Рассматривается возможность применения программ 4D программирования в архитектуре, организация и технология строительства. Изучаются перспективы использования программ, основанных на этой технологии.
Ключевые слова: 4D проектирование, 4D моделирование, линейные объекты, организация и технология строительства, BIM-технологии, перспективы использования.
Компьютерное проектирование создано для экономии времени инженера, повышения точности вычислений и расчетов, повышения технико-экономические качества проекта. Условно, историю развития Системы автоматизированного проектирования можно разделить на три этапа:
— в 70-х годах 20 века начали задумываться об автоматизации процессов проектирования. В результате удалось добиться создания систем автоматизированного черчения.
— в 80-х годах появилось много различных программных продуктов и систем. Кроме 2D-моделирования появились первые системы 3D-моделирования. Это был прорыв в области проектирования: теперь стало возможно создавать и видеть не только плоский рисунок объекта, но и объемный.
— в 90-е годы появилась возможность без потери данных создавать большие проекты и переносить их из одной системы в другую.
В России судьба информационного проектирования в России была решена в 2014 году. Технология получила поддержку со стороны государства — Мосгосэкспертизой был рассмотрен первый BIM-проект, по которому было получено положительное заключение.
В декабре 2014 года Минстрой России издал приказ № 926 о поэтапном внедрении этой технологии в промышленном и гражданском строительстве. В тендерных заявках и технических заданиях от клиентов и государственных производственных компаний, использование BIM как для проектов новых зданий, линейных объектов, так и для проектов реконструкции становится желательным или даже обязательным условием для проектировщика.
С новыми 3D-технологиями стало возможно создать проект объекта, изображая все детали максимально точно и подробно. Проекты, созданные методами компьютерного моделирования, включают сложные многоуровневые чертежи, множество вычислений и документации. 3D-технологии позволяют создавать здания и сооружения любого назначения.
Высокая точность при разработке проектов достигается использованием современного программного обеспечения (систем автоматизированного проектирования — САПР), которое наглядно изображает внешний вид конструкций и их поведение с учётом нагрузок. Термины 2D-, 3D-моделирование, а также BIM (Building Information Modelling — технология, в которой представленный в 3D-модели прототип сооружения, визуально копирует сооружение и с высокой точностью отражает фактическую информацию о нём). BIM технологии уверенно входят в жизнь проектировщиков.
Концепция BIM уже давно заняла прочные позиции в строительном проектировании, в тоже время как технология 4D-моделирования (метод визуального планирования — МВП) осторожно начинает проникать на рынок. Эту новую технологию часто называют 4D BIM, или «визуальным моделированием». 4D BIM объединяет в себе 3D-модель и календарно-сетевой график работ, тем самым дополняя привычную трехмерную модель четвертым — временным — измерением. Получаемые 4D-модели дают возможность проследить и проанализировать всю последовательность выполнения работ по реализации проекта во времени. Сегодня как проектировщиками, так и строителями такие модели используются во многих проектах
Переход от CAD к BIM открывает множество дополнительных и ранее невиданных возможностей.
4D технологии эффективнее классических способов решают следующие задачи:
— объединение календарного плана постройки и составляющих трехмерной модели.
— детальный и подробный анализ технологии выполнения строительства.
— проверка оптимальности и правильности календарного плана строительства.
— получение необходимых физических материалов с привязкой ко времени.
— оптимизация зон строительной площадки.
— разработка разделов ПОС и ППР (проект организации строительства и плана производства работ).
— проработка траекторий передвижения на строительной площадке.
— оптимизация логистики.
— выявление и устранение пространственно-временных коллизий.
В сравнении с традиционными методиками планирования строительства 4D технологии обладают следующими преимуществами:
— минимизация рисков, сроков и затрат благодаря своевременному выявлению и устранению ошибок технологического, финансового и управленческого характера.
— улучшенная координация и взаимодействие участников благодаря работе в единой информационной среде и созданию общей визуальной последовательности реализации всего проекта.
— планирование в формате 4D — достоверное и реалистичное, модель максимально соответствует будущему объекту.
— эффективный контроль за ходом выполнения строительных работ посредством использования электронных средств, видеоматериалов, детальных иллюстраций каждого этапа.
— возможности использования динамических презентационных материалов (видеороликов).
Ключевым преимуществом визуализации процесса строительства в контексте реального времени на строительной площадке для заказчика является возможность увидеть весь процесс строительства буквально «вживую». Это значительно упрощает понимание происходящих мероприятий. Это дает возможность быстро и верно принять решения, включая логистические задачи. Другими словами, планирование и визуализация строительства в формате 4D содействует интуитивному восприятию и пониманию всего процесса.
