Российский BIM: от теории к практике
Владимир Фролов Начальник отдела транспортной инфраструктуры ООО «Стройпроект-ИНФО»
О необходимости широкого внедрения цифрового моделирования при проектировании и строительстве инфраструктурных объектов отраслевые эксперты говорят не первый год. Однако на пути применения BIM-технологий (Building Information Modeling) стоят серьезные ограничения, как нормативные, так и технические.
В частности, существующее программное обеспечение (ПО), в основном, ориентировано на промышленно-гражданское строительство и зачастую неприменимо к транспортному. Чтобы восполнить пробелы в этой области, петербургские специалисты разработали собственное ПО. Оно существенно облегчает работу с цифровыми моделями, что открывает ему дорогу для широкого применения в отрасли.
О своей разработке корреспонденту нашего журнала рассказали специалисты компании «S-INFO»: Игорь Рогачев, Станислав Володченко и Владимир Фролов.
Темой BIM для транспортной инфраструктуры я занимаюсь последние десять лет, и за это время успел поработать с разным ПО. Каждый раз я сталкивался с теми или иными ограничениями, сложностями с функционалом. Одна из главных причин этого заключается в том, что все программы для BIM ориентированы на промышленно-гражданское строительство (ПГС) и не учитывают специфику проектирования объектов транспортной инфраструктуры.
Поясню. Объект ПГС — точечный, он занимает небольшую площадь, поэтому и его цифровая модель тоже будет компактной, значительно уступающей по объему данных моделям объектов дорожного строительства — автодорог, протяженность которых составляет десятки, а то и сотни километров, имеющих в своем составе множество искусственных сооружений, инженерных сетей и элементов обустройства. Так как современный софт не рассчитан на работу с таким объемом данных, он не позволяет обеспечить эффективное выполнение всех задач в процессе проектирования.
Следующий момент связан с информационной безопасностью, прежде всего с требованиями к хранению данных. Зарубежные разработчики активно используют облачные сервисы, при этом серверы, где хранится информация, находятся преимущественно в Западной Европе или в Северной Америке. Нельзя забывать, что любая дорога — стратегический объект. Это накладывает ограничение на хранение проектной документации за рубежом. Более того, запрет на пользование облачными сервисами нормативно закреплен во многих российских государственных компаниях.
Чтобы воспользоваться цифровой моделью, необходим дорогостоящий софт, а также компетентные специалисты, умеющие работать с полученной информационной моделью. Стоит отметить кадровый дефицит в этой области. Есть, конечно, и бесплатные программы для просмотра моделей, но их функционал весьма ограничен. Так, например, нельзя обмениваться сообщениями, привязывать документы и ссылки к готовой модели, а сама модель должна быть расположена на локальном компьютере.
Эти факторы накладывают серьезные ограничения на применение BIM-технологий в транспортном строительстве. И мы говорим не только о процессе проектирования — непосредственно моделировании, но и о дальнейшем использовании цифровых моделей. Все это и послужило поводом к созданию собственного решения, которое бы полностью отвечало задачам, стоящим перед заказчиками, проектировщиками, строителями и эксплуатирующими организациями.
Все началось около пяти лет назад. В качестве пилотного проекта мы сформировали цифровую модель участка ЗСД, которая была предназначена для более эффективной эксплуатации магистрали. Тогда для ре- шения этой задачи применялось ядро, разработанное в США. Затем, основываясь на полученном опыте и понимании того, что необходимо рынку инфраструктурного BIM, мы разработали первую версию собственного ПО. Назвали продукт просто — «S-INFO v.1.0». Изначально программный комплекс обеспечивал решение задач только для работы с единичными искусственными сооружениями. Быстродействия и функционала для этого было достаточно. Но затем, когда в работу пошли протяженные объекты, стало понятно, что первоначальная версия имеет ряд ограничений. В частности, недостаточная точность координат создавала сложности для позиционирования объектов в модели. Мы смогли адаптировать ПО к новым задачам.
