Современные информационные технологии/1.Компьютерная инженерия

Д.т.н. Бучкин В.А., К.т.н. Лисицын И.М.

Московский государственный университет путей сообщения (МГУ ПС)

Перспективы развития технологий укрупненного проектирования объектов строительства

Введение

Понятие «проект» в настоящее время трактуется неоднозначно. В традиционном понимании «проект» или «проектно-сметная документация» (соответствует английскому «design») – это совокупность документации для возведения здания или сооружения, включающая чертежи и текстовый материал (сметы, пояснительные записки, отчеты об инженерных изысканиях и т.д.).

В строительных нормах по организационным вопросам проектирования «проектом» также называется результат первой (основной) стадии проектирования, на основании которой затем составляется «рабочая документация». Тем не менее, в литературе по строительству термин «проект» часто употребляется, как обобщенное наименование проектной документации.

В то же время, начиная примерно с 90-х годов, термин «проект» стал употребляться в новом, более широком смысле – как комплекс мероприятий, предназначенный для решения какой-либо крупной задачи в любой сфере деятельности, при заданных сроках, условиях и материальных средствах (соответствует английскому «project»).

Динамичное развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) и их изначальная направленность на автоматизацию наиболее массовых и трудоемких чертежных работ, определили развитие идеологии систем автоматизации на долгие годы.

Автоматизация позволяет ускорить детальные и многократно повторяющиеся операции проектирования. Таким образом, последовательно-циклическое выполнение операций в условиях применения автоматизированного проектирования (АПР) может быть максимально приближено к линейной последовательности, или, по крайней мере, за счет увеличения скорости процесса АПР необходимость внесения глобальных изменений в модель объекта будет мало сказываться на скорости разработки проекта и получения окончательных результатов.

Методология и технология обоснования принимаемых проектных решений полностью зависит от уровня детализации применяемых при этом процессе моделей. Основной целью методологии проектирования является уменьшение цикличности и увеличение линейности процесса проектирования [1].

Если на ранней стадии основными критериями могут служить строительная стоимость и продолжительность строительства, то на производственной стадии необходима всесторонняя оценка проектных решений с учетом всего многообразия факторов. Задача выбора оптимального варианта состоит в наиболее детальном анализе результатов, получаемых на всех уровнях агрегирования модели проектируемого объекта.

Развитие средств автоматизации проектных работ

В условиях рыночной экономики требования ускорения освоения инвестиций, конкурентная борьба за заказы в строительстве привели к интеграции стадий проектирования и строительства, обусловили появления профессионального управления строительством и, как самостоятельной дисциплины, Управления Проектами на протяжении всего инвестиционного цикла.

Успех реализации инвестиционно-строительного проекта связан с точностью и детализацией работ, выполняемых на всех его стадиях: предпроектной, разработки проекта, реализации проектных решений, заключительной.

При этом, именно на начальном этапе проектирования закладываются основные характеристики будущего объекта строительства. Ошибки на этом этапе, выявляемые при последующем проектировании, приводят к возврату на начальный этап принятия решений по определению направления проектирования. Такие ошибки приводят к значительным временным потерям для всего цикла реализации инвестиционно-строительного проекта.

Новые поколения вычислительных машин и программного обеспечения позволяют по-новому взглянуть на процесс принятия решений при производстве проектных работ. Использование современных информационных технологий позволяет обеспечить сопровождение процесса принятия проектных решений на всех стадиях разработки инвестиционно-строительного проекта оперативной информационной поддержкой, что требует организации управления источниками информации, выбора наилучших характеристик информационной модели и эффективного аппарата управления процессом проектирования.

Именно эта концепция послужила началом развития технологии и идеологии информационного моделирования объектов строительства BIM – Building Information Modeling.

Существенное отличие информационного моделирования от обычного проектирования состоит в том, что, кроме формального представления данных, необходимо создавать единую информационную среду на всех этапах реализации проекта. Развитие технологических приемов в рамках автоматизированных систем на основе BIM-технологии диктуют изменение идеологии проектирования, создание информационной инфраструктуры строительной среды (в рамках концепции информационного развития) и пересмотр стадийности работ в рамках интегрированных схем проектирование-строительство-эксплуатация [2].

В условиях применения BIM стадии разработки проекта должны представляться, как параллельные слои, интегрированные друг в друга и распределенные во времени (Рисунок 1) [2]. Именно такое представление о взаимодействии всех участников проекта в рамках BIM привело к разработке и появлению процесса интегрированной реализации проекта (IPD), а в рамках него и появление понятия «бережливого строительства» - Lean Construction. Также появилось понятие Target Value Design (TVD) или target costing, которое можно перевести, как проектирование объекта с определенными стоимостными параметрами. Это комплекс методик, определяющих стоимость, как фактор (критерий) проектного решения для снижения расходов. В традиционной практике реализации проектов стоимость является функцией проектного решения, т. е. определяется после получения параметров конструкции, а при применении TVD стоимость определяет выбор проектного решения [3].

