Narzędzia do modelowania budynków

Wiele lat temu architekci i projektanci z dystansem podchodzili do projektowania komputerowego. Programy były początkowo mało intuicyjne i ich opanowanie wymagało sporo wysiłku. Z czasem twórcy programów zaczęli stawiać na łatwą i intuicyjną obsługę – bo tylko tak mogły się one upowszechnić. Przyszli projektanci, którzy zetknęli się z tymi narzędziami na studiach, łatwiej przyjmowali je w pracy.

Dziś każdy, kto wchodzi do zawodu architekta czy projektanta, od dzieciństwa styka się ze światem wirtualnym, a komputer wyposażony w odpowiednie narzędzia jest w pracy architekta czy inżyniera oczywistością.

Projektanci mają obecnie do dyspozycji nowoczesny software z prostym, intuicyjnym interfejsem, podobnym do innych popularnych aplikacji komputerowych. Nie wymaga to tym samym od użytkowników tak czasochłonnej nauki jak niegdyś. Wysokie moce obliczeniowe komputerów i ich niskie ceny przyczyniły się do stworzenia wirtualnej rzeczywistości nie tylko dla rozrywki, ale i pomocy w procesach projektowych. Branża budowlana coraz częściej korzysta z narzędzi do modelowania informacji o budynku – BIM (ang. Building Information Modeling).

Po technologii CAD (ang. Computer Aided Design), która zrewolucjonizowała proces tworzenia dokumentacji, BIM ma zrewolucjonizować cały proces inwestycyjny i służyć także podczas eksploatacji. Ma być narzędziem nie tylko dla architektów i projektantów, ale też wykonawców, a po zakończeniu budowy – zarządców obiektów.

BIM to wirtualne modele budynków, w których projekt architektoniczny jest zintegrowany z branżowymi. Jego tworzenie nie przebiega liniowo, jak w tradycyjnych procesach, ale jest zintegrowane. Z tego względu bardzo ważny jest obieg informacji – to najbardziej newralgiczny element i jednocześnie istota BIM.

Dzięki komputerom i sieci internetowej to, co zrobi architekt, widzą branżyści, i może zajść wzajemna interakcja – korekty, zmiany, dopasowanie. Aby procesy te przebiegały sprawnie, konieczna jest kompatybilność danych.

Wstępem do BIM było 3D z tradycyjnym przebiegiem projektowania – informacje są wymienianie na kolejnych etapach projektu, ale zdarza się, że ostateczna weryfikacja następuje dopiero na budowie. A to rodzi koszty...

BIM nie jest tylko komputerowym modelem 3D, zawiera też wszelkie informacje o obiekcie. Jest też procesem zapewniającym ciągłość przekazywania i pracy na jednym aktualnym modelu na wszystkich etapach procesu inwestycyjnego. Pomaga rozwiązywać problemy komunikacyjne, redukuje liczbę kolizji projektowych, daje precyzyjne zestawienia ilościowe i prognozuje procesy realizacyjne, pomaga też monitorować postęp prac wykonawczych.

W procesach projektowania wielobranżowego (AEC – architekci/inżynierowie/konstruktorzy) uczestnicy korzystają z różnych platform i narzędzi modelowania. Na połączenie ich pracy pozwala Open BIM i otwarty format wymiany danych – IFC. Format ten umożliwia import i eksport danych niegeometrycznych oraz elementów 3D niezależnie od aplikacji, jakiej użyto do tworzenia modelu. Jest platformą komunikacji pomiędzy inwestorem, projektantem a wykonawcą. Zapobiega wielu problemom pojawiającym się na różnych etapach budowy, takim jak dobór odpowiednich materiałów i zestawień czy umieszczenie inwestycji w czasie.

W BIM dąży się do tego, by weryfikacja odbywała się na modelu, w programie, a nie na budowie, i żeby wykonawcy nie zostawiać z problemami kolizyjnymi, ale dokładnym harmonogramem robót i kosztów. Po zrealizowaniu inwestycji zarządca otrzymuje model budynku, który wykorzystuje w trakcie jego eksploatacji – np. przy serwisowaniu instalacji i urządzeń.

