Проектирование зданий с использованием BIM-технологий

BIM-технологии существенно изменили подход к проектированию зданий. Вместо работы с отдельными, слабо связанными между собой чертежами специалисты могут использовать информационную модель, в которой архитектурные, конструктивные и инженерные решения рассматриваются совместно.

В российской профессиональной и нормативной терминологии всё чаще используется понятие ТИМ — технологии информационного моделирования, тогда как BIM остаётся широко распространённым международным термином.

Для объектов культурного наследия информационное моделирование особенно интересно. Историческое здание уже существует, обладает индивидуальной геометрией, неоднократно перестраивалось и может содержать конструкции разных периодов. Проектировщику необходимо не создать идеальную модель будущего здания с нуля, а сначала максимально корректно описать существующий объект, а затем связать с ним результаты исследований и проектные решения.

Поэтому BIM/ТИМ при работе с ОКН следует рассматривать не как красивую 3D-визуализацию, а как инструмент координации большого объёма проектной информации.

Что такое BIM и ТИМ

BIM — Building Information Modeling — означает информационное моделирование зданий.

В России для обозначения соответствующего подхода используется термин технология информационного моделирования (ТИМ).

Главная особенность информационной модели заключается в том, что объект представлен не только геометрически.

Элемент модели может быть связан с дополнительными данными.

Например, для стены могут быть указаны:

• геометрические параметры;
• материал;
• толщина;
• принадлежность к определённой части здания;
• результаты обследования;
• проектное мероприятие;
• связанные документы;
• другие сведения, необходимые конкретному проекту.

Именно информационная составляющая отличает BIM от обычной трёхмерной модели, созданной преимущественно для визуализации.

BIM, ТИМ и HBIM: в чём разница

Эти термины связаны, но не являются полностью взаимозаменяемыми.

BIM — распространённое международное обозначение информационного моделирования зданий.

ТИМ — термин, используемый в российской нормативной и профессиональной среде.

HBIM — Historic или Heritage Building Information Modeling — специализированное направление информационного моделирования исторических зданий и объектов культурного наследия.

Особенность HBIM заключается в необходимости учитывать информацию, которая для обычной новостройки зачастую вообще отсутствует:

• историю строительства;
• этапы перестроек;
• архивные источники;
• сохранившиеся исторические материалы;
• результаты реставрационных исследований;
• повреждения;
• предыдущие вмешательства;
• степень достоверности отдельных сведений.

Поэтому применительно к проектированию работ на ОКН правильнее говорить о сочетании принципов ТИМ и HBIM.

Чем информационная модель отличается от обычной 3D-модели

Визуально две модели могут выглядеть почти одинаково.

Но обычная 3D-модель может представлять собой набор поверхностей, созданный только для изображения здания.

В информационной модели элементы структурированы.

Например, проектировщик может выбрать конкретное окно и получить информацию:

• к какому этажу оно относится;
• каков его размер;
• из какого материала оно выполнено;
• является ли оно существующим или проектируемым;
• какое мероприятие предусмотрено проектом;
• к какой спецификации относится элемент.

Для ОКН к этим сведениям потенциально можно добавить данные об историческом периоде, состоянии, результатах обследования и необходимости реставрации.

Почему BIM особенно полезен при проектировании исторического здания

Исторические сооружения редко имеют простую и идеально регулярную геометрию.

В одном здании могут одновременно существовать:

• стены разной толщины;
• неодинаковые оконные проёмы;
• перекрытия нескольких типов;
• разновременные пристройки;
• своды;
• деформированные конструкции;
• поздние перепланировки;
• утраченные элементы;
• современные инженерные сети.

Кроме того, с объектом работает большое количество специалистов.

Информационная модель позволяет организовать единое пространственное представление объекта и снизить количество ситуаций, когда архитектурные, конструктивные и инженерные решения существуют независимо друг от друга.

С чего начинается BIM-модель объекта культурного наследия

Для нового здания модель создаётся на основе проектной концепции.

Для существующего памятника сначала требуется достоверно зафиксировать реальное состояние.

Исходными материалами могут быть:

• архитектурные обмеры;
• лазерное сканирование;
• фотограмметрия;
• геодезