Інформаційне моделювання в будівництві

— прийняття конкретних проектних рішень;

— створення високоякісної проектної документації;

— прогнозування експлуатаційних якостей об'єкта;

— складання кошторисів і будівельних планів;

— замовлення і виготовлення матеріалів і обладнання;

— управління зведенням будівлі;

— управління й експлуатації самої будівлі і засобів технічного оснащення протягом всього життєвого циклу;

— управління будівлею як об'єктом комерційної діяльності;

— проектування q управління реконструкцією або ремонтом будівлі;

— знесення та утилізації будівлі;

— інших пов'язаних із будівлею цілей [7].

BIM -- це числове представлення та належним чином організована інформація про об'єкт, яка використовується на всіх етапах його життєвого циклу. Важливою складовою цієї технології є єдиний інформаційний простір, база даних, що містить усю інформацію про технічні, правові, майнові, експлуатаційні, енергетичні, екологічні, комерційні та інші характеристики об'єкта будівництва. Завдяки високій точності та детальному опису моделі, ця технологія дає можливість проводити різні розрахунки (наприклад, енергоефективність та енергоспоживання будівлі, комплексні розрахунки на довготрива- лість, вогнестійкість та міцніть як усієї будівлі, так і її окремих елементів) та аналіз отриманих результатів [8].

Інформаційне моделювання будівництва BIM (Building Information Modeling) -- це організаційний і технологічний підхід до проектування, будівництва й експлуатації об'єкта будівництва (до управління життєвим циклом об'єкта), який передбачає збір і комплексну обробку в процесі проектування всієї проектно-конструкторської, технологічної, економічної та іншої інформації про об'єкт будівництва із усіма її взаємозв'язками і залежностями, коли об'єкт будівництва і все, що має до нього відношення, розглядаються як єдиний об'єкт [9].

Інформаційне моделювання будівлі (building information modeling, BIM) -- це технологія оптимізації процесів проектування і будівництва, в основі якої лежить використання єдиної моделі будівлі й обмін інформацією по будь- якому об'єкту між усіма учасниками, протягом усього життєвого циклу -- від задуму власника і перших начерків архітектора до технічного обслуговування готового будинку [10].

Аналізуючи дефініції BIM, можна зробити висновок про необхідність більш чітко розрізняти, про який об'єкт ідеться. Так, є частина визначень, що стосуються безпосередньо моделі будівлі (Building Information Model), процесу життєвого циклу будівлі (Building Information Modeling) та всієї системи інвестиційно-будівельного процесу (Building Information Management).

На нашу думку, найбільш чітко розподіл визначень BIM за трьома вищезазначеними напрямами наведено у звіті Building SMART International [11]:

Building Information Model -- це цифровий опис фізичних і функціональних властивостей споруди, що є джерелом знань і різних даних про об'єкт та повною мірою доступний для учасників інвестиційного процесу і становить основу для прийняття рішення в процесі будівництва, від розробки концепції до знесення будівлі.

Building Information Modeling -- це творчий процес генерації та використання даних про споруду, її проектування, будівництво й експлуатацію під час повного життєвого циклу. BIM створює можливість доступу до інформації про об'єкт усіх зацікавлені учасники інвестиційно-будівельного процесу.

Building Information Management -- це система організації і контролю інвестиційно-будівельного процесу за допомогою використання параметрів цифрової моделі будівлі для організації обміну інформацією під час усього інвестиційного циклу. Ефекти виникають унаслідок: централізованого обміну даними, візуальної комунікації за допомогою тривимірних об'єктів, раннього розпізнання можливості, використання сталого, інтердисциплінарного та інтерактивного проектування, контролю в процесі та на місці будівництва, регулярної актуалізації документації (проектні зміни, під час будівництва, а також у процесі експлуатації).

Поява нової технології, яка допомагає в управлінні проектними, реалізаційними й операційними процесами, викликає багато різнопланових думок. Але більшість науковців погоджується з тим, що BIM став визначенням цифрового стандарту технологічної системи інформаційного моделювання споруд, метою функціонування якого є досягнення максимальної інтеграції між різними етапами будівельно- інвестиційного процесу та створення моделей «розумних» параметризованих об'єктів [12; 13].

