Korzyści z projektowania w BIM

BIM (z ang. Building Information Modeling), czyli Modelowanie Informacji o Budynku to zintegrowana, oparta na modelu metodologia, która dostarcza sprawdzoną i skoordynowaną informację przez etapy planowania, projektowania, budowy i zarządzania, a nawet rozbiórki. Sukces tej technologii, uzależniony jest od przebudowy dotychczas obowiązującej koncepcji funkcjonowania branży budowlanej. Wszystkie aktywności odnoszące się do ludzi, standardów, technologii muszą zostać poddane rewizji.

Wykorzystanie możliwości technologii BIM to konieczność dla firm, które chcą pozostać konkurencyjne na rynku. Transformacja przedsiębiorstwa w kierunku BIM będzie głównym czynnikiem determinującym utrzymanie swojego udziału w rynku. Ewolucja postępuje, a zmiany są nieuniknione.

Czym jest BIM?
Modelowanie Informacji o Budynku jest uznawane za drugÄ… rewolucjÄ™ w procesie tworzenia dokumentacji projektowej. PierwszÄ…, naturalnie, byÅ‚o przeniesienie projektowania do komputerów. Niemniej, do tej pory tworzone przez projektanta bryÅ‚y, ksztaÅ‚ty i figury byÅ‚y dla programu niczym wiÄ™cej, jak zbiorem powiÄ…zanych ze sobÄ… punktów. Zrozumienie sensu pÅ‚ynÄ…cego z ich wzajemnego poÅ‚ożenia wymagaÅ‚o abstrakcyjnego myÅ›lenia inżyniera. BIM idzie krok dalej i pozwala programowi lepiej zrozumieć z jakimi obiektami ma do czynienia. Jak to jest możliwe? BIM pozwala przypisać obiektom trójwymiarowym (BIM zawsze bÄ™dzie opieraÅ‚ siÄ™ na bryÅ‚ach, ale samo projektowanie 3D nie jest jeszcze BIM-em) informacjÄ™ niegraficznÄ…, która jest przetwarzana przez aplikacjÄ™ BIM. Proces modelowania jest oparty na inteligentnych obiektach 3D, tzn. „rozumiejÄ…cych” kontekst caÅ‚ego budynku, np. okno wie, że ma wygenerować otwór w Å›cianie, klimatyzator wie jakÄ… objÄ™tość powietrza w budynku musi schÅ‚odzić itp. Dopiero po takim zabiegu możliwe jest, aby program „zrozumiaÅ‚” na jakich elementach i materiaÅ‚ach pracuje, a co za tym idzie, zautomatyzowaÅ‚ procesy, które do tej pory wymagaÅ‚y manualnego opracowania. O jakich procesach mowa? Można tu wymienić na przykÅ‚ad:
  analizę kosztów, ilość potrzebnych materiałów oraz czas realizacji
  lokalizowanie błędów i kolizji w dokumentacji (zwłaszcza przy koordynacji różnych branż, np. instalacji sanitarnych i architektury)
  tworzenie nowatorskich, innowacyjnych, wcześniej niespotykanych rozwiązań konstrukcyjnych
  planowanie i zarządzanie procesem inwestycyjno-budowlanym [1, 5, 6].

model bimRys. 1. Przykładowy panel pracy podczas tworzenia modelu BIM [10]


W skrócie, BIM to informacja graficzna (3D) i niegraficzna (parametryczna), która może być wykorzystywana na różne sposoby w procesie powstawania budynku i jego zarządzania. Olbrzymia ilość informacji umożliwia wykonanie skomplikowanych analiz, które pozwalają na lepsze zrozumienie szans i zagrożeń związanych z podejmowanymi decyzjami projektowymi.

W terminologii BIM wprowadzone zostaÅ‚y kolejne „wymiary” wykraczajÄ…ce poza 3D, które nie robi na nikim wrażenia, a jest standardem. SÄ… to:
  4D – czas
  5D – koszt
  6D – analiza energetyczna
  7D – zarzÄ…dzanie nieruchomoÅ›ciÄ…
  8D – analiza czynników ryzyka.

Należy podkreślić, że nie istnieje jedna aplikacja BIM obejmująca wszystkie wymienione wymiary, lecz szereg różnych oprogramowań specjalizujących się w różnych etapach życia budynku.
Współpraca miÄ™dzy programami i zarzÄ…dzanie informacjÄ… zgromadzonÄ… w modelu 3D odbywa siÄ™ poprzez procedury eksportu i importu danych. W artykule wymienione sÄ… ogólne zalety poszczególnych „wymiarów” BIM. DokÅ‚adne funkcje i możliwoÅ›ci sÄ… indywidualnÄ… cechÄ… każdego oprogramowania.

