ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ С ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛЬЮ В СФЕРЕ ЖКХ

Т. А. Нигматулин, ведущий специалист, канд. техн. наук, доцент

Е. В. Шалобаев, первый вице-президент, д-р наук, профессор

Н. Ю. Королев, нач. отдела цифровизации, магистр

Некоммерческое партнерство «Академия жизнеобеспечения населения»

(Санкт-Петербург, Россия)

Правительством Российской Федерации и BIM-сообществом ведется активная работа по внедрению BIM-технологий на всех этапах жизненного цикла зданий и сооружений. Необходимость внедрения таких технологий в сферу ЖКХ связана с обязанностью снабжать здания, передаваемые в эксплуатацию, цифровой моделью, разработанной с использованием технологии BIM. Это ставит перед сферой ЖКХ, BIM-сообществом и государством ряд задач по подготовке эксплуатирующих организаций к использованию BIM-технологий в полном объеме. Решение этих задач связано с рядом проблем.

Введение Согласно Указу Президента России Владимира Путина от 7 мая 2018 года «О национальных целях и стратегических задачах развития РФ на период до 2024 года» Правительство должно представить национальную программу «Цифровая экономика». Составляющей проекта должно стать массовое внедрение BIM-технологий. С целью его стимулирования федеральные власти уже не раз заявляли о намерении сделать их применение обязательным при работе по госзаказу уже в 2019 году.

Министерство строительства и ЖКХ в 2019 году создало координационный  штаб, который будет заниматься   вопросами внедрения BIM-технологий. В состав Штаба вошли представители Минстроя России, НОСТРОЙ, НОПРИЗ, ФАУ «Главгосэкспертиза».

В рамках координационного органа будут вырабатываться механизмы по переходу к системе управления жизненным циклом объектов с задействованием информационных технологий.

В связи с общей тенденцией на цифровизацию экономики остро встает вопрос подготовки сферы ЖКХ к работе с цифровыми моделями зданий и сооружений в эксплуатационный период. Для успешной реализации преимуществ цифровой модели нужно разрешить комплекс проблем, самые насущные из которых хотелось бы обозначить в настоящей статье.

Проблемы в строительной области. До сих пор многие ключевые вопросы в области внедрения BIM-моделей не решены даже на этапе проектирования и строительства. Распространенность BIM в России пока достаточно низкая, с BIM-проектированием работают немногие компании, особенно в провинции. Большинство компаний даже в крупных городах предпочитают работать по старой схеме. Новые технологии внедряются медленно по целому ряду причин: дороговизна внедрения, устоявшиеся традиции и наработки, отсутствие единого федерального классификатора, неопределенность юридического статуса информационной модели, устаревшая нормативная база, нехватка квалифицированных кадров, зарубежное происхождение большинства проектного ПО. И это неполный перечень проблем, решать их придется в ближайшем будущем и, конечно же, с участием государства.

Опыт работы. В России пока практически отсутствует опыт работы с полноценно цифровой BIM-моделью эксплуатирующими организациями как в области управления жилыми зданиями, так и в области эксплуатации общественных зданий и сооружений и коммунальной инфраструктуры. Такой опыт мог бы быть приобретен при эксплуатации крупного пилотного проекта с тем, чтобы показать насколько достижим прежде всего экономический эффект от умелого использования цифровой модели в эксплуатационный период.

Конечно, необходимо тщательно изучить западный опыт эксплуатации на базе информационной модели, адаптировав его под российские стандарты и российское законодательство.

Адаптация BIM-модели к эксплуатационному периоду. В литературных и журнальных источниках, релизах компаний-разработчиков ПО практически не уделяется внимания особенностям работы с BIM-моделью в эксплуатационный период. Достаточно взглянуть на это кочующее из одной публикации в другую «кольцо» жизненного цикла здания. Такое ли оно на самом деле?