Producenci materiałów budowlanych, instalacji i urządzeń HVAC bardzo szybko docenili zalety BIM i oferują biblioteki wyrobów, które są gotowe do eksportu do programów projektowych CAD i BIM. Są to narzędzia m.in. do projektowania, wymiarowania, obliczania, weryfikacji i prezentacji kompletnej instalacji HVAC. Pozwalają zwiększyć efektywność pracy poprzez wizualizację projektu oraz natychmiastową informację zwrotną dotyczącą ewentualnych kolizji. Pomimo kosztów, jakie producenci wyrobów budowlanych muszą ponosić, tworzą oni biblioteki produktów, utrzymują ich dostępność i stale aktualizują, udzielają także wsparcia technicznego.

Koszty i zyski

Atutem BIM jest transparentność przedmiotu zamówienia i projektu. Ma to szczególne znaczenie przy zamówieniach publicznych i z tego powodu wiele krajów wymaga już stosowania tego narzędzia w procesie powstawania inwestycji publicznych. W Polsce nie jest to obowiązek. Artykuł 10e ustawy o zamówieniach publicznych stanowi, że: W przypadku zamówień na roboty budowlane lub konkursów zamawiający może wymagać użycia narzędzi elektronicznego modelowania danych budowlanych lub podobnych narzędzi. W takim przypadku zamawiający udostępnia środki dostępu do tych narzędzi zgodnie z art. 10d do czasu, gdy takie narzędzia staną się ogólnie dostępne.

Jest to implementacja zapisów dyrektywy 2014/24/UE w sprawie zamówień publicznych, która w art. 22 ust. 4 głosi: w odniesieniu do zamówień publicznych na roboty budowlane i konkursów państwa członkowskie mogą wymagać zastosowania szczególnych narzędzi elektronicznych, takich jak narzędzia elektronicznego modelowania danych budowlanych lub podobne.

Od wielu lat w Polsce toczy się dyskusja, jak znowelizować regulacje dotyczące zamówień publicznych, aby uwzględniały także koszty eksploatacji, a nie tylko koszt inwestycji. Standardy jakościowe odnoszące się do wszystkich istotnych cech przedmiotu zamówienia będą nabierać coraz większego znaczenia – powinno w tym pomóc BIM.

Istotne są też koszty wdrożenia nowego sposobu projektowania. Dla dużych podmiotów wykonujących prace architektoniczne, projektowe i wykonawcze koszt narzędzi i ich wdrożenia nie jest znaczący. Z BIM powszechnie korzystają podmioty realizujące inwestycje w infrastrukturze oraz obiekty kubaturowe i biurowce.

Dla małych podmiotów koszt zakupu i wdrożenia jest sporym wydatkiem, umożliwia jednak konkurowanie oraz wchodzenie na inne rynki. Przykładem mogą być firmy projektowe z Krakowa, które z powodzeniem działają na rynkach naszych zachodnich i północnych sąsiadów. To właśnie BIM umożliwia im uczestniczenie w procesie, w którym architekci i branżowcy z wielu krajów pracują w czasie rzeczywistym na jednym modelu. Natomiast w przypadku niedużych obiektów mieszkalnych i handlowych wśród inwestorów nie widać na razie gotowości do pokrywania kosztów wdrożenia BIM i z powodzeniem wystarcza tam technologia 3D.

Z publikacji i wypowiedzi na forach dyskusyjnych wynika, że praca zgodna z nową filozofią projektowania na początkowym etapie wdrażania może przysparzać trudności. Główny problem to zupełnie inne podejście do projektowania.

Zasadnicze znaczenie ma to, jakie dane są wprowadzane – potrzebny jest czas na zapoznanie się z nowymi regułami postępowania.

Kolejny problem, jaki może się pojawić, to fakt, że w tworzenie zaangażowani są jednocześnie specjaliści z różnych branż, i jeśli jeden z biorących udział w projektowaniu zespołów nie radzi sobie z nowoczesnym modelowaniem, cała idea BIM upada.

Na szkoleniach podkreśla się, że samo zapoznanie się z funkcjami programów nie wdroży projektanta BIM do nowej filozofii pracy. Przeszkolonego projektanta zasiadającego do nowo zainstalowanego na jego komputerze programu nadal czeka trudne zadanie.