BIM 4D, czyli usprawnione zarzÄ…dzanie czasem
BIM 4D to integracja harmonogramu, czyli czasu z modelem budynku 3D, tworząca w rezultacie nowoczesną formę wizualizacji procesu budowy. Zamiast analizowania poziomych linii tradycyjnego wykresu Gantta lub skomplikowanego modelu sieciowego, model 4D odgrywa rolę graficznego interfejsu pomiędzy wykresem Gantta a modelem 3D. Elementy są wyświetlane równocześnie z postępem robót budowlanych. Pozwala to na szybkie zrozumienie, do których części budynku odnosi się harmonogram, ale przede wszystkim umożliwia zaobserwowanie poszczególnych robót w kontekście otoczenia.

Zalety wynikajÄ…ce z zastosowania BIM 4D:
  możliwe jest przeprowadzenie symulacji realizacji robót budowlanych – dziÄ™ki temu, podmiot planujÄ…cy roboty budowlane ma możliwość weryfikacji czy projektowane prace nie bÄ™dÄ… generowaÅ‚y kolizji lub utrudnieÅ„ na placu budowy; symulacja pozwala również wychwycić newralgiczne punkty budowy z perspektywy BHP
  jeÅ›li dokumentacja zostaÅ‚a zamieszczona na ogólnodostÄ™pnym serwerze (w tzw. „chmurze internetowej”), a postÄ™p robót jest na budowie na bieżąco aktualizowany, jest to duże udogodnienie dla podmiotów zainteresowanych zaawansowaniem robót, jak np. deweloper czy przyszli mieszkaÅ„cy budynku; 4D staje siÄ™ narzÄ™dziem wizualizacyjnym jak i komunikacyjnym, dajÄ…cym możliwość zrozumienia projektu bez koniecznoÅ›ci analizy niejednokrotnie skomplikowanych planów
  4D ułatwia projektowanie strategii realizacji inwestycji
  4D umożliwia porównanie na bieżąco stanu faktycznego ze stanem przewidzianym w harmonogramie w dużo bardziej przejrzystej formie; przykładowo, za pomocą kodowania obiektów kolorem, widzimy w których obszarach budowa ma opóźnienia lub wyprzedza harmonogram (np. na czerwono zaznaczone są elementy opóźnione, na żółto zgodnie z terminami, na zielono przed planowaną datą zakończenia robót); możemy również nadawać status: przed wybudowaniem, w trakcie, wybudowane.

model bim, czasRys. 2. Panel pracy podczas tworzenia modelu BIM 4D [12]


BIM 5D, czyli usprawnione zarzÄ…dzanie kosztami
BIM 5D uzupełnia wcześniejsze analizy o dodanie funkcjonalności związanej z zarządzaniem kosztami inwestycji. Dzięki temu osiągnięte zostają kolejne korzyści:
  zautomatyzowanie procesu tworzenia kosztorysów – bazujÄ…c na wygenerowanych wczeÅ›niej przedmiarach w aplikacji do modelowania 3D BIM, możliwe jest uzupeÅ‚nienie ich o ceny, dziÄ™ki czemu uzyskiwane jest kompleksowe zestawienie; ponieważ wszystkie zmiany w projekcie automatycznie znajdujÄ… swoje odzwierciedlenie w zestawieniach kosztów, możliwa jest analiza wiÄ™kszej liczby wariantów w celu ustalenia tego optymalnego pod wzglÄ™dem kosztowym; w przypadku polskiego prawa zamówieÅ„ publicznych może być to kluczowa funkcja przy sporzÄ…dzaniu oferty przez potencjalnych wykonawców
  objÄ™toÅ›ci, powierzchnie, dÅ‚ugoÅ›ci obliczane sÄ… z dokÅ‚adnoÅ›ciÄ… do tysiÄ™cznych części – przedmiarowanie na podstawie modelu 3D jest mniej podatne na bÅ‚Ä™dy niż standardowy przedmiar na podstawie dokumentacji 2D; dziÄ™ki temu możliwe jest zdecydowanie rzetelniejsze wykonanie wyceny poszczególnych elementów oraz robót budowlanych
  usprawniony proces zwiÄ…zany z wykonywanymi pÅ‚atnoÅ›ciami – dziÄ™ki powiÄ…zaniu kosztów z wczeÅ›niej utworzonym harmonogramem i modelem 3D możliwe jest stworzenie kompleksowego planu wydatków zwiÄ…zanych z przedsiÄ™wziÄ™ciem; to w nim bÄ™dÄ… odnotowane informacje dotyczÄ…ce chociażby koniecznoÅ›ci wykonania pÅ‚atnoÅ›ci za zamówione materiaÅ‚y czy wykonane przez podwykonawców roboty budowlane [4].