К концу лета планируем выпустить полноценную версию «S-INFO v.2.0». Новый движок, разработанный в РФ, позволяет работать с более масштабными цифровыми моделями. И это не только протяженные дорожные объекты с большим числом искусственных сооружений. Разрешающая способность позволяет работать с моделями масштаба городов и целых регионов, привязка идет по географическим координатам. Мы загрузили в наше ПО цифровую модель Санкт-Петербурга, на которой расположили объекты, запроектированные в последние годы и проектируемые сегодня. В частности, мост Бетанкура, участки ЗСД и Широтной магистрали скоростного движения с мостом через р.Неву в створе ул. Фаянсовая — ул. Зольная так называемый Восточный скоростной диаметр (ВСД).
Хочу отметить, что процесс разработки и совершенствования нашего ПО продолжается, мы постоянно расширяем его функционал, ориентируясь на потребности всех организаций, участвующих в жизненном цикле дорожных объектов: от заказчика до эксплуатирующей организации.
В итоге мы получили удобный инструмент для работы с готовой информационной моделью. Причем не важно, в какой именно среде она была смоделирована или запроектирована. Следует отметить, что наше решение позволяет совместить в одном продукте инженерные данные и демонстрационные возможности.
Расскажу, как это выглядит. На экране мы видим трехмерное изображение объекта с привязкой к окружающему ландшафту. Но это не просто визуализированный проект, представленный в объеме, а полноценная инженерная модель, которая в полной мере соответствует проектной документации. При необходимости мы можем детально рассмотреть каждый из элементов конструкции. Также имеется настраиваемый функционал по специализированным задачам инфраструктурного проектирования, предпроектного обследования, строительства, авторского надзора и эксплуатации.
К каждому из элементов привязываются файлы. В зависимости от стадии реализации и поставленных заказчиком задач можно привязать чертежи, исполнительную документацию, акты выполненных работ, данные о наличии дефектов и их изображения — то есть полный комплекс документов, описывающих историю проекта.
Особенность такой модели состоит в том, что ее можно посмотреть на обычном компьютере. Для этого не требуется ни специального программного обеспечения, ни даже инсталляции. Модель размещается на обычном съемном накопителе, который передается заказчику, при этом интерфейс максимально удобен и интуитивно понятен для пользователя. Кроме этого, существует версия в клиент-серверном исполнении с удаленным доступом, которой можно пользоваться как на персональном компьютере, так и через интернет на обычном планшете.
Информационной моделью могут пользоваться все участники проекта: заказчики, проектировщики, строители, инженеры строительного контроля и авторского надзора, эксплуатирующие организации. На стадии проектирования благодаря такой модели появляется возможность визуально ознакомиться с проектом, исключить коллизии. На стадии строительства модель покажет полную картину процесса и поможет своевременно принимать управленческие решения, а на этапе эксплуатации позволит иметь под рукой всю историю объекта, даст возможность отмечать его текущее состояние и выявленные дефекты. Многофункциональность и простой интерфейс максимально расширяют круг потенциальных пользователей и сферы применения информационного моделирования.
Недавний пример связан с проектированием ВСД. В середине июля 2018 года нас пригласили в администрацию Красногвардейского района Санкт-Петербурга на согласование трассировки магистрали. Поскольку этот вопрос довольно острый, мы вместо чертежей взяли цифровую модель, которая позволила наглядно представить, как пройдет трасса, где расположены дома, какую территорию займут строительные площадки. Там же мы учли и перспективное развитие железной дороги. С помощью этой модели мы показали, что ВСД принесет позитивные изменения и поможет решить многие транспортные проблемы в городе.
Отмечу, что модель, которую мы продемонстрировали, в полной мере соотносится с результатами текущей стадии проектирования магистрали, включает в себя всю инженерную информацию. В итоге нас попросили предоставить модель и на общественные слушания, показать людям.
Есть и другой пример. В конце прошлого года нам было необходимо сдавать информационную модель государственному заказчику. Одно из требований — предоставление многопользовательского доступа к модели через Интернет, и при этом — расположение данных и сервера на территории Российской Федерации. В этой связи специалисты нашей компании разработали для заказчика информационную модель в нашем ПО, а сервер развернули на наших мощностях. По окончании работ он может быть перенесен на вычислительные ресурсы заказчика.
Как было сказано выше, мы имеем два архитектурных решения. В первом случае информационная модель и база данных располагаются на съемном накопителе. Такой подход позволяет передавать отчетные материалы заказчику непосредственно с информационной моделью сооружения и не требует от заказчика ни дополнительного программного обеспечения, ни даже установки программы. Кроме того, такая модель может быть использована для демонстрационных целей.
Идеология BIM предполагает, что все пользователи работают с одной базой данных и имеют доступ к общей актуализированной информации. Отсюда возникает потребность в разработке удобного и наглядного интерфейса для доступа к среде общих данных всем участникам процесса.
Второй вариант — клиент-серверное исполнение ПО. Это распределенная система, позволяющая собирать информацию со всех участников процессов проектирования, строительства, эксплуатации и обеспечивать контролируемый доступ к ней. Помимо классического настольного решения, возможен мобильный и web-доступ к модели.
Неоспоримое достоинство этого решения заключается в возможности расположения сервера в любом месте, в том числе, на территории заказчика, в то время как практически все подобные зарубежные платформы обеспечивают хранение информации на серверах вне пределов Российской Федерации. Таким образом, с помощью нашего софта достигается максимальная информационная безопасность, включая физическую сохранность данных.
Кроме того можно использовать схему «сервер — тонкий клиент» На сервере хранятся базы данных и файловые документы, привязанные к элементам модели. Сервер формирует web-контент и отправляет его на мобильные или настольные устройства. То есть для использования web-модели не обязательна установка ПО, достаточно обычного браузера. В таком случае обработка трехмерных моделей и связывание данных с их элементами происходит непосредственно на сервере, что снижает нагрузку на клиентские приложения, но при этом клиентские машины могут только получать ограниченный доступ к центральной программе.
Для обеспечения конфиденциальности и сохранности информации разработана специальная ролевая модель, которая позволяет сделать гибкими настройки доступа к информации и функциям программного обеспечения. Пользователю, в зависимости от его роли, могут быть ограничены доступ к данным и видимость отдельных элементов модели.
Отдельного внимания заслуживает довольно мощный графический движок для «настольного» клиента.
Как правило, продукты, предназначенные для инженеров, на сегодняшний день имеют очень слабую визуальную составляющую. Для увеличения производительности все элементы выполнены схематично, и чтобы сделать демонстрационную модель, необходимо прибегать к помощи стороннего ПО. Наш же движок позволяет работать сразу на реалистичной модели. Это открывает новые горизонты в части использования возможностей виртуальной реальности.
Вторым преимуществом графического движка системы является возможность работы с большими пространствами, что важно для линейных объектов транспортной инфраструктуры. Движок поддерживает визуализацию пространства размером 1000 x 1000 км с высокой степенью детализации модели, достаточной, например, для целей эксплуатации (обычно базовый уровнь детализации информационных моделей — LOD350).
Графический движок позволяет работать в реальных координатах, которые используются при проектировании объекта, либо в городских координатах, если делаем модель всего города. Двойная точность координат позволяет легко позиционировать на сцене сборочные модели, состоящие из разных частей (зачастую выполненных в различных инженерных программных комплексах и приходящие от разных исполнителей). Использование реальных координат (или мгновенный переход к ним от проектных) позволяет прямо на модели отслеживать нахождение клиентских мобильных устройств, а также открывает возможности для управления строительством в части слежения за машинами и механизмами в режиме реального времени.