Із розвитком технологій будівництва, змінюються і вся проектна документація ускладнюється, при цьому обсяг її неухильно зростає. Проектувальники змушені обробляти все більше і більше інформації, яка випереджає і супроводжує процес роботи над проектом. Потік інформації продовжує надходити і після здачі об'єкта в експлуатацію, оскільки зведена будівля тісно взаємодіє з навколишнім середовищем та іншими об'єктами. Також не варто забувати і про життєзабезпечення споруди, управління внутрішніми процесами. У геометричній прогресії зростає ймовірність виникнення помилок, а зі збільшенням вартості проекту зростає і вартість помилок.

У відповідь реакцією на перераховані вище проблеми стала концепція інформаційного моделювання будівель. Інформаційне моделювання як підхід до проектування будівель передбачає насамперед збір, зберігання і комплексну обробку в процесі проектування всієї архітектурно-конструкторської, технологічної, економічної та іншої інформації про будівлю з усіма її взаємозв'язками і залежностями, коли будівля і все, що має до неї відношення, розглядаються як єдиний об'єкт.

Бурхливий розвиток інформаційних технологій вимагає принципово нових підходів в архітектурно-будівельному проектуванні і розробці проектно-кошторисної документації, що полягають у створенні комп'ютерних моделей будівель і споруд, що несуть у собі всі відомості про майбутні об'єкти.

Головним принципом BIM є співпраця різних зацікавлених сторін під час окремих фаз життєвого циклу об'єкту, що дозволяє впровадження, отримання та актуалізацію інформації з метою підтримки і відображення ролі кожного користувача [14].

Отже, моделювання інформації про будівлю є системою, яка дозволяє цифровий опис багатьох параметрів будівельного об'єкту на етапах проектування, реалізації та використання.

Істотним є те, що опис параметрів BIM відбувається параметрично, що є принциповою перевагою і новаторським підходом. Але однією з основних ідей пов'язаних із BIM є можливість визначення й опису не тільки геометричних і матеріальних параметрів об'єкту, а також грошових і часових факторів. Завдяки цьому BIM дозволяє опис об'єкту, що охоплює всі фази, пов'язані з його виникненням і функціонуванням, від початкових концептуальних робіт, через етапи проектування, реалізації, експлуатації, і аж по ліквідацію.

На сьогодні не існує загальноприйнятого визначення й єдиних стандартів до побудови інформаційної моделі об'єкта, але були сформовані основні принципи, яким вона повинна відповідати:

1. Єдина інформаційна модель є узгодженим банком даних графічної і описової інформації, базою даних проекту, загальною для всіх частин і етапів проекту. Інформація може бути отримана з моделі за потребою.

2. Ґрунтуючись на єдиній інформаційній моделі об'єкта, формується єдина стратегія управління проектуванням, виробництвом і процесом реалізації будівельного об'єкта.

3. Забезпечується підтримка розподілених груп: люди, інструменти і завдання можуть ефективно і спільно використовувати цю інформацію, що виключає надмірність, повторне введення і втрату даних, помилки під час їх передачі та перетворення.

4. Універсалізація форматів обміну даними між програмними комплексами різного призначення.

Стандартні системи CAD дозволяють створення тривимірних моделей, які називають 3D моделями. Система BIM виходить за ці межі, даючи можливості для моделювання, що визначається як 4D, 5D, 6D та навіть 7D.

Технологію BIM від 4D до 7D можна описати так:

— 4D -- віртуальна модель будівлі з планами побудови і можливістю контролю процесу побудови, одночасно з візуалізацією будівлі в обраному часі;

— 5D -- створює можливість виготовлення більш точної кошторисної документації, мінімізації ваги помилки, а також контролю витрат на етапі будівництва;

— 6D -- дотримання принципів сталого розвитку в будівельному процесі. Завдяки цій технології вже не фазі проектування можна оцінити майбутню будівлю з точки зору енергозбереження, використання сонячної енергії;

— 7D -- моделювання, ґрунтоване на Facility Management, що полягає на управлінні будівельним об'єктом протягом цілого циклу життя від проектування до ліквідації.

