Niniejszy artykuł jest rozszerzonym zapisem tez prezentacji przedstawionej 10 grudnia 2015 r. na Konferencji Technicznej Nowoczesne szkło na fasadach (projektowanie, montaż, technologia), zorganizowanej przez “Świat Szkła”. W konsekwencji tego mogą wystąpić pewne skróty myślowe przy założeniu, że niektóre aspekty omawianego środowiska są już znane oraz biorąc pod uwagę specyfikę branży, do której została skierowana prezentacja. Zainteresowanych dodatkowymi informacjami odsyłam do moich poprzednich opracowań w magazynie „Świat Szkła” oraz innych czasopismach zajmujących się tematyką projektową i wykonawczą w procesach budowlanych.
Podstawowe pojęcia
Na wstępie jeszcze raz przypomnę jednak podstawowe pojęcia, którymi się będziemy posługiwać, gdyż bez ich przyswojenia przedstawione tezy mogą nie być łatwo zrozumiałe.
BIM (Building Information Modelling – amer.: Modeling)
Wirtualne przedstawienie informacji o budynku, zarówno geometrycznej (2D/3D), jak i niegeometrycznej (alfanumerycznej - xD). W praktyce oznacza to wymodelowanie i opisanie w software na komputerze całego obiektu, zanim zostanie on zbudowany w rzeczywistości. Żaden z wymiarów nie ma tutaj priorytetu, choć geometria jest spośród nich najbardziej oczywistą i – skutkiem tego – najbardziej widoczną kategorią podczas modelowania i wymiany informacji.
IPD (Integrated Project Delivery)
Zintegrowany Proces Inwestycyjny łączy wirtualne modele z procesami budowlanymi, począwszy od pierwszych specyfikacji i założeń projektu, poprzez proces projektowy, uzgodnienia urzędowe, roboty budowlane, a skończywszy na przekazaniu gotowego obiektu z dokumentacją inwestorowi i zarządcom inwestycji na okres eksploatacji.
Ujmując w skrócie: BIM jest procesem modelowania, IPD – procesem wymiany informacji zawartej w modelach i jej wykorzystania na okres całego życia obiektu.
Interoperacyjność (Interoperability)
W kooperacji z innymi inżynierami stosujemy oprogramowania własnego wyboru, a prędzej czy później musimy komuś przesłać pliki naszego modelu lub od kogoś jakieś otrzymać. Zapewniają to formaty otwarte, niezwiązane z żadnym producentem software’u, a tym samym gwarantujące obsługę obiektów przez lata. Chodzi o to, by jako o produkcie końcowym zacząć myśleć o budynku razem z okresem jego użytkowania, a nie tylko o projekcie lub innym wkładzie pracy, będącym własną, małą działką całego procesu.
Kalkulacja cyklu życia (Life Cycle Assessment)
Inwestor, który nie zamierza sprzedać budynku i pozostaje jego operatorem, będzie zmuszony przez dziesięciolecia korzystać z wirtualnego modelu w celu obsługiwania jego fizycznego odpowiednika. W obliczu zmieniającej się co roku – albo częściej – technologii, jedynym gwarantem dostępu do wirtualnych zasobów pozostają formaty otwarte, kompatybilne we wszystkich kierunkach i zabezpieczone przez normy światowe (jak np. format IFC, normowany standardem ISO 16739:2013 i rozwijany przez organizację not-for-profit o nazwie buildingSMART).
Początki BIM
BIM został zapoczątkowany w Stanach Zjednoczonych jako konsekwencja badań rynku. Badania te ujawniły, iż, oprócz rolnictwa, ze wszystkich pozostałych gałęzi gospodarki U.S.A. jedynie budownictwo nie tylko nie podniosło wskaźnika efektywności od startu wprowadzania technologii automatyzacji cyfrowych, ale wręcz go obniżyło (rys. 1). Stan taki panuje jednak we wszystkich krajach, zatem kwestia znalezienia rozwiązania tej sytuacji jest tematem na całym świecie.
Rys. 1. Indeks produktywności budownictwa i produkcji nierolniczej (1964-2003)
Dodatkowo sytuację pogarsza fakt, że w budownictwie stosowane są materiały nie będące surowcami i wymagające wkładu pracy do ich wytworzenia. I właśnie te materiały wykazują najwyższą skalę wzrostu cenowego na przestrzeni ostatnich kilku dziesiątków lat.
A więc nie tylko marnotrawimy w budownictwie, ale na dodatek robimy to wykorzystując środki drożejące najmocniej. W inwestycjach budowlanych straty stanowią od 25 do 35% każdego przedsięwzięcia. Do tego, a może dzięki temu, postawy uczestników procesów budowlanych wykazują duży stopień antagonizmu, prawdziwe kooperacje zdarzają się w wyjątkowych przypadkach (rys. 2.).
