То, что информационное моделирование открывает огромные возможности для строительной отрасли уже не оставляет сомнений у участников рынка. Но, несмотря на все преимущества технологии, уровень внедрения BIM далек от того, чтобы стать стандартной практикой в России.

В Тайване, где ситуация с внедрение BIM очень схожа с Россией, была подготовлена исследовательская работа, которая представляет практический пример построения 3D и 4D модели BIM типичного девятиэтажного здания исследовательского центра на основании чертежей 2D и документов на бумажных носителях.

3D-модель создана из "плоских" чертежей с использованием программы Autodesk Revit, а график строительства (продолжительность и взаимоувязка действий на строительной площадке) построен на базе имеющегося "бумажного" календарного плана работ.

Данные обоих приложений были экспортированы в Navisworks для моделирования 4D по-отдельности. В исследовательской работе приводится информация о фактическом времени и проблемах, возникших при построении 3D/4D модели BIM, а также о способах решения этих проблем.

Результаты исследования предоставляют специалистам отрасли:

- полезные данные для оценки времени построения 3D/4D модели из 2D-чертежей и бумажного календарного графика;

- реальный опыт создания BIM модели 9-этажного здания;

- разбор некоторых проблем, возникающих при разработке BIM проекта, а также способов их решения.

Введение

В настоящее время большинство процессов проектирования в строительной отрасли по-прежнему базируется на 2D-чертежах. Для менеджера строительства (у нас это, как правило, ГИП или ГАП), у которого уже имеются 2D-чертежи, создание нового проекта с использованием 3D-программного обеспечения, является слишком трудоемким процессом. Более практичным решением в этом случае может являться построение 3D/4D моделей на базе "плоских" чертежей.

Основной вопрос, возникающий при разработке конкретных проектов - это время, необходимое конструкторам для создания 3D/4D BIM моделей из двухмерных чертежей. В этом исследовании дается оценка временных и трудовых затрат на выполнение данных работ.

Описание объекта

В исследовании рассматривается типичное здание центра Национального университета Тайваня, спроектированное из сборных железобетонных конструкций и оснащенное системой сейсмической изоляции (изоляционный этаж). Данный комплекс состоит из подземной парковки и девяти этажей. Высота здания составляет примерно 41,4 м, а общая площадь этажей - 9686.44 м². Строительство здания велось в течение 6 месяцев.

В работе задействованы два основных процесса:

- перевод объектов из 2D в 3D. Создание 3D-модели на основе имеющихся 2D-чертежей с использованием стандартного программного обеспечения BIM - Revit Architecture. Рабочий процесс состоит из задания сетки осей, уровней и привязки поэтажных планов к соответствующим отметкам;

- перевод модели 3D в 4D. Построение графика строительства на основе "бумажного" календарного плана (график учитывает продолжительность и взаимосвязь действий в соответствии с возможностями программы MS Project без обмена информацией c 3D-моделью). Затем данные графика и 3D-модели по-отдельности экспортируются в программный комплекс 4D - Autodesk NavisWorks. 3D объекты привязываются к временным процессам автоматически и вручную.

Результаты

1. Ошибки, обнаруженные при переводе 2D в 3D.

При передаче информации из 2D в 3D-модель были обнаружены два типа ошибок:

1.1. Противоречия в ссылках

В процессе передачи информации из 2D в 3D-модель, обнаружились противоречия в ссылках. Каждый план этажа в проекте состоит из 3 файлов. Первый файл содержит базовую информацию о проекте для каждого чертежа. Второй файл – это строительные чертежи этажей, имеющие наименования S201 - S2011, обозначающие соответственно конструкции подвала, первого этажа, промежуточного этажа между первым и изоляционным, изоляционного этажа, конструкции второго и вышележащих этажей. Третий файл – это чертеж металлических лестниц, лифтов и перегородок подвала, первого этажа (1F), промежуточного (MF), изоляционного, второго (2F) и последующих этажей.

В данном проекте, изоляционный этаж, который ранее не имел маркировки, называется 2F, а второй этаж (2F) переименован, соответственно, в 3F, и так далее. В соответствии с этим были изменены наименования файлов и чертежей.