Dostępne są otwarte narzędzia pracujące w OpenBIM i tworzone programy, które mają własny silnik graficzny i pracują również jako nakładki w środowisku AutoCAD. Narzędzia takie są zgodne ze standardem IFC, dzięki czemu możliwe jest, by moduły branżowe z jednego programu wymieniały dane również z programami innych producentów, takimi jak ArchiCAD, Allplan czy Revit. Projektanci mają dzięki temu możliwość skorzystania z dobrodziejstw technologii BIM w ramach znanego im oprogramowania CAD i nie są zmuszeni do nauki nowego, jakim jest dla wielu z nich np. Revit.

Moduły systemu mogą pracować niezależnie, użytkownik sam decyduje o ich wyborze, konfigurując w ten sposób swoje środowisko pracy i nie tracąc jednocześnie pełnej przenośności wykonanego projektu pomiędzy projektantami, którzy mają dostęp do innych modułów, nie ma również znaczenia, czy projekt powstał np. w oprogramowaniu ArCADia czy AutoCAD.

Dostępne są moduły przeznaczone dla projektantów instalacji elektrycznych, sanitarnych, gazowych i kanalizacyjnych w budynkach oraz poza nimi, a także moduły dla konstruktorów, wspierające ich w wykonywaniu projektu konstrukcji żelbetowej, obliczeniach i rysunkach konstrukcji. Niemniej bez odpowiedniego wsparcia merytorycznego pozostawiony samemu sobie projektant może opóźniać proces, który w założeniu miał zostać uproszczony. Konieczna jest zatem praktyka pod okiem fachowca, który przeprowadzi nowicjusza przez wszystkie etapy. Dlatego powstają różne stowarzyszenia i inicjatywy służące zarówno wzajemnemu wspieraniu się we wdrażaniu nowej strategii projektowania, jak i dążące do jej upowszechnienia. 

Inicjatywy

W Polsce BIM jest obecny od kilku lat i ma swoich mecenasów. To stowarzyszenia i fundacje propagujące tę technologię, prowadzące działania na rzecz jej upowszechnienia w budownictwie, szkolące i tworzące platformy wymiany doświadczeń.

Klaster Technologii Informacyjnych w Budownictwie (BIM Klaster) to stowarzyszenie zawiązane przez firmy z Małopolski. Zrzesza małe i średnie firmy działające w branży budowlanej i projektowej oraz instytucje publiczne i naukowe wspierające przedsiębiorczość oraz innowacyjność gospodarki. Za cel stawia sobie łączenie potencjału i kompetencji firm w procesie realizacji projektów budowlanych z użyciem najnowszych technologii ICT (ang. Information and Communication Technologies). Inspiruje do pełnego wykorzystania technologii BIM w całym procesie inwestycyjnym, począwszy od koncepcji, poprzez wykonawstwo, aż po oddanie do użytku, a nawet przez cały cykl życia budynku.

BIM dla Polskiego Budownictwa zrzesza z kolei osoby fizyczne, jednostki organizacyjne i osoby prawne zainteresowane promowaniem zastosowania i rozwijaniem technologii BIM w Polsce w obszarze projektowania, kosztorysowania, harmonogramowania oraz realizacji inwestycji publicznych.

Fundacja Europejskie Centrum Certyfikacji BIM (ECCBIM) to organizacja non profit, której celem jest przede wszystkim promowanie dobrych praktyk i usług BIM wysokiej jakości. Podejmuje wiele działań szkoleniowych i edukacyjnych, w tym we współpracy z uczelniami technicznymi.

V4 BIM Task Group to międzynarodowa inicjatywa społeczna powstała po uchwaleniu dyrektywy 2014/24/EU, która integruje grupy eksperckie w celu implementacji technologii BIM w zamówieniach publicznych. Jest to efekt porozumienia SARP i PZITB oraz największych organizacji inżynierskich Państw Grupy Wyszehradzkiej. Natomiast polski odział buildingSMART to niezależna międzynarodowa organizacja non profit, której celem jest m.in. tworzenie, doskonalenie i promowanie otwartych standardów wymiany informacji w sektorze budowlanym oraz certyfikowanie oprogramowania i profesjonalistów, a także ich kształcenie.

