Оценка стоимости дорожного проекта на основе BIM

Задачи проекта

Главной целью проекта являлось строительство 7-километровой однополосной магистрали и 4 перекрёстков для её соединения с существующими автодорогами. Второй важной задачей стал переход от чертежей к моделям: цифровизация рабочих процессов и использование открытых форматов, призванные повысить эффективность взаимодействия проектных команд и точность расчётов стоимости проекта. 

OpenBIM и программное обеспечение в проекте

Практическое использование концепции openBIM в проекте позволило оцифровать и автоматизировать рабочие процессы: наборы свойств (PSet) из четырех приложений для проектирования кодировались особым образом и в формате ссылки передавались в ПО для расчёта стоимости. Благодаря возможности не просто сопоставлять IFC объекты, а настраивать наборы свойств команде проекта удалось собрать всю релевантную информацию в едином модуле. Таким образом, даже специалисты без обширных знаний и богатого опыта работы с информационными моделями могли быстрее находить необходимые данные, и процесс расчёта стоимости, традиционно требующий больших временных затрат и неизбежно сопряжённый с высокой вероятностью ошибки, сократился на 50%, а автоматизация позволила свести вероятность случайных ошибок к нулю.

 
Используемые открытые форматы: IFC 2x3

Программные продукты: Novapoint, Revit, Tekla Structures, Civil 3D, Rhino с Grasshopper, Dynamo, SimpleBIM, ISY Beskrivelse.

Подробное описание проекта

Окрехамн – это небольшой город на западе Норвегии с населением около 8 000 человек. Уже с конца 1970-x годов выдвигался ряд инициатив по строительству здесь объездной дороги, к работам приступили в 2016 году в связи с ростом интенсивности дорожного движения в сторону регионального центра, города Хёугесунн. В 2020 году проект был оценён примерно в 64 миллиона евро и включал объездную дорогу (7 км однополосной магистрали), 3 км местных дорог, 4 перекрёстка, 7 мостов и 12 подземных переходов. Сегодня дорога принадлежит окружному совету Рогаланда, однако, вплоть до января 2020 года всеми работами по проектированию окружных дорог руководило Управление общественных дорог Норвегии, именно его персонал и стандарты определили договорную основу настоящего проекта. Метод его реализации был определён как design-bid-build, то есть, проектирование – тендер – строительство, должное внимание уделялось как развитию концепции, так и детальной проработке каждой фазы проектирования. Управление подписало контракт с COWI, международной консалтинговой компанией в сфере проектирования, на разработку плана зонирования и детального проекта, включающего спецификацию работ. 

Это был один из первых проектов, в рамках которого Управление внедряло и обеспечивало цифровизацию взаимодействия между всеми заинтересованными сторонами. Ключевыми элементами рабочих процессов стали модели на основе открытых стандартов, при этом резко сокращалось количество чертежей. Обязательными в тендерной документации оставались только чертежи, необходимые для лицензирования, к которым относятся планы зонирования и обзорные чертежи проектируемых объектов. Таким образом, проект был призван опираться на модели, которые передавались бы в форматах с открытым исходным кодом, как определено в руководстве по проектированию V770. Руководство разработано Управлением общественных дорог Норвегии и декларирует обязательный BIM-подход для всех инфраструктурных проектов. Консультантом по проектированию было создано 175.076 элементов, объединённых в 50 моделей IFC (2x3) для всех дисциплин: дорожных, строительных, водопроводно-канализационных, электрических, ландшафтных и земляных работ. Проект оказался на стыке 2го и 3го BIM-уровней, согласно классификации, принятой в «Правительственной стратегии строительства» Великобритании на 2011 год.  

Проектная команда понимала, что такой уровень цифровизации подразумевал переосмысление традиционных рабочих процессов и задалась целью добавить дополнительную ценность благодаря автоматизации. Расчёт стоимости проекта традиционно оставался рутинной задачей, выполняемой вручную и зачастую провоцирующей ошибки, вызванные человеческим фактором, что подрывало доверие подрядчика, которому необходима точная и достоверная информация о проекте, тем более когда речь идёт о конструкциях и массах для слоев дорожного покрытия. Поэтому в сотрудничестве с Норвежским Университетом Науки и Технологии для дальнейшего исследования была выбрана именно эта область. В основу оцифровки рабочих процессов была положена существующая стандартная спецификация рабочих текстов pre-BIM. Спецификации были изданы в формате справочников R761 и R762. 

Ход проекта 

Отсутствие чертежей обязывало и консультанта пересмотреть рабочие процессы. В 2016 году поддержка формата IFC в большинстве приложений для проектирования и оценки инфраструктурных проектов в Норвегии была ограниченной. Однако к 2019 году совершенствование доступных инструментов позволило автоматизировать перенос данных из четырех различных программных продуктов для проектирования в ПО для оценки, в основу данного процесса была положена схема IFC (2x3).

