Методические аспекты и опыт реализации экономического раздела строительного проекта на основе интегрированных в системах Allplan и АВС-4 BIM-моделей
Введение
Бурный прогресс в области информационных технологий создает мощные предпосылки для стремительного развития проектирующих автоматизированных систем, применяемых в области строительства.
На сегодняшний день на практике применяются десятки систем 3D-проектирования разного функционального назначения, разного качества, основывающие на различных методических платформах.
Подобная ситуация обстоит и со сметными программными комплексами – только в РФ применяется около 30 различных продуктов.
Идеология проектирования, предполагающая концентрирование в одной информационной среде всех вырабатываемых в проектном процессе решений предъявляет требования по интеграции инженерно-технических и экономических проектирующих систем.
Множественность возможных вариантов интеграций порождает насущность в выработке общих методических подходов и платформ, обеспечивающих эффективную и качественную интеграцию.
Авторами предпринята попытка выработки таких методических подходов для условий интеграции двух проектирующих систем Allplan и АВС-4.
Методические аспекты интеграции систем проектирования
Переход от традиционной схемы проектирования к BIM – это, в первую очередь, смена технологии проектирования, а не компьютерной программы. Традиционная технология проектирования, без применения BIM, в постсоветских странах основана на том, что весь проект создается «линейно», в некоторой естественной последовательности накопления в проекте вырабатываемых проектных решений (Рис.1).
Вначале работают архитекторы и конструкторы; после возникновения основной «топологии» объекта в работу включаются специалисты-смежники (отопление, вентиляция, водопровод, водоотведение и т.д.), привносящие инженерные решения по своим разделам проекта, на конечном этапе в работу включаются специалисты-сметчики, формирующие сметно-экономическую оценку проекта. Известные трудности в такой технологии вызывает необходимость внесения изменений в проект: приходится проводить их через все разделы проекта с соответствующей переделкой чертежей, схем, расчетов и другой сопутствующей проектной документации.
Вопросы качества проектной документации упираются в человеческий фактор, который в любой автоматизированной среде является одним из самых ненадёжных звеньев. А скорость работы информационной системы, как известно, лимитируется скоростью обмена информацией между составляющими этой системы и определяется скоростью работы наиболее медленных звеньев.
Поэтому для полноценного перехода к BIM, в рамках которого становится возможным осуществить интеграцию всех проектирующих систем, требуется изменить процесс проектирования, фактически заменить традиционное проектирование на моделирование объекта.
Практика осуществления интеграции Allplan и АВС потребовала тщательного пересмотра всех этапов сопряжения и выработки новых, ранее не использовавшихся при «ручном» проектировании методик взаимодействия.
Каждый из составляющих этапов выступает как отдельная, достаточно сложная методика инженерного или экономического свойства, предполагающая одновременное манипулирование инженерно-техническими и сметно-экономическими категориями.
В условиях интеграции основные проблемы формирования сметной документации необходимо решать комплексно. Самым очевидным вариантом решения таких проблем является создание и использование автоматизированной системы, позволяющей связать 3D CAD систему проектирования со сметной системой с целью создания единой платформы для формирования информационной модели строительства – BIM (Рис. 2). Такая информационная модель должна содержать в себе помимо сведений инженерно-технического характера ещё и сметно-экономические понятия.
Внедрение такой системы позволит включить сметчиков в работу в начале проектного процесса и сделать их полноправными участниками проекта. Таким способом решается множество озвученных и существующих в реальности проблем:
- устраняется «бумажный» обмен информацией между проектировщиками и сметчиками;
- отпадает необходимость выполнения громоздких расчётов и замеров;
- появляется возможность проконтролировать полноту данных, чтобы ни один элемент информационной модели не был «забыт» в сметной части или учтён дважды.
Возможность более раннего участия сметчиков в общем проектном процессе, избавление их от выполнения рутинных действий приведёт в итоге к сокращению времени выхода проекта в завершенное состояние и повысит его качество.
Организационные мероприятия, необходимые для достижения результата
На ранней стадии внедрения любой новой технологии эффект от внедрения чаще всего не заметен, а иногда становится и отрицательным, поскольку рабочее время перераспределяется и необходим некоторый адаптационный период, в течение которого технология приживается и внедряется во все сферы производственного процесса. К тому же на первых (пилотных) проектах из-за неопытности сотрудников и несовершенной организации работы в новых условиях рабочего времени может расходоваться даже больше. При этом неизбежным становится эффект снижения производительности труда проектировщиков на период освоения новой технологии проектирования. Однако даже в краткосрочной перспективе такое снижение сменяется заметным ростом производительности, что в целом увеличивает выработку. Ниже приведены данные по экономической и временной оценке эффективности внедрения информационного моделирования строительства:
Кроме этого, необходимо учитывать, что внедрение интегрированной системы проектирования неизбежно повлечёт за собой дополнительные затраты.
Перераспределение времени в проектном процессе в итоге приводит к сокращению общего времени работы над проектом на 20-50% и высвобождает специалистов для участия в дальнейшем.
Переход на BIM кроме методических и организационных предполагает административно-кадровые изменения, в результате которых в проектной среде должны появиться новые специалисты – BIM-менеджеры. Такие изменения обусловлены, в первую очередь, тем фактом, что зависимость качества результата от квалификации сотрудников при использовании BIM возрастает многократно относительно классической технологии проектирования.
Методика подготовки BIM-модели для автоматизированного формирования сметного раздела строительного проекта
Методика подготовки BIM-модели для автоматизированного формирования сметно-экономического раздела строительного проекта осуществляется на основе метода рекомпозиции проектных данных.
Анализ модели на полноту данных
Начальный этап моделирования не подразумевает включение сметчика в работу, так как архитектурно-планировочные решения в этот период часто подвергаются пересмотру и корректировке. Однако, после того, как основные решения по модели выработаны, принята проектная иерархия, соответствующая инженерно-техническим требованиям, наступает этап наполнения и формализации элементов модели. На этом этапе сметчики могут включаться в работу и, в буквальном смысле, «идти по пятам» проектировщика, начиняя элементы модели экономическими знаниями, которые начинают работать непосредственно с момента их включения в модель. То есть, наличие любого фрагмента модели даёт возможность осуществлять стоимостные оценки на любом этапе проектирования, при наличии в модели сведений сметно-экономического характера.
Но следует принимать во внимание, что наличие в элементе 3D-модели только лишь сметного знания не гарантирует полноценное получение стоимостной оценки. Для того чтобы инженерные решения трансформировались в экономические, эти решения должны быть формализованы в виде некоторых свойств либо атрибутов элемента. Отсутствие инженерной информации в элементе может вызвать ситуацию неоднозначности в выборе сметного идентификатора (Рис. 4).
Внесение в модель сведений экономического свойства
Внесение в BIM-модель Allplan сведений экономического свойства осуществляется с использованием подсистемы управления стоимостью строительства Allplan BCM. Возможности этой подсистемы позволяют использовать инженерно-технические и описательные атрибуты элементов модели в полной мере и формировать правила применения сметных нормативов, зависящие от сочетания таких атрибутов. Связь элемента BIM-модели с подсистемой Allplan BCM формализуется в виде аналогичного атрибута, который является ссылкой на конкретное правило применения сметных нормативов. На Рис. 5 представлен общий вид подсистемы Allplan BCM.
Одним из важнейших аспектов интеграции CAD-систем и сметных систем является проблема преобразования инженерно-технических решений в сметно-экономические.
С одной стороны, в процессе проектирования и формирования 3D модели объекта возникает иерархическая проектная структура (включающая слои различного назначения и т.п.), подчинённая логике проектного процесса и удобству представления всех инженерно-технических параметров проекта.
С другой стороны, формирование экономической оценки проекта в условиях автоматизированной работы сметной системы с CAD-системой подчинено традиционным правилам, предъявляемым к экономической части. В частности, по оценке стоимости проекта предусматривается выпуск традиционного комплекта сметной документации, включающего локальные сметы, объектные сметы и сводный сметный расчёт стоимости строительства. Это условие предполагает последовательное включение всех вырабатываемых в процессе проектирования сметно-экономических параметров в заранее предопределенную традиционными подходами сметно-экономическую структуру.
Факт существования двух структур, из которых проектная структура является ведущей, а сметно-экономическая — ведомой, предполагает методическое и организационное решение вопроса преобразования инженерно-технических решений в сметно-экономические, обеспечивающее «перенос» всех необходимых данных из проектной структуры в сметно-экономическую.
Такое решение предполагает, что вначале необходимо декомпозировать все элементы проектной структуры, а затем из набора отдельных элементов составить новую композицию (сметно-экономическую структуру), уже отвечающую задачам выпуска экономического раздела строительного проекта. Этот процесс называется рекомпозицией проектных решений.
Для целей рекомпозиции авторами был разработан и успешно применяется на практике программный модуль «АВС-Рекомпозитор» (рис. 6).
