This article explores the application of Building Information Modeling (BIM) technologies in the context of building reconstruction. It analyzes Russian practical experience in implementing BIM and laser scanning for the renovation of industrial facilities and architectural heritage sites. The study demonstrates the effectiveness of using digital twins to identify design conflicts (clashes), optimize interdisciplinary coordination, and mitigate engineering risks in constrained environments.

Keywords: BIM technologies, building reconstruction, process optimization, building information modeling, design efficiency.

В последние десятилетия стремительный рост числа проектов, связанных с реконструкцией зданий, становится серьезным вызовом для архитектурной и строительной сферы. Реконструкция зданий и сооружений является достаточно сложной инженерной задачей, требующей использования знаний из различных областей строительной специальности (материаловедение, строительная механика, экономика строительства и др.).

К преимуществам использования технологий информационного моделирования зданий обычно относят повышение качества и скорости проектирования, снижение затрат и улучшение взаимодействия между специалистами.

Рассмотрим наиболее известные отечественные кейсы, использующие технологии информационного моделирования для модернизации и реконструкции существующих объектов.

Модернизация мощностей АО «Уралэлектромедь» [1]

В 2019 году ведущий российский производитель меди и драгоценных металлов, компания «Уралэлектромедь», инициировал программу цифровизации производства. Пилотным объектом стала реконструкция цеха, где подготавливают сырье для огневого рафинирования. Ключевой особенностью проекта стал отказ от традиционных методов обмера в пользу создания высокоточной цифровой копии здания.

Рис. 1. Этапы формирования цифровой среды

В ходе сопоставления реальных замеров и старой документации вскрылась критическая ошибка: фактический шаг металлических ригелей не совпадал с проектным. Если бы это обнаружили на этапе монтажа сэндвич-панелей для утепления фасада, компания столкнулась бы с дорогостоящим простоем и необходимостью переделывать крепежные узлы.

Также созданная модель стала основой для проектирования новых коммуникаций от вентиляции и систем пожаротушения до тепловых завес и электросетей. Автоматическая проверка на коллизии позволила еще «на бумаге» устранить пересечения труб со строительными конструкциями. Кроме того, в модель внесли подробные спецификации оборудования, что упростило работу ремонтных служб, теперь механики могут мгновенно получить доступ к техпаспортам и схемам любого узла прямо из цифровой среды.

Рис. 2. Модель цеха подготовки сырья перед огневым рафинированием

Реконструкция здания ПАО «Уралпромпроект» [2]

Проектный институт «Уралпромпроект», имеющий богатую историю проектирования сложных объектов для ракетно-космической отрасли, применил современные BIM-технологии для обновления собственного административного комплекса. Здание, возведенное в 1980-х годах, состоит из пятиэтажного инженерного корпуса с лабораторным пристроем и к моменту начала работ остро нуждалось в техническом переоснащении.

Для разработки проекта использовалась отечественная система Renga. В ходе создания информационной модели были детально проработаны следующие аспекты:

— конструктивная схема. Воссоздан каркас из сборного железобетона, а жесткость конструкции обеспечена жестким защемлением колонн в фундаментных узлах и созданием единого диска покрытия из железобетонных плит;

— архитектура и сети. Помимо фасадных решений, в модель были интегрированы ключевые системы жизнеобеспечения: отопление, водоснабжение и канализация.

Использование цифрового двойника дало институту несколько практических преимуществ. Во-первых, модель позволила детально распределить новые функциональные зоны, учитывая ограничения существующего несущего каркаса. Во-вторых, стыковка новых инженерных сетей со старыми конструкциями прошла без накладок: все потенциальные пересечения (коллизии) были выявлены и устранены еще на этапе проектирования. И на основе данных из Renga был сформирован точный перечень материалов, необходимых для усиления узлов и возведения новых перегородок, что исключило ошибки в сметах и закупках.

Рис. 3. Информационная модель ПАО «Уралпромпроект», созданная в Renga

Реконструкция старого оборудования Коченевского нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) [3]

Масштабное обновление нефтеперерабатывающей станции в Новосибирской области (поселок Коченево), стартовавшее в 2016 году, поставило перед инженерами сложную задачу — интегрировать современные технологические линии в существующую инфраструктуру на крайне ограниченной площади (всего 6 гектаров).

BIM-технологии использовали для:

— демонтажа старых конструкций;

— проектирования новых элементов;

— размещения оборудования;

— создания цифровой модели всего комплекса с информацией о каждом элементе.

Рис. 4. Ключевые этапы работ по созданию цифровой информационной модели завода

Цифровая модель стала основным инструментом контроля качества проектных решений. Автоматический анализ выявил многочисленные пересечения проектируемых трубопроводов с существующими балками и колоннами, что исключило ошибки при монтаже. Также модель позволила безошибочно определить последовательность демонтажа устаревших конструкций и места́ размещения нового оборудования в условиях дефицита пространства.