Однако, при автоматическом связывании этих трех файлов в процессе создания поэтажных планов с помощью AutoCAD, происходила ошибка. В нашем случае (см. таблицу 1), план этажа 2F связывает файл с именем "S204" (строительный чертеж изоляционного этажа) с файлом под названием "Isolation Floor" (которого не существует после переименования файлов), а план этажа 3F связывает 2-й файл с именем "S205" (строительный чертеж 3F) с файлом под названием "2F" (чертеж с лифтами, перегородками и металлическими лестницами изоляционного этажа). Для того чтобы решить эту проблему, необходимо устранить все противоречия, возникающие из-за ошибочных ссылок на файлы.

В четвертой колонке таблицы 1 показаны правильные ссылки, которые были назначены вручную исследовательской группой после обнаружения ошибки.

Таблица 1. Список ошибок и исправлений

1.2. Ошибки в чертежах

При переносе объектов с чертежей 2D в 3D-модели были выявлены многочисленные конфликты. Как показано на рисунке ниже, металлическая лестница, которая должна быть выше стальной балки, отображается под ней.

На этом рисунке показано правильное расположение элементов после выполнения корректировки.

2. Проблемы, возникшие в процессе перевода 3D в 4D

Так как обмен информацией между графиком и 3D-моделью отсутствует, наименования 157 позиций календарного графика MS-Project не связаны с наименованиями 4163 элементов 3D модели Revit. Поэтому, после экспорта 3D-модели и позиций календарного графика в Navisworks, автоматическая связь между ними не может быть установлена. Из-за огромного количества элементов 3D-модели, привязать их вручную к позициям графика не представляется возможным. Поэтому, все элементы 3D модели Revit были разделены на 74 группы в соответствии с позициями календарного графика, а каждой группе присвоены наименования соответствующих им временных этапов. Затем файлы были экспортированы в Navisworks.

При этом обнаружилась следующая проблема: в графике присутствовали некоторые позиции, для которых не существовало соответствующих элементов в 3D-модели (например, временные здания и сооружения, земляные работы). Данная проблема была решена путем добавления к 3D модели цветового обозначения и комментариев, описывающих взаимосвязь между определенными позициями графика и элементами модели.

3. Затраченное время

Как показано в Таблице 2, для того чтобы построить модель BIM, состоящую из 4163 элементов и установить ее соответствие со 157-ю позициями графика, потребовалось 230 человеко-часов. Это время учитывает:

10-часовое обучение Revit и 8-часовое обучение Navisworks трех специалистов;

86 человеко-часов, которые потребовались для переноса информации из 2D в 3D-модель;

20 человеко-часов, необходимых для создания 4D-модели.

Очевидно, что процесс перевода 2D в 3D занимает гораздо больше времени, чем процесс перевода 3D в 4D, а настройка или изменение каждого
элемента занимает в среднем около 2 человеко-часов.

Таблица 2. Затраченное время на перенос 2D чертежей в 4D модель

Выводы

Проанализировав результаты данного исследования можно сделать три основных вывода.

1. Систематизация имен файлов чертежей

Рекомендуется использовать идентичные и систематизированные обозначения имен файлов чертежей. Один из способов наименования файлов состоит в использовании 5 цифр, где первая цифра относится к типу чертежа, а другие четыре цифры относятся к определенному расположению. Этот способ более предпочтителен в сравнении с наименованием чертежей просто по расположению, так как позволяет избежать противоречий в ссылках, которые имели место в рассматриваемом случае.

2. Обмен информацией

Без обмена информацией имена элементов модели не будут соответствовать наименованию действий в графике. Поэтому рекомендуется, чтобы специалисты, занимающиеся созданием 3D-модели совместно с разработчиками графика до начала работ согласовали правила обозначения действий/этапов, так чтобы при перемещении 3D-модели и графика в пакет программного обеспечения 4D, функция автоматической привязки, предусмотренная программным обеспечением 4D, могла работать.

3. Библиотека элементов BIM

Настройка и изменение каждого элемента занимает, в среднем, два часа рабочего времени. Это достаточно долго по сравнению с двумя минутами, необходимыми для того, чтобы задействовать встроенный элемент. Поэтому разработчикам рекомендуется использовать библиотеку встроенных BIM-элементов, совместимых с различными проектами. Таким образом удастся значительно сократить время на их создание и настройку.

В качестве заключения

Общее время разработки BIM-проекта, включающего построение модели 9-этажного здания, состоящей из 4163 элементов и объединения ее с графиком из 157 позиций, составило 230 человеко-часов (включая время для подготовки персонала).

Оригинал статьи размещен на сайте www.researchgate.net