Процедура рекомпозиции представляется многошаговой и итерационной по следующим причинам:
- сметно-экономическая структура должна предусматривать включение всех возможных видов затрат по проекту строительства и выступает средством аккумуляции локальных инженерно-технических сведений, экспортируемых из проектной структуры;
- сметно-экономическая структура должна предусматривать также включение и тех видов затрат, которые по своей природе не могут быть отражены в 3D модели и оцениваются посредством разработки отдельных «автономных» локальных смет или локальных сметных расчётов (затраты на снос строений, затраты на отвод земли и т.п.);
- разовый экспорт сразу всей проектной структуры не представляется возможным по причине иерархического многослойного представления инженерно-технических проектных решений в 3D модели (архитектурная часть, сетевые решения, технологические решения по оборудованию и т.д.), каждое из которых размещается в своем индивидуализированном слое и требует отдельного частичного экспорта, что предопределяет многошаговость;
- итерационный характер процедуры сопряжения предопределяется тем обстоятельством, что при пересмотре проектных решений возникает необходимость повторного экспорта пересмотренной части с синхронизацией модифицированных проектных данных в уже имеющейся сметно-экономической структуре с замещением пересмотренных, удалением исключённых и добавлением вновь принятых проектных решений.
Получение первичной информации для рекомпозиции проектных данных
На первом этапе рекомпозиции необходимо произвести первичный экспорт объемов работ и материалов из 3D-модели, полученных посредством подсистемы управления стоимостью строительства Allplan BCM с последующим импортом полученного протокола в среду рекомпозиции «АВС-Рекомпозитор». Протокол обмена данными реализован в виде файла XML с описанием параметров элементов модели, необходимых и достаточных для решения экономических задач.
После окончания процедуры импорта можно переходить к следующему шагу – формированию сметной иерархии проекта. Такая иерархия может быть заготовлена заранее, либо использована аналогичная из уже имеющегося проекта и доработана в соответствии с текущим проектом. При отсутствии имеющихся заготовок сметная иерархия строится заново средствами «АВС-Рекомпозитора». При построении сметно-экономической структуры следует ориентироваться на состав работ, имеющихся в проектной структуре, пространственное расположение и геометрию объектов.
После того, как сметно-экономическая структура подготовлена, можно переходить к следующему этапу.
Рекомпозиция проектных данных
Содержанием этапа является наполнение сметно-экономической структуры работами из проектной структуры. Экспортированную из проектной структуры позицию (работу, материал, конструкцию, оборудование) можно использовать только один раз, при этом после отнесения работы к позиции в сметно-экономической структуре устанавливается связь между структурами по коду конструктива и привязанная позиция помечается с тем, чтобы её нельзя было использовать повторно. Перенос элементов модели из проектной структуры в сметную осуществляется простым перетягиванием, однако, при переносе используются правила формирования сметных позиций. Т.е. позиции, поступившие из различных уровней проектной иерархии, но относимые к одному уровню сметной, и имеющие одинаковый сметный идентификатор, будут суммировать в одну сметную строку с сохранением информации о своём происхождении.
Процесс наполнения сметно-экономической структуры очень трудоёмок и требует большого внимания, поэтому проводить его можно как за один, так и за несколько этапов. Однако в рамках интеграции систем Allplan и АВС были выработаны подходы, позволяющие автоматизировать процесс рекомпозиции, заранее предопределяя место элемента модели в сметной-экономической иерархии.
Подготовка и выпуск комплекта сметной документации
После того, как все элементы модели нашли своё место в сметной иерархии, наступает очередь работы сметного программного комплекса. Передача данных из «АВС-Рекомпозитора» реализована через системный буфер, либо посредством сохранения в текстовый файл. После выполнения этой элементарной операции данные нужно ввести в экранный редактор АВС-4 и выполнить расчёт. Все необходимые параметры расчёта можно задать глобально для всех смет проекта в «АВС-Рекомпозиторе» либо непосредственно перед расчётом в АВС-4.
В результате за считанные минуты можно получить точную стоимостную и ресурсную оценку, как всего проекта, так и отдельной интересующей части (Рис. 8).
Та лёгкость, с которой интегрированная BIM-модель позволяет формировать экономический раздел проекта, позволяет говорить, как о многократном снижении времени на внесение изменений в проект, устранении ошибок проектирования, доработки и пр., так и о возможности параллельного вариантного проектирования. Причём, вариативность может проявляться, как в части применения архитектурно-планировочных или инженерных решений, так и в области применения сметных условий (например, одновременный расчёт стоимости строительства объекта для нескольких регионов или стран). Гибкая синхронизация проектных данных осуществляется средствами «АВС-Рекомпозитора» с возможностью ведения протокола синхронизации.