Нашей целью было создание унифицированной BIM-платформы для объектов транспортной инфраструктуры, то есть большие возможности по интеграции закладывались с самого начала. По факту наша платформа имеет возможности интеграции с любой системой с открытыми исходными данными (или интерфейсами для доступа к данным). Это может быть система управления и планирования заказчика или же система мониторинга и слежения за состоянием искусственных сооружений. В нашей практике уже были случаи интеграции с традиционными системами «1С», рассмотрены возможности интеграции с Oracle Primavera, рассматривается возможность получения данных из системы планирования для строительства Spider Project.
На сегодняшний день мы получили уже солидный опыт. Из наиболее значимых проектов стоит упомянуть подробную модель моста Бетанкура. Сейчас, как уже отмечалось, плотно работаем над ВСД. Запроектировали и сформировали информационные модели еще двух крупных транспортных объектов.
C каждым реализованным проектом становятся очевидными преимущества, которые дает применение BIM-технологий. В первую очередь интерес проявляют крупные подрядчики, которые за счет данной технологии стремятся сделать свою работу более эффективной. Определенный опыт наработан и в этом направлении.
Хочу отметить, что нашим решением заинтересовались и итальянские коллеги. У них ничего подобного нет, и сейчас мы ведем переговоры о совместном участии в конкурсах, несмотря на определенные ограничения, с которыми столкнулись. Надеюсь, что мы найдем выход из этой ситуации и достойно представим российскую разработку на внешнем рынке.
В этом году мы планируем использовать BIM- модель на этапе строительства. Перед нами стоит задача по обеспечению управления строительными процессами. Календарное планирование, планфактный анализ, мониторинг объемов выполненных работ на стройплощадке, фиксация возникающих проблем — выполнение этих и других задач позволит оптимизировать строительство благодаря применению информационной модели. А для заказчика это возможность получить всю картину выполнения строительных работ с возможностью подробной детализации, вплоть до состояния конкретной опоры.
Помимо оперативного управления модель позволяет аккумулировать весь объем проектной, рабочей и исполнительной документации, сохраняя ее на весь срок эксплуатации объекта с привязкой к конкретному элементу, что облегчает поиск нужной информации. Таким образом, формируется исчерпывающая история сооружения.
Отсутствие стандартов, безусловно, существенно тормозит процесс внедрения технологии. Понятие информационного моделирования на объектах транспортной инфраструктуры до сих пор имеет слабый юридический статус, и государственный заказчик просто не может требовать наличие BIM в техническом задании.
Потребность в нормативных документах очень острая. Специфика нормотворчества здесь заключается в том, что стандартов BIM для инфраструктуры нет не только в России, но и во всем мире. Стоит признать, что этой темой в нашей стране занимаются довольно тщательно, и мы активно участвуем в процессе, выступая в качестве экспертов в рабочих группах.
Осенью прошлого года по заказу Росавтодора мы выполнили научно-исследовательскую работу по применению BIM-технологий на пилотных проектах. Рецензентами этой НИР стали около 30 организаций: проектировщики, вендоры, которые выпускают САПРы для проектирования, государственные заказчики. Мы получили очень хорошие отзывы. Разработкам по этой теме Росавтодором присвоен статус ОДМ (No 218.3.105-2018).
Необходимость масштабного применения информационного моделирования очевидна. Этими вопросами занимается профильный технический комитет при Минстрое, в Государственной думе рассматриваются поправки в Градостроительный кодекс, прорабатывается тема и в Росавтодоре. Примечательно, что такой работой мы закладываем базис дальнейшего существования технологии в стране.
Эти процессы найдут отражение и в нашем продукте. Мы не просто держим руку на пульсе, а закладываем в ПО те возможности по стандартизации и коллаборации, которые возникнут позже. Например, учитываем возможность работы с открытым форматом IFC, который в перспективе стандартизируют в России.
Программа постоянно развивается. В ней появляются дополнительные функции, обусловленные новыми задачами, возникающими перед пользователями. Мы контролируем этот процесс и разрабатываем наше ПО с учетом потребностей завтрашнего дня. Только так можно сохранить лидерские позиции.
Владимир Фролов Начальник отдела транспортной инфраструктуры ООО «Стройпроект-ИНФО»