Rys. 2
Aby zacząć naprawiać powyżej opisaną sytuację należy spojrzeć na procesy w gospodarce budowlanej z pewnego dystansu. Z właściwej perspektywy jesteśmy w stanie zaobserwować, iż w grę wchodzą o wiele bardziej ogólne strefy ludzkiego działania niż tylko te spotykane na zwykłych placach budów i w biurach inżynierskich. Mamy do czynienia z kulturą zachowań, ze strefami biznesu oraz technologii. Kultura to ludzie, biznes to procesy, natomiast technologia to standardy, hardi software. I gdzieś w środku, jako wypadkową tych sfer, możemy wyodrębnić BIM/IPD jako ich esencję i kierunek rozwoju dla napraw obecnej sytuacji w budownictwie, znajdującej się na dobrą sprawę w schematach rodem z poprzednich epok.
Środowisko projektowo-wykonawcze w budownictwie o nazwie BIM czy też IPD (pojęć tych będziemy używać wymiennie, bo są dwiema stronami tego samego medalu) można podzielić na pola obrazujące procent ważności występowania.
Jedna z definicji przypisuje samej technologii (software dla procesów budowlanych i jego wybór) 10% wkładu w omawiane zjawisko. Kolejny, 40-procentowy kawałek, to sposób użycia tejże technologii (modelowanie, analizy, symulacje, wizualizacje, kosztorysowanie, harmonogramy, zestawienia itp.). Natomiast połowę stanowi kooperacja – proces zupełnie nietechnologiczny. Kooperacja ta powinna być prowadzona w czasie rzeczywistym, osobista lub w ramach wideokonferencji, ostatecznie telefonu (ale nie e-maili, mających zbyt małą skuteczność przepływu informacji), z natychmiastowym wspólnym rozwiązaniem kolejnego zadania (rys. 3).
Rys. 3
Idea BIM odnosi się do każdego typu przedsięwzięcia budowlanego oraz do każdego typu aplikacji komputerowej. Jak każda technologia, także i technologia BIM podlega nieustannym ulepszeniom. Koncentracja na technologicznym status quo odwraca uwagę od o wiele istotniejszych zagadnień procesu poprawy efektywności przemysłu budowlanego, o którą właśnie chodzi.
Model przestrzenny obiektu, nasycony informacjami dla wykonawstwa, a powstały przed fizycznym jego zbudowaniem, ma na celu dokładne wyliczenie i kontrolę zarówno finansów, jak i zgodności z kodami, normami i przepisami budowlanymi. Proces ewaluacji informacji ma podłoże w zasadach Lean oraz Agile.
Co i jak zmieniać?
Środowiska technologii
Dotychczasowe środowisko CAD charakteryzuje się pracą głównie w wymiarze 2D, wieloma niezależnymi od siebie kanałami wymiany informacji (w których dane mają cechę utraty ciągłości, istoty lub wręcz ich egzystencji) oraz formatami nie zapewniającymi ani zakresu, ani integralności informacji (DWG).
Nowe środowisko wprowadza model gromadzenia wielowymiarowych danych w zintegrowanym środowisku, dostępnym dla wszystkich uczestników procesów budowlanych na bazie ról dostępu, zasadę monitoringu i managementu zmian w zawartości informacji oraz bezpieczne formaty, normowane standardami ISO (IFC). Wymiana informacji w środowisku BIM/IPD jest oparta na kolejnej zasadzie, iż raz wprowadzona informacja jest widoczna we wszystkich możliwych reprezentacjach modelu oraz stanowi jednoznaczną bazę dla określenia fizycznych odpowiedników wirtualnych elementów modeli do późniejszego ich wbudowania w obiekt inwestycji.
Wymiana informacji
Właściwie sama wymiana wirtualnej informacji między uczestnikami procesów budowlanych, oprócz odpowiedniej, o wiele wyższej kooperacji, nie różni się wiele od dotychczas praktykowanej. Nadal otrzymujemy dane i przekazujemy dane dalej. Zmienia się jednak charakter zawartości samego przekazu oraz jego istota.
Otrzymujemy informację do stworzenia inteligentnych obiektów wielowymiarowych (przypomnijmy: 2D i 3D to geometria, 4D to informacje służące do określenia wymiaru czasowego w procesie projektowo- wykonawczym, 5D służy do wypracowania przedmiarów i wycen, 6D to informacje dla analiz i symulacji środowiskowych: energia, słońce, ekologia, zaś 7D to informacje wygenerowane dla specjalistów od zarządzania obiektami), a sami przekazujemy dalej gotowe części modelu wirtualnego w postaci obiektów i elementów BIM, a więc informacji wielowymiarowej.
Kolejną różnicą jest to, że informacja jest przekazywana, jak powyżej napisałem o kooperacji, w czasie rzeczywistym, z natychmiastowym feedback i rozwiazaniem zagadnienia technologicznego. Przekazana informacja służy jako referencja dla przygotowania pracy innych uczestników procesu, zatem jest jednostronna, bez opcji powrotu. Tylko w ten sposób można zagwarantować bezpieczeństwo danych oraz ochronę praw i jakości własnej pracy. Inteligentna informacja, zawarta w obiektach i elementach BIM dla geometrii 3D powinna jak najdłużej pozostać w formie reprezentacji, jako że proces modelowania informacji aż do przekazania fizycznego obiektu nigdy nie jest procesem zakończonym.