Реконструкция инженерных сетей Свято-Троицкой Сергиевой лавры [4]

Свято-Троицкая Сергиева лавра — это объект культурного наследия федерального значения под охраной ЮНЕСКО. Реконструкция инженерных систем в лавре потребовала ювелирного подхода: перед инженерами стояла задача обновить наружные сети, тепловые пункты и узлы учета, не нарушив при этом исторический облик и целостность памятника.

Сложность архитектуры и жесткие охранные обязательства исключали традиционные методы замеров. Вместо них была реализована комплексная цифровая фиксация.

Специалисты с помощью лазерного сканирования обследовали более 100 помещений. Полученное облако точек легло в основу BIM-модели.

Панорамная фотофиксация использовалась для верификации данных и проведения контрольных измерений; в зонах со сложной геометрией использовались круговые фотопанорамы, дополняющие данные сканера.

Параллельно с проектированием новых систем также велось детальное моделирование уже существующих подземных и внутристенных коммуникаций.

Рис. 5.Моделирование объектов в облаке точек помещения

Рис. 6. Моделирование объектов в облаке точек снаружи здания

Цифровая модель позволила безошибочно определить места для установки тепловых и водомерных узлов в стесненных условиях. Точная привязка новых трасс к существующим сетям в единой информационной среде минимизировала риск случайных повреждений при проведении земляных и монтажных работ. А наложение проектных решений на облако точек обеспечило наглядность и позволило согласовать прокладку коммуникаций без ущерба для исторической эстетики зданий.

Ниже представлена таблица 1, объединяющая все четыре кейса.

Таблица 1

Подводя итог, можно выделить общие закономерности и ключевые преимущества, которые дает внедрение BIM-технологий при реконструкции объектов различного назначения:

1. Ликвидация ошибок проектирования. Во всех примерах создание цифрового двойника позволило выявить критические расхождения между старыми чертежами и реальной ситуацией. Это исключило дорогостоящие переделки на этапе монтажа.

2. Эффективность в стесненных условиях. Технологии (лазерное сканирование, облака точек) доказали свою незаменимость на объектах с дефицитом площади или сложной исторической застройкой (Коченевский НПЗ, Свято-Троицкая Сергиева лавра). BIM позволяет «вписать» новое оборудование в существующую среду с точностью до миллиметра.

3. Минимизация рисков для существующих конструкций. Автоматическая проверка на коллизии гарантирует, что новые инженерные сети не нарушат прочность несущего каркаса (как в случае с «Уралпромпроектом») и не повредят скрытые исторические коммуникации.

4. Прозрачность смет и эксплуатации. Точный расчет объемов материалов на основе модели снижает издержки при закупках, а насыщенность модели данными создает надежный фундамент для дальнейшей эксплуатации и оперативного ремонта оборудования.

Как видно, применение BIM-технологий в реконструкции зданий является большим шагом в цифровой трансформации строительной отрасли. Эти технологии позволяют повысить точность проектирования, минимизировать ошибки, оптимизировать ресурсы и улучшить взаимодействие участников проекта. Примеры успешных проектов, рассмотренных в статье, подтверждают преимущества и эффективность BIM в решении сложных задач.

Литература:

1. BIM для эксплуатационных моделей и реконструкции. Промышленный гигант «Уралэлектромедь» добился роста производительности на 6 % благодаря внедрению BIM [Электронный ресурс] // Цифровизация промышленности : [сайт]. — URL: https://prombim.csd.ru/upload/iblock/c85/Уралэлектромедь.pdf

2. Применение BIM-системы Renga для реконструкции здания проектного института и проектирования производственного здания. Опыт ПАО «Уралпромпроект» [Электронный ресурс] // Renga : [сайт]. — URL: https://rengabim.com/experience-of-users/primenenie-bim-sistemy-renga-dlya-rekonstrukcii-zdaniya-proektnogo-instituta-opyt-pao-uralpromproekt/

3. Проекты BIM в нефтехимической и газовой промышленности [Электронный ресурс] // ПСС ГРАЙТЕК [сайт]. — URL: https://pssbim.ru/realizovanniye-projecty/Neftehimicheskaya-gazovaya-promyshlennost/

4. Как BIM и лазерное сканирование спасают при реконструкции и реставрации исторических зданий [Электронный ресурс] // Цифровое строительство [сайт]. — URL: https://digital-build.ru/kak-bim-i-lazernoe-skanirovanie-spasayut-pri-rekonstrukczii-i-restAVRACZII-ISTORICHESKIH-ZDANIJ