4D-моделирование дает возможность буквально полностью исключить все виды коллизий, в том числе и такие сложные для восприятия специалистом пространственно-временные — за счет построения динамической визуализации и автоматического выявления пересечений.
Быстро исправлять возникающие расхождения и нестыковки дают возможность адаптивные свойства трёхмерной модели. Все части модели взаимосвязаны, вследствие этого при внесении изменения в одну из них, другая автоматически обновляется. Ещё, в случае если меняются данные по оборудованию, то это автоматически отражается во всех разделах. Как правило, такие задачи решались путём обмена текстовыми заданиями, табличными данными и графическими материалами.
Сквозная передача информации между элементами минимизирует промахи в расчётах и ускоряет работу над проектом.
Поиск коллизий является трудоемким и сложным процессом. Вследствие этого сегодня процесс проектирования на базе трехмерного и информационного моделирования немыслим без программ визуализации комплексных моделей и средств автоматического поиска коллизий на основе формальных правил.
К линейным объектам относятся: железнодорожные линии, автомобильные дороги, искусственно созданные внутренние водные пути, трамвайные линии, линии электропередачи, трубопроводы, линии связи, теплопроводы, коллектор, газопроводы, водоводы, иные виды подобных объектов капитального строительства. Так на рис. 1 представлен готовый путепровод.
Проектирование линейных объектов — одно из важных условий эффективной застройки территории. Верный выбор их месторасположения не только минимизирует затраты на строительство, но и оптимально организует вопросы оформления документации.
Мне видится интересным пример работы над проектом строительства путепровода, о которой рассказал главный специалист по внедрению инновационных технологий компании «ВТМ дорпроект», кандидат технических наук Сергей Панфилов: «Наши специалисты разработали 40-модель, когда шла работа над проектом строительства путепровода общей длиной 543 м через железную дорогу на 33-м км Можайского шоссе (платформа Перхушково). Таким образом, получен практический опыт BIM-моделирования, при необходимости мы можем создать любой проект в 3D- и 4D-формате в зависимости от поставленных задач и тех возможностей, которые предоставляют производители ПО» . Проект путепровода через железную дорогу на 33-м км Можайского шоссе (платформа Перхушково) представлен на рис. 2.
Рис. 1. Готовый путепровод
Рис. 2. 4D-модель строительства путепровода у пл. Перхушково. Возведение пролетных строений и подпорной стенки подходного участка.
До сих пор инженер вынужден был работать с плоскостью, включать воображение в буквальном смысле слова. Применив 40-модель, наши инженеры еще на первом этапе смогли увидеть все коллизии или спрогнозировать их. На упомянутом объекте действительно возникали такие вопросы, которые не были видны на стадии проектирования. Например, вопросы стыковки балок с опорными частями или автодорожной и мостовой частей. Дело в том, что, как правило, эти части работы готовят разные специалисты, да и сами работы производятся в разной последовательности. А моделирование позволяет проследить технологическую последовательность и заметить нестыковки, которые в реальности приведут к большим затратам.
4D-модель — это инструмент повышения эффективности работы подрядчика и заказчика, если этот инструмент появляется на начальном этапе для принятия правильных решений, то при осуществлении авторского надзора это упрощает контроль. Другими словами, у заказчика появляется возможность «прожить» стройку, не начав ее в реальности, не выкатив ни одного механизма на стройплощадку.
4D моделирование, несомненно, является важным инновационным прорывом в области организации и управления.
BIM — это относительно новая технология в отрасли, которая обычно медленно адаптируется к изменениям. Тем не менее, многие пользователи уверены, что BIM будет играть со временем еще более важную роль в создании документации.
Внедрение любой новой технологии — работа с нуля, без заданных ориентиров и правил, что не всегда согласуется с устоявшимся укладом работы российских компаний и государственного заказчика. Чтобы принять это как новый стиль работы, требуется время. За этим стоит перестройка многих бизнес-процессов компаний и получение сотрудниками новой квалификации.
BIM — это процесс, а не программное обеспечение. BIM-технологии — это общая работа всех участников строительного процесса. Понимание этого поможет в работе и, в частности, во внедрении технологии информационного моделирования в компаниях строительного сектора.
Применение 4D BIM-технологий является мировой закономерностью и в ряде стран предписано на законодательном уровне. Можно констатировать, что внедрение BIM-технологий в России является неизбежным. Это только вопрос времени.
Литература:
- Людмила Изъюрова. В четырех измерениях// Транспорт России. (№ 24 (883). 8–14 июня 2015 года.)
- Ермолов Д. Е. 4D-моделирование строительства в россии и за рубежом // Материалы IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум»
- Инженерный вестник Дона, № 2 (2018) Статья: Инновационные методы 4D моделирования в организации строительства О. В. Богданова, Д. И. Докудовская