model bimRys. 3. Panel pracy podczas tworzenia modelu BIM 5D [7]

BIM 6D, czyli usprawniona analiza energetyczna obiektu
Przez BIM 6D rozumie się możliwość dokonywania złożonych analiz np. energetycznych. Z faktu przyporządkowania do poszczególnych elementów parametrów technicznych (np. ściana zbudowana jest z warstw, warstwy to konkretne materiały, materiały mają podany współczynnik przenikalności cieplnej itd.) oraz wbudowanych algorytmów analitycznych, symulacyjnych oraz optymalizacyjnych, możliwe jest uzyskanie następujących korzyści:
  usprawnienie procesu przeprowadzania analizy energetycznej – co wiÄ™cej, analiza może być uaktualniana w obliczu zmian projektowych oraz poÅ›redniczyć w ich wprowadzaniu
  przeprowadzanie symulacji, w której brane sÄ… pod uwagÄ™ różne rozwiÄ…zania projektowe – dziÄ™ki temu projektant może uzyskać od programu sugestiÄ™ dotyczÄ…cÄ… chociażby wyeliminowania mostka cieplnego czy poprawienia izolacyjnoÅ›ci termicznej przegrody; co ciekawe, aplikacje na podstawie podania adresu realizacji inwestycji, majÄ… możliwość Å‚Ä…czenia siÄ™ z najbliższÄ… stacjÄ… meteorologicznÄ…; na podstawie danych z wybranej stacji, generowane sÄ… przydatne raporty, szczególnie ważne na etapie koncepcyjnym, takie jak np. ilość emisji CO2, szacunkowe zapotrzebowanie na energiÄ™ itp.; na ich podstawie możemy podjąć decyzjÄ™ np. o usytuowaniu budynku wzglÄ™dem stron Å›wiata
  przeprowadzanie analiz w skali makro – poprzez termin „skala makro” należy rozumieć grupÄ™ sÄ…siadujÄ…cych ze sobÄ… obiektów (np. osiedle domków jednorodzinnych); w tej skali możliwa jest analiza również takich czynników jak przepÅ‚yw wiatru, nasÅ‚onecznienie, wzajemne oddziaÅ‚ywanie budynków, uksztaÅ‚towanie i zagospodarowanie terenu, a nawet możliwość zastosowania centralnych systemów ogrzewania i wentylacji [3, 8].

model bimRys. 4. PrzykÅ‚adowy interfejs programu do analizy energetycznej w skali makro – na rysunku analiza wiatru [13]


BIM 7D, czyli usprawnione zarzÄ…dzanie obiektem
Pod akronimem BIM 7D kryje się proces zarządzania obiektem budowlanym (Facility Management). Model 3D integrowany jest z dokumentacją papierową. Scentralizowana baza wszystkich danych o istniejącym budynku umożliwia zarządzanie nim w różnych obszarach:
  Space Management – zarzÄ…dzanie powierzchniÄ… użytkowÄ…, czyli zarzÄ…dzanie informacjami o: pomieszczeniach wraz z ich planami, rozmieszczeniu sprzÄ™tów, użytkowników tej przestrzeni, historii wynajmu oraz finansach; BIM może asystować w zakresie np. optymalizacji przestrzeni
  Maintenance Management – to głównie zarzÄ…dzanie pracami remontowymi, modernizacyjnymi oraz konserwacyjnymi poprzez monitorowanie stanu obiektu; jest to zarzÄ…dzanie Å›ciÅ›le powiÄ…zane z czasem, harmonogramem, np. system informuje nas o potrzebie wymiany gaÅ›nicy w konkretnym pomieszczeniu; wygenerowany alarm trafia na skrzynkÄ™ mailowÄ… osoby decyzyjnej, czy osoby wykonujÄ…cej wymianÄ™ lub konserwacjÄ™
  Asset Management – zarzÄ…dzanie wartoÅ›ciÄ…/aktywami nieruchomoÅ›ci, czyli sprawne zarzÄ…dzanie informacjami o wykoÅ„czeniu i wyposażeniu obiektu, a także monitorowanie jego wartoÅ›ci; co ważne, monitorowane sÄ… również systemy ukryte, w Å›cianach, czy też nad sufitami podwieszanymi [6].