Informacja, zawarta w Obiekcie BIM (nazwa bibliotecznego elementu dla potrzeb procesów BIM/IPD) składa się z informacji geometrycznej (2D/3D) oraz alfanumerycznej. Ta ostatnia jest zapisana w formacie statycznym (pdf, pliki bitmapowe) dla informacji dodatkowej, natomiast informacja istotna powinna zostać zapisana w formacie dynamicznym, ułatwiającym interaktywność (dwustronną wymianę danych). Takim formatem jest n.p. Excel (xlsx), stąd stwierdzenie doradcy rządowego Wielkiej Brytanii, Davida Philpa, iż oczekuje on użycia plików Excel jako podstawowego formatu wymiany informacji w pierwszych latach obowiązkowej utylizacji BIM dla zleceń publicznych w UK. Świadczy to dodatkowo o randze informacji niegeometrycznej w procesie IPD.
O ile konieczne jest jak najszybsze ustalenie, który z możliwych fizycznych obiektów budowlanych najbardziej odpowiada zarówno estetycznym, jak i ekonomicznym kryteriom wymaganym przez uczestników procesu, a zapisanym w obiektach i elementach wirtualnych (a więc informacja tekstowa), o tyle precyzowanie ich wyglądu w fazie projektowania, a zatem we wczesnych fazach procesu – nie ma najmniejszego sensu. Informacja geometryczna zmieni się w dalszym przebiegu prawdopodobnie jeszcze wielokrotnie, praca modelowania pójdzie zatem na marne, tym bardziej, że w środowisku BIM/IPD wymagane jest zróżnicowanie nasycenia modeli informacją w zależności od stopnia zaawansowania procesu. Nazywa się to, za wzorami brytyjskimi, LOD (Level Of Development) i składa się z kolejnego LOD (Level Of Definition) dla informacji geometrycznej (2D/3D) oraz LOI (Level Of Information) dla informacji w kolejnych wymiarach 4D-5D-6D-7D etc. (alfanumerycznej).
Zwykle ustalane są następujące stadia zaawansowania informacji w modelu/modelach/elementach BIM:
- LOD 100 (konceptualizacja)
- LOD 200 (projekt schematyczny)
- LOD 300 (projekt realizacyjny)
- LOD 400 (projekt realizacyjno-warsztatowy)
- LOD 500 (format As-Built)
Możliwa jest dodatkowa granulacja tych faz, a także możliwe jest mieszanie się różnych stopni nasycenia informacją dla danych o różnej skali ważności. Zrozumiałe zatem, że dokładne modelowanie geometrii w takich warunkach dla wielu różnych aplikacji software i faz LOD mija się ze zdrowym rozsądkiem. Stąd konkluzja, iż prędzej czy później będziemy się koncentrować na formacie uniwersalnym, którym jest IFC, sa także mu pokrewnych BCF (BIM Collaboration Format dla zapisu uwag do modeli), gbXML (Green Building XML dla analiz energetycznych) czy CIS/2 (standard ISO dla inżynierii i fabrykacji konstrukcji stalowych).
Pomocną rękę polskiej gospodarce budowlanej podaje akurat międzynarodowy portal BIMobject, specjalizujący się w zapisach bibliotek obiektów i elementów BIM przez wprowadzenie polskiej wersji online bibliotek BIM.
Na razie portal BIMobject.org koncentruje się na obiektach w formatach natywnych oraz IFC. M.in. na początku września ub.r. podpisano między firmą BIMobject a Vectorworks Inc. umowę na zaprogramowanie interfejsu BIMobject dla aplikacji Vectorworks i przetłumaczenie istniejących obiektów bibliotecznych także na natywny format Vectorworks (vwx), ale na dłuższą metę format IFC przejmie rolę podstawowego nośnika informacji.
Proces wprowadzenia obiektów do BIMobject. org dla producentów i dostawców wymaga opłaty rejestracyjnej oraz wypełnienia kilkudziesięciu parametrów danych tekstowych (dla użytkowników korzystanie z informacji i obiektów z portalu jest bezpłatne), nakład na modelowanie informacji w wielu formatach i stopniach nasycenia LOD może stanowić dodatkowe obciążenie finansowe dla mniejszych firm produkcyjnych.
(...)
Robert Szczepaniak
Architekt (IARP / Kammer Wien)
Stowarzyszenie ‘BIM dla polskiego Budownictwa’
Nemetschek Vectorworks
WARTO WIEDZIEĆ!
W październiku ub.r. Małopolski BIM klaster uzyskał jako podmiot status obserwatora przy Nordic Chapter (Dania, Szwecja i Finlandia).
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
Więcej informacji: Świat Szkła 03/2016