Как видим, основному периоду жизненного цикла здания, включающему повседневную эксплуатацию, ремонты и реконструкцию, отведено совсем немного места. Это объяснимо, идеологи BIM и производители ПО ориентируются прежде всего на области проектирования и строительства, поскольку в них пока наглядно можно прочувствовать основные преимущества данной технологии. Именно здесь, на относительно коротком периоде жизненного цикла объекта, могут наглядно проявить себя эти преимущества, дающие видимый экономический эффект. Реальные исследования экономического эффекта в эксплуатационном периоде пока не проводились, существуют только приблизительные оценки в 10-20 %, основанные на зарубежном опыте [1,2].

Степень детализации модели. Пока отсутствует реальный запрос со стороны эксплуатирующих организаций на цифровую модель, проектировщики не будут утруждать себя 500-м Level of Development для передачи эксплуатантам. Для создания проектной и рабочей документации достаточно 300-400 LOD, проявлять инициативу без реального запроса или обязательного условия сдачи объекта никто не будет.

Кадровая проблема. Существуют большие проблемы с кадрами в эксплуатирующих организациях. В них немало опытных управленцев, инженеров и технического персонала, однако, как показали недавние исследования, многие специалисты среднего и высшего звена зачастую не имеют инженерного образования. Много бывших военных, имеются люди с чисто гуманитарным образованием. Это не умаляет их добросовестности, но базовых инженерных навыков, необходимых для грамотной работы с цифровой моделью, у них нет. Прививать такие навыки придется, но с большими материальными и интеллектуальными затратами.

Особенно актуальна задача отраслевой педагогической науки — обеспечить подготовку кадров для реализации перехода в цифровую экономику [3].

Цена внедрения BIM-модели на начальном этапе весьма недешева. Это обусловлено дороговизной технического и программного обеспечения, необходимостью регулярного обновления ПО в связи с тем, что все программные продукты 3D-моделирования и в связанных с ним областях обновляются 1-2 раза в год и эти обновления поставляются также не задаром.

Обучение персонала также потребует немалых материальных вложений (кадры преподавателей, учебные базы, ПО, техника).

Интеллектуальная собственность. Остается открытым вопрос интеллектуальной собственности. Архитектор и проектант, создав замечательное творение, едва ли с легким сердцем отдадут свое выстраданное детище в чужие руки, ведь электронную версию украсть значительно легче, чем бумажную. К тому же век творцов зачастую короче цикла жизни созданных ими объектов, поэтому обеспечить постоянный авторский надзор на весь срок жизни здания не получится.

Отсутствие стандартов и целостность данных. В последнее время более или менее успешно ведется работа по созданию стандартов и правил информационного моделирования в строительстве [4,5]. Помимо этого необходима тщательная проработка стандартов работы с моделью в эксплуатационный период. Это касается и комплекса программного обеспечения и методов его унификации на основе технологии OpenBIM. Нельзя же всех российских проектантов заставить работать только в Renga или в какой-либо другой среде. Помимо этого, существует важная проблема целостности данных модели при переводе ее в формат IFC. Практика показывает, что при экспорте модели из одной программной среды в другую может возникать целый ряд проблем, связанных с потерей данных, как например [6,7]. Полноценного исследования этого вопроса пока не встречалось.

Помимо 3D, модель содержит комплекс данных, реализованных в «сопутствующих» программных средах. Вопрос целостности всей совокупности данных при конвертации в некую стандартную для ЖКХ среду пока остается открытым.

Особенности российской экономики. Нельзя упомянуть и о том, что в сфера ЖКХ выявлено достаточно много фактов коррупции и откровенного воровства. Эксплуатация на основе цифровой модели предполагает точность и открытость всех процессов закупок, планирования, отображения финансовых потоков, расходов материалов, объемов работ и пр. Это потенциально может ограничить возможности злоупотреблений, поэтому следует ожидать, что недобросовестные управленцы будут всеми силами саботировать внедрение BIM-технологии в свою область «кормления».

Организация работы с BIM-моделью. Имеется целый ряд организационных проблем в работе с цифровой моделью здания. В частности, где нужно хранить модель: на сервере организации, в облаке или в региональном Data-центре? Какими правами доступа, редактирования и генерации документации наделить специалистов разных уровней? Очевидно, что большинство специалистов ЖКХ не могут пока полноценно управляться с цифровой моделью без риска ее повреждения. Нужны сертифицированные специалисты, которых в каждой управляющей компании содержать накладно. Напрашивается некая централизация, т.е. некий районный или региональный центр, в котором квалифицированные специалисты будут работать с моделью, выполняя заявки УК. При этом часть рутинных операций может выполняться и на уровне УК, к примеру, создание финансовых документов и отчетов, графиков работ, доработка спецификаций и пр.