Obserwuje się dynamiczny wzrost zainteresowania tym obszarem, głównie w związku z dużymi zyskami dla inwestora. Dotychczasowy sposób magazynowania informacji jest bardzo przestarzały i nieefektywny. Dane przechowywane są niejednokrotnie w formie papierowej, w segregatorach, wydrukowanych arkuszach itp. Aplikacje BIM do FM (Facility Management), oferują ogólnie dostępną informację gromadzoną najczęściej w chmurze. Komponenty mają dokładną lokalizację, geometrię i opis z załącznikami: atestami, gwarancjami, itp. Oczywiście stworzenie takiego systemu wymaga nakładów, jednak w długotrwałym okresie jest ona wysoce opłacalna. Co istotne, BIM znajduje zastosowanie również dla budynków istniejących, nawet tych, które zaprojektowane zostały w systemie CAD. W takim wypadku należy przemodelować istniejącą dokumentację 2D w aplikacji BIM, co jest coraz częściej praktykowane.

Kolejnym krokiem w zarządzaniu nieruchomością, może być integracja obiektów 3D z systemami automatyzacji i kontroli BAS (z ang. Building Automation System). Przykładowo, system klimatyzacyjny budynku jest wyposażony w sensory temperatury, dane z sensorów spływają do aplikacji FM BIM, program podejmuje decyzję o aktywności klimatyzatorów w ciągu dnia, optymalizując zużycie energii.

BIM 8D, czyli usprawnione zarządzanie bezpieczeństwem inwestycji
BIM 8D to narzędzia symulacyjne związane z analizą czynników ryzyka. BIM 8D umożliwia:
  analizę czynników ryzyka związanych ze wznoszeniem oraz eksploatacją obiektu
  usprawnianie procesu projektowania elementów związanych z bezpieczeństwem eksploatacji obiektu (np. dzięki przeprowadzonym symulacjom możliwe jest opracowanie optymalnej trasy dla drogi ewakuacyjnej) [2, 9].

model bim, ewakuacjaRys. 5. Zastosowanie BIM 8D do modelowania drogi ewakuacyjnej [11]


Podsumowanie
Postęp technologii informatycznych, z którymi BIM jest nierozerwalnie złączony, wyznacza obecnie granicę możliwości, która z roku na rok przesuwa się coraz dalej. Podane w tym artykule pojęcia nie są obowiązującą terminologią, lecz jedynie koncepcją, która pomaga ustrukturyzować niektóre obszary, w których udział bierze metodologia BIM. Całkowity zasięg oddziaływania BIM na branżę budowlaną jest dużo szerszy niż ramy tego artykułu. Jego implementacja w przedsiębiorstwie to złożone zagadnienie, które wymaga przemyślanej strategii, jednak nie należy się jej obawiać. Budownictwo w Polsce nie stoi przed wyborem, lecz koniecznością wdrożenia w swoje procesy tych technologii, tak aby pozostać konkurencyjnym na rynku światowym, gdzie obserwuje się z zainteresowaniem BIM i jego legislację na poziomie rządowym.

mgr inż. Krzysztof Kaczorek
Politechnika Warszawska,
Wydział Inżynierii Lądowej
współautor: inż. Szymon Janczura
Projektowanie BIM

Literatura
1. Foremny A. O., NicaÅ‚ A. K., Building Information Modeling – stan obecny i kierunki rozwoju, Autobusy. Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, 3/2013.
2. Kamardeen I., 8D BIM modelling tool for accident prevention through design, Proceedings of the 26th ARCOM Conference, University of Leeds, UK, pp. 281–289, 2010.
3. NicaÅ‚ A. K., WodyÅ„ski W. A., Enhancing Facility Management through BIM 6D, w: Hajdu M., Skibniewski M. J., Creative Construction Conference. Final program & Book of abstracts, OOK-Press Ltd, pp. 656–661, 2016.
4. Smith P., Project Cost Management with 5D BIM. Procedia – Social and Behavioral Sciences, vol. 226, pp. 193–200, 2016.
5. Zima K., Wprowadzenie do BIM – definicje, rozwiÄ…zania, cele, korzyÅ›ci, w: Krajowa konferencja „DzieÅ„ BIM 2017”.
6. Tomana A., BIM – Innowacyjna technologia w budownictwie. Podstawy, standardy, narzÄ™dzia, PWB MEDIA S.J. ZdziebÅ‚owski Spółka Jawna, 2016.
7. www.autodesk.com/blogs
8. www.bimblog.pl
9. www.bimbtp.com
10. www.intersoft.pl
11. www.mottmac.com
12. www.projektowaniebim.pl
13. www.studiomaven.org