и увидеть реальный прогресс, а не просто читать отчеты подрядчика. На основе BIM-модели можно продавать площади в здании еще до того, как вырыт котлован.

Для проектных бюро BIM — это способ делать работу качественнее и быстрее. Программа сама считает спецификации и ведомости. Архитектор тратит время на творчество и расчеты, а не на подсчет количества окон или вычерчивание разрезов. Все конфликты решаются внутри программы, что сохраняет репутацию проектировщика. При изменении одного элемента (например, высоты этажа), система автоматически перестраивает все связанные виды, чертежи и таблицы.

Для Генерального подрядчика BIM становится цифровым навигатором. Прораб видит на планшете, какие работы должны быть выполнены сегодня, и какие материалы для этого должны быть на складе. Строителям не придется штробить уже готовые стены из-за того, что кто-то забыл проложить кабель или трубу. Исключаются ситуации с излишками или дефицитом стройматериалов.

Для Службы эксплуатации (Управляющей компании) BIM — это «умная» инструкция. Если произошла авария, инженер за секунды находит в модели нужный узел, видит марку оборудования и контакты поставщика для замены. Модель помогает настраивать системы отопления и вентиляции, экономя до 30% на коммунальных платежах. Она автоматически формирует график технического обслуживания систем здания.