Oferta rynku

Programy BIM dostępne na polskim rynku to m.in. Autodesk Revit marki AutoCAD zapewniający współpracę z członkami dużego zespołu projektowego. Umożliwia importowanie, eksportowanie i łączenie danych w popularnych formatach, np. IFC, DWG i DGN. Daje dostęp wielu uczestnikom projektu do centralnie udostępnianych modeli. Zapewnia koordynację prac, redukuje liczbę konfliktów i dokonywanych poprawek. Umożliwia efektywne prezentowanie założeń projektowych właścicielom projektu i członkom zespołu przy użyciu modeli w atrakcyjnych wizualizacjach 3D. Oferowane są licencje roczne, miesięczne i wieloletnie.

ArchiCAD firmy Graphisoft powstał z myślą o projektowaniu architektonicznym. Jest sukcesywnie rozbudowywany o narzędzia BIM i współdziała z innymi narzędziami w formacie IFC w ramach OpenBIM – obsługuje import i eksport plików IFC. Łączy poszczególne modele branżowe i pozwala na zintegrowane projektowanie. W ofercie różne typy licencji – od tygodniowej po roczną i wieczystą.

ArCADia BIM to system znanej projektantom HVAC polskiej firmy Intersoft. Składa się obecnie z piętnastu modułów branżowych (m.in. instalacje elektryczne, grzewcze, gazowe, kanalizacyjne, wodociągowe) oraz dodatkowych aplikacji narzędziowych, a także bezpłatnych edytowalnych rozszerzeń. ArCADia BIM jest systemem otwartym zgodnym ze standardem IFC, dzięki czemu jego moduły branżowe mogą wymieniać dane również z programami innych producentów, takimi jak ArchiCAD, Allplan czy Revit. To jedyny polski system BIM i jeden z niewielu takich rozwiązań na świecie.

Allplan to kompleksowe oprogramowanie BIM dla projektantów konstrukcji żelbetowych i architektów firmy Nemetschek. Programy Allplan Inżynieria, Allplan Architektura oraz Allplan Bimplus pozwalają zaprojektować pełen cykl życia budynku, umożliwiając współpracę specjalistom z różnych branż inżynierii lądowej i architektury. Oprogramowanie współdziała z innymi w formacie IFC w ramach OpenBIM. Sprzedaż obejmuje licencje wieczyste oraz miesięczne.

InstalSystem 5 to najnowsza generacja oprogramowania polskiej firmy Instalsoft, dostarczająca modele i podgląd budynku 3D oraz wsparcie wymiany danych BIM w formacie IFC zwłaszcza w zakresie systemów grzewczych (m.in. instalacja od źródła do odbiorników, dobór rur i kształtek, dobór armatury, równoważenie) i chłodniczych.

Sankom, znany m.in. z oferty oprogramowania do instalacji grzewczych, oferuje narzędzia Audytor BIM Tools, w tym Audytor SET For Revit, który pozwala na przeniesienie trójwymiarowego modelu (projektu) instalacji c.o., wodociągowej lub wody lodowej, wraz z informacjami technicznymi o elementach instalacji, z Audytora SET 7.0 Pro lub Audytora C.O. 6.0 Pro do oprogramowania Autodesk Revit.

Praktycznie wszyscy producenci oferują wersje bezpłatne, demonstracyjne i próbne (czasowe) oraz pakiety edukacyjne dla studentów i uczelni. Wersje edukacyjne są w pełni funkcjonalne, przeznaczone dla studentów i placówek edukacyjnych. Firmy te oferują swoim klientom szkolenia i doradztwo, dbają również o aktualizację programów i bibliotek produktów. Niektóre oferują też firmowe wersje programów zawierające katalogi urządzeń oferowanych przez producentów i są to aplikacje w pełni funkcjonalne. Wsparcie obejmuje także filmy instruktażowe i demonstrujące pracę z programami oraz nagrania ze szkoleń internetowych.

Literatura

1. http://bim4u.eu.|
2. http://eccbim.org.
3. http://buildingsmart.org.pl.
4. http://plbim.org.
5. http://www.bimklaster.org.pl.
6. Materiały firm: Allplan, Graitec, Graphisoft, Intersoft, Instalsoft, Procad, Sankom.