За рубежом, в отличие от отечественной практики, более значительная роль принадлежит оценке затрат и эффективности реализации инвестиционных проектов в составе обоснований инвестиций в строительство и конкурсной документации. Значимости и эффективности конкурсной системы выбора подрядчиков и поставщиков ресурсов во многих странах мира уделяется намного больше внимания, чем в России. Кроме того, в зарубежной практике чрезвычайно велика роль обоснования самих инвестиций с высокоточными расчетами затрат и эффективности реализации инвестиционных проектов. Известно, что на стадии обоснования инвестиций значительная часть информации о физических объемах работ отсутствует, поэтому возникает проблема оценки показателей будущего строительства (в частности - стоимости) с точностью, близкой к проекту или рабочему проекту.

В настоящий момент на рынке представлена довольно обширная линейка программного обеспечения, реализующего технологию BIM. Но все эти решения представляют собой технологию Микро BIM, нацеленную на детальное проектирование. Только в процессе длительного развития BIM решений в данную технологию стали включать возможности подсчета строительной стоимости и планирования работ.

Но данные решения не позволяют ответить на фундаментальный вопрос, возникающий на ранней стадии проекта «Стоит ли вообще реализовывать этот проект?». Именно в таком контексте и возникла идея создания специальных приложений для Макро BIM, которые увязывают в своем функционале концептуальное проектирование и определение стоимости реализации проекта. Зарубежный опыт апробации подобных систем показывает, что точность определения предварительной стоимости с использованием концептуальной модели объекта может находиться в пределах 5% от фактических затрат. Парадоксально, но традиционные методы определения стоимости строительства на начальном этапе реализации проекта дают точность в 20-30% [4].

Данная технология не отменяет систем эскизного проектирования, функционал которых нацелен на быструю разработку концептуальной модели, но является связующим звеном между системами создания эскизов и системами детального моделирования. Наиболее значим функционал систем Макро BIM для девелоперов, которым необходимо постоянно рассматривать реализуемость тех или иных концепций развития территорий (Рисунок 2) [4].

Заключение

Обычные САПР служат для детальной проработки проекта, то есть для привязки концептуальных решений к реальным условиям производства, поэтому требования к данным системам значительно отличаются от требований к системам «укрупненного» проектирования. Основное требование для инструментов «укрупненного» проектирования – это быстродействие их работы, точнее их организация для обеспечения скорости работы проектировщика, позволяющей человеку в короткое время создать модель для всесторонней оценки ее всеми участниками инвестиционно-строительного процесса.

Применимость систем «укрупненного» проектирования возможна на всех стадиях реализации проекта, хотя в настоящий момент подобным системам выделяют «место» применения именно на стадиях обоснования инвестиций, эскизного или предварительного проектирования. Проблема заключается в том, что облик технически сложных объектов невозможно передать только с помощью эскизов или экономических расчетов, а процесс создания модели объекта растянут во времени и требует постоянного анализа концепции (замысла) в рамках каждого этапа реализации проекта. Помимо этого «укрупненные» модели в наибольшей степени позволяют использовать алгоритмы оптимизации проектных решений.

Наличие укрупненной модели объекта строительства позволяет иметь задокументированные предварительные решения, что создает основу для договорных отношений и определяет порядок реализации проекта. Наличие предварительно согласованной со всеми участниками процесса общей информационной модели объекта строительства позволяет планировать выдачу рабочих материалов (данных) и препятствует отходу от первоначального замысла проекта в целом.

Таким образом, можно говорить о целесообразности выделения области теории проектного дела – «укрупненного» проектирования (Less Detail Design - LDD). Это в определенной мере самостоятельное направление со своим собственным методологическим и технологическим аппаратом открывает весьма определенные перспективы для развития теории и практики аналитических исследований не только на начальной стадии реализации инвестиционно-строительных проектов, но и ее использования, как альтернативной аналитической системы на всем протяжении процесса реализации целевых программ.

Литература:

1.Дж. К. Джонс «Методы проектирования» 2-е изд., доп. – М.: Мир, 1986

2.Chuck Eastman…(et al.) «BIM handbook: a guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers and contractors» 2nd ed., US, 2011

3.Saurabh Tiwari, Josh Odelson, Alan Watt, Atul Khanzode
DPR Construction «Model Based Estimating to Inform Target Value Design» AECbytes "Building the Future" Article (August 12, 2009)

4.«DProfiler: A "Macro" BIM Solution» AECbytes Product Review (July 22, 2008)