BIM-команда проекта посещала мастер-классы лидеров различных дисциплин, на которых изучала тексты норвежских стандартных спецификаций, применяемых на дорожных проектах, с целью определить расходные позиции, подходящие для автоматизации расчёта показателей стоимости. По результатам работы их было выделено 480. На следующем этапе выделенные позиции были определены внутри моделей, и закодированные свойства были добавлены в соответствующий набор свойств согласно основным спецификациям Управления. Таким образом, релевантные объекты были расширены набором специально озаглавленных свойств, содержащих данные спецификации из справочников R761 и R762. Пользователю была предоставлена возможность задавать данные свойства для набора свойств (Pset_ISY Beskrivelse) при их экспорте в файлы IFC (2x3). Именно этот набор свойств обеспечил эффективный и точный обмен информацией между 4 приложениями для проектирования и ПО для расчёта стоимости. 

Набор включал следующие свойства: единица (ISY Unit/ISY Enhet), количество (ISY Quantity/ISY Mengde), числовой код (ISY Code/ISY Prosesskode), заголовок (ISY Title/ISY Prosessnavn) и внутренний локализатор (ISY Localizer/ISY Sted). Они использовались для сопоставления BIM-объектов с заданными расходными позициями в спецификации. В зависимости от геометрии каждый объект мог быть идентичен позиции, либо требовать декомпозиции или присоединения к другим объектам.
 

В рамках приведённого проекта набор свойств был адаптирован под конкретный программный продукт для расчёта стоимости, тем не менее, данный принцип может быть применён для любого ПО, позволяющего извлекать релевантные данные из набора свойств в файле IFC (2x3). Использование открытого стандарта позволит интегрировать любое приложение для проектирования или расчёта стоимости, поддерживающее формат IFC. 

В проекте использовались 4 приложения для проектирования, и все они предлагали разные уровни автоматизации для назначения необходимого набора свойств в соответствии с руководствами R761/R762. B Novapoint разложение BIM-объектов на соответствующие расходные позиции происходило автоматически путём применения фильтров ко всей модели. В Revit такая же автоматизация обеспечивалась через интерфейс плагина для визуального программирования Dynamo, а в Tekla - через интерфейс Grasshopper. В Civil 3D декомпозиция проводилась вручную путём фильтрации слоёв. Для преобразования некоторых свойств в формат,  считываемый используемым ПО для расчёта стоимости, потребовалось приложение Simple BIM. Скрипты общего назначения позволяют автоматизировать все действия в данном программном продукте, однако, в рамках проекта автоматизация оказалось частичной. Дело в том, что многие функции программы используют фильтры, опирающиеся на формат IFC, и поскольку на сегодняшний день ещё не все типичные для строительства дорог IFC объекты вошли в официальные стандарты buildingSMART, то команде потребовались дополнительные фильтры, определяемые вручную. На следующем этапе IFC-файлы были импортированы в ПО для расчёта стоимости, где были автоматически созданы расходные позиции на базе текстов общей спецификации. Для расчёта стоимости было выбрано приложение ISY Beskrivelse (ISY Specifications) от Norconsult Informasjonssystemer; проектная команда сопоставила несколько импортированных образцов IFC объектов с ведомостью объёмов работ (Bill of Quantities), подготовленной вручную - никаких расхождений выявлено не было.

Преимущества от использования openBIM в проекте

Использование IFC-формата с открытой спецификацией в инфраструктурном проекте позволило не только оцифровать, но и автоматизировать процессы. Наиболее полезным стало его применение для создания спецификаций работ и расчёта стоимости. Поскольку в основу всех процессов были положены международные открытые стандарты buildingSMART, созданная платформа получилась надежной, эффективной и пригодной для дальнейших разработок. Приложение ISY Beskrivelse напоминает другие ПО для оценки стоимости, например, VICO Office; основное отличие заключается в том, что ISY Beskrivelse извлекает количество в виде числового значения из заранее определённого и озаглавленного набора свойств, основанного на схеме IFC2x3, а не из самих IFC-объектов. У такого использования есть ряд преимуществ: во-первых, оно позволяет автоматизировать процессы, в том числе и для IFC объектов, еще не определённых в схеме IFC2x3, особенно для объектов, сопряжённых со строительством дорог, которые обычно импортируются в формате IfcSlab. Во-вторых, становится возможным добавление нескольких расходных позиций для одного и того же IFC-объекта, при этом его не нужно моделировать в приложениях для проектирования. Например, у стены из натурального камня есть две прикреплённые расходные позиции: бетонная подошва и геотекстиль, защищающий засыпку. Вместо проектирования данных позиций независимо друг от друга их значения добавляются к значению стены. Таким образом, для единого IFC-объекта ISY Beskrivelse создает 3 независимых расходных позиции, отделяя их друг от друга точкой с запятой ( ";"), а в IFC включается только один набор свойств (Pset_ISY Beskrivelse), содержащий в себе все релевантные свойства, значения которых считывает ISY Beskrivelse. 