Система управления жизненным циклом объекта. Очевидно, что для полноценной работы на базе BIM-модели требуется создание комфортной и функциональной виртуальной среды. Такая среда может быть создана путем разработки программной системы, которую эксплуатирующие организации могли бы получать (покупать) в виде «коробочного» продукта.

В инженерной области существует достаточно хорошо развитое понятие PLM (Product Lifecycle Management) – технология управления жизненным циклом сложных изделий. Это организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла, начиная с проектирования и производства до снятия с эксплуатации.

Напрашивается аналогия с областью эксплуатации строительных объектов, которые по своей природе относятся именно к сложным объектам. Основные принципы и приемы технологии PLM можно практически без изменений перенести на область эксплуатации строительных объектов. Вкратце можно процитировать описание этой технологии, заменив аббревиатуру PLM на FLM – Facility Lifecycle Management, подразумевая управление жизненным циклом объекта [8].

Чем полезна FLM-система. Сильное место FLM-системы – отчёты. Зачастую при изготовлении отчёта вручную требуется немало времени, чтобы собрать и проанализировать информацию из разных файлов, типов данных. FLM-система берёт на себя эту задачу. Специализированные модули сами отыскивают необходимые данные по заданным параметрам и изготавливают отчёт в том виде, который нужен.

FLM-система – это сложный программный комплекс, состоящий из нескольких взаимосвязанных компонентов. Сердцем FLM-системы являются сервера метаданных, обеспечивающие всю логику работы системы. Они собирают, хранят и обрабатывают данные о файлах, изделиях, пользователях и т.д.

Отдельно существуют файловые сервера, на которых находятся электронные версии документов, хранящихся в FLM-системе. Как только тот или иной документ помещается в FLM-систему, сам он попадает на файловый сервер, а информация о нём попадает на сервер метаданных. В дальнейшем, при запросе документа, сервер метаданных проверяет, можно ли выдать тот или иной документ запросившему лицу и, если он обладает достаточными правами, копия документа нужной версии будет отправлена этому пользователю из файлового сервера

Помимо серверной, существует и клиентская часть FLM-системы. Как правило, это набор модулей, выполняющих ту или иную задачу на компьютере пользователя. Наиболее часто эти модули осуществляют интеграцию FLM-системы с различными приложениями (CAD-программами, офисными пакетами и т.п). Подобные модули позволяют, не выходя из привычных пользователю программных продуктов, напрямую общаться с FLM-системой интуитивно понятным образом, брать из FLM-системы данные и документы для редактирования и помещать изменённые документы обратно.

Ещё один тип модулей – генераторы отчётов. По данным, хранящимся в FLM-системе на сервере метаданных, они генерируют всевозможные отчёты регламентированных видов на стандартных бланках. При обновлении структуры изделия можно автоматически построить новый отчёт. Опять же, поскольку отчёт – документ, все его версии можно найти в FLM-системе.

Наверняка в УК есть программное обеспечение, с которым FLM-система не интегрирована по умолчанию, но данные из которого имело бы смысл в ней хранить. FLM-система обязательно имеет инструментарий разработчика (SDK), позволяющий разработчикам подобной программы организовать взаимодействие их системы с FLM-системой по тем или иным правилам.

Цифровой макет. Цифровой макет – совокупность электронных документов, описывающих объект, его создание и обслуживание. Содержит электронные чертежи и/или трёхмерные модели объекта и его компонент, чертежи и/или модели отдельных инженерных систем, различную атрибутивную информацию по компонентам (номенклатура, веса, длины, особые параметры), технические требования, директивные документы, техническую, эксплуатационную и иную документацию.

Состав цифрового макета:

• Система управления документами – один или несколько программных комплексов, организующих документы цифрового макета в единое целое и управляющая их жизненным циклом.
• Система управления конструкцией объекта – даёт возможность создавать абстрактную структуру объекта, не имеющую жёсткой связи с файлами САПР-систем, что позволяет легко изменять отдельные элементы конструкции с проверкой на коллизии. При наличии системы управления конструкцией объекта возможно применять один и тот же цифровой макет для выпуска и обслуживания всех конструктивных изменений (например, прокладка новых трасс для инженерных коммуникаций в разных частях здания).
• Система управления жизненным циклом документов – включает в себя средства коллективной работы по просмотру, верификации и утверждению новых документов и по внесению изменений в ранее утверждённые документы. При использовании электронной подписи или принятого в системе ЖКХ её аналога возможна разработка и эксплуатация объекта по полностью безбумажной технологии;
• Система управления жизненным циклом объекта – является набором средств и настроек для представления цифрового макета на различных этапах создания и существования объекта: конструировании, производстве, обслуживании и утилизации;
• Трёхмерная модель – совокупность файлов одной или нескольких САПР-систем, представляющих объёмные модели частей и компонент объекта. Взаимное и абсолютное позиционирование в небольших объектах может управляться САПР-системой, для больших проектов управление позиционированием осуществляется FDM (Facility Data Management)-системой;
• Облегчённая трёхмерная модель – модель, полученная при помощи фасеточной аппроксимации модели (LOD 100-200) из исходной САПР. Применяется для просмотра и анализа модели объекта или отдельных систем средствами системы управления документами без использования САПР. Из-за меньшего объёма и простоты требует гораздо меньше машинных ресурсов для такого отображения
• Атрибутивные данные – данные, характеризующие и описывающие элементы цифрового макета. Например, для разработанной на неком предприятии изделии или системы (лифт, к примеру) атрибутивными данными будет необходимый набор атрибутов, начиная с завода-изготовителя, даты производства и т.д.
• Технологические данные – данные, содержащие необходимые указания для эксплуатации: используемые инструменты, материалы, технологии, средства контроля и так далее.
• Производственные данные – данные по организации повседневных, регламентных и ремонтных работ.
• Документация – всевозможные документы, так или иначе связанные с объектом. Например, директивные документы, изменяющие этапы жизненного цикла элементов цифрового макета. Эксплуатационная и ремонтная документация, связанная как с объектом в целом, так и с отдельными системами.

Выводы. Внедрение BIM-технологии, которая должна стать неотъемлемой частью FLM-системы на самом длительном этапе существования зданий и сооружений позволяет создать неразрывное по времени использования информационное пространство, интегрированное в концепцию «умный город». Для достижения успеха инноваций в эксплуатационной области требуется решить ряд проблем, часть которых означена в статье.

Использованная литература

1. Талапов В. Технология BIM и эксплуатация зданий http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17409 (дата просмотра 01.11.2019).
2. Гришина Н. Эксплуатируй это: о пользе BIM на этапе эксплуатации http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=19458 (дата просмотра 01.11.2019).
3. Асанов, В. Л. Стратегическое управление территориальным развитием — архитектурный менеджмент, администрирование : монография / В. Л. Асанов. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 277 с. — (Актуальные монографии). —
4. СП 333.1325800.2017 // Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/556793897 (дата обращения 01.11.2019).
5. Национальные стандарты по информационному моделированию зданий и сооружений (BIM): трудности перевода и проблемы стандартизации // Режим доступа: https://bim-association.ru/national-standards-on-bim/ (дата обращения 01.11.2019).
6. IFC, примеры рабочих процессов// Режим доступа: https://zen.yandex.ru/media/id/5ac209cbad0f22cf63310792/ifc-primery-rabochih-processov-5accdabfbcf1bcb73f8a12a4 (дата обращения 01.11.2019).
7. IFC формат. Импорт/экспорт в Renga, Revit, ARCHICAD// Режим доступа: https://ru-bim.ru/working-with-ifc/ (дата обращения 01.11.2019)
8. Системы управления жизненным циклом сложных объектов (PLM)//Режим доступа https://constructor.ru/solutions/967/ (дата просмотра 01.11.2019).