Інтеграція багатьох площин проектування дозволяє аналізувати речі, які донедавна здавалися за межами проектування. Навіть у разі найнижчого рівня BIM 3D актуальні аплікації мають набагато більші можливості, ніж стандартні системи CAD, обмежені найчастіше визначенням геометрії і матеріалу елементів, що проектуються.

Системи BIM 3D дозволяють параметри- заційний опис геометричних і матеріальних ознак, дають можливість щодо використання найновіших доступних технології пов'язаних із виробництвом і переробкою будівельних елементів, наприклад, обробка на станках із ЧПУ чи різання лазером. Істотною перевагою систем BIM 3D є також можливість створення фото реалістичних зображень завдяки застосуванню відповідного програмного забезпечення об'єднаного з центральною аплікацією BIM. Системи «вище» 3D дають можливість включати та враховувати в комплексі такі параметри, як час, вартість, а також інші параметри, що спрямовані на сталий розвиток і управління об'єктом.

Вважають, що BIM 4D дає можливість об'єднувати геометричну та матеріальну інформацію з часовими параметрами, які допомагають під час планування та створення графіків, пов'язаних із об'єктом будівництва.

У випадку BIM 5D разом із параметрами характерними для BIM 4D існує можливість визначення витратних параметрів. Це настільки важливо, що дозволяє моделювати, а тим самим оцінювати й аналізувати витрати, які є або можуть генеруватися в процесі всього життєвого циклу об'єкту. Цим самим BIM 5D дозволяє здійснення моделювання витрат, що на цей час є одним із найістотніших чинників, які зумовлюють цілий ринок будівельних інвестицій.

BIM 6D дозволяє здійснювати розрахунки енергоефективності та енергоспоживання будівлі, а також комплексні розрахунки всієї будівлі (з урахуванням місця розташування) і всіх її елементів одночасно. У разі застосування BIM 6D та 7D ми додатково отримуємо можливість збору та використання різноманітної інформації про об'єкт в одній центральній системі, яка дозволяє ефективне використання будівлі час її експлуатації. Завдяки цьому основною функціональністю системи BIM 6D та 7D є застосування під час управління об'єктами.

Як видно, системи комп'ютерного проектування CAD упродовж відносно короткого часу еволюціонували до дуже розвиненої системи інформаційного моделювання будівлею, ідея і можливості якої знаходяться далеко поза описом і моделюванням геометрії та матеріалів на етапі проектування.

Враховуючи вищезазначене, BIM можна описати як спосіб:

— розробки стратегії реалізації будівельного проекту, а саме ключових його етапів: проектування, будівництва, експлуатації за допомогою моделювання та комп'ютерної імітації самого об'єкту та його цілого життєвого циклу;

— забезпечення інтегрованого управління графічними даними і потоками інформації в поєднанні з описом процесу, у межах єдиного інформаційного середовища;

— перетворення окремих виконавців у колективи для вирішення складних завдань й інтеграції окремих завдань у процеси;

— швидшого, більш ефективного, менш витратного виконання різних операцій протягом усього життєвого циклу будівельного проекту.

Висновки. Отже, на підставі опрацьованих праць вітчизняних та іноземних вчених розглянуто наукові підходи до визначення понять «інформаційне моделювання», «інформаційна модель». Щодо дефініції BIM необхідно чітко розрізняти про який об'єкт ідеться: безпосередньо модель будівлі (Building Information Model), процес життєвого циклу будівлі (Building Information

Modeling) чи вся система інвестиційно-будівельного процесу (Building Information Management). Досліджено еволюцію, етапи становлення (від 3D моделі до 7D моделей) та перспективи розвитку інформаційного моделювання в будівництві.