Выстраивание рабочих процессов на базе открытых стандартов buildingSMART позволило подготовить эффективный инструмент для оценщиков: внутри модели, созданной на стандартах с открытой спецификацией, все необходимые им данные объединяются в едином информационном модуле в виде набора свойств, благодаря чему релевантную информацию становится легко не только найти, но и интегрировать в различные приложения. Все данные собраны в одном месте, хранятся в открытом формате, передаются из приложений для проектирования и извлекаются из ПО для оценки затрат, а работа с ними не требует от специалистов по оценке глубоких познаний в сфере BIM. 

Применение открытых стандартов позволило проектной команде автоматически создавать сводную смету (Bill of Quantities) и спецификацию работ на базе 50 моделей для различных дисциплин в формате IFC2x3. Единственным недостающим элементом для полного расчёта стоимости были цены за единицу, они добавлялись подрядчиками в момент представления заявки на подряд и не являлись частью проекта. Около 70% всех расходных позиций прямо или опосредованно соотносились с соответствующими объектами модели. Все данные, необходимые для подготовки ведомости объёмов работ и полной их спецификации, содержатся в модели в виде единого агрегированного информационного модуля (набора свойств), и ПО для расчёта стоимости извлекает необходимые данные из IFC-файла. Таким образом решается проблема избыточности информации, поскольку вся она хранится в одном месте и не дублируется. 

Такая автоматизация рабочих процессов избавляет от случайных ошибок, связанных с переносом числовых значений вручную. Хотя предложенный метод и не совершенен, он подвержен только системным ошибкам, совершаемым машиной, которые намного проще обнаружить. 

Расчёт стоимости, основанный на информационных моделях, переворачивает традиционные процессы с ног на голову. Ранее специалисты по оценке сначала выделяли расходные позиции, а на более поздних этапах проработки модели дополняли их необходимыми значениями количества. Автоматизация же позволяет проектировщикам вносить расходные позиции прямо в BIM-объекты внутри используемого ПО и передавать IFC-файлы. Специалисты по оценке импортируют IFC-файлы в свои приложения и получают сразу и список расходных позиций, и сводную смету. Таким образом, снижаются временные и финансовые затраты, связанные с обновлением спецификаций, и появляется возможность получить общее представление о значениях количества уже на ранних этапах развития проекта. 

Пути дальнейшего развития 

Последующее развитие разработанного решения может включать дополнительные стандарты openBIM, самым очевидным среди которых является IFC 4.3. В принятой классификации проект опирается на норвежские тексты стандартных спецификаций для привязки рабочих процессов к объектам модели, однако, для этих целей могут использоваться другие национальные или международные классификационные системы, включая CoClass, Uniclass, Omniclass и DIN276. Автоматическое извлечение количества является вариантом использования строительной информационной модели, который ведет к определению IDM и MVD. Вклад проектной команды заключается в тестировании данного рода автоматизации рабочего процесса на реальном инфраструктурном проекте.

Результаты

Традиционные рабочие процессы по созданию спецификации работ и расчёту стоимости были оцифрованы и автоматизированы на базе существующих pre-BIM стандартов. При этом удалось снизить временные и финансовые затраты, избежать избыточности информации и повысить производительность внутри проекта.
Главные достижения: 

• Эффективное взаимодействие с консалтинговой компанией и исследовательским институтом.
• Сокращение бумажной работы благодаря проектированию на базе информационных моделей и оцифровке рабочих процессов, что соответствовало требованиям клиента.
• Автоматизация спецификации работ и расчётов стоимости. 
• Объединение 4х программных продуктов для проектирования с ПО для расчёта стоимости посредством специальным образом закодированного набора свойств на базе IFC2x3.
• Сбор всей релевантной для оценки стоимости информации в едином информационном модуле в формате набора свойств. 
• Привязка 70% всех расходных позиций к объектам информационной модели. . Сокращение временных затрат на 50% (особенно времени, отведённого на проверку и внесение правок).
• Сведение к 0 ошибок, связанных с копированием и вставкой значений вручную.. Обходной прием для работ с дорожными объектами, ещё не определёнными в IFC2x3.
• Возможность быстро находить необходимую информацию даже для специалистов по оценке, не обладающих глубокими знаниями в области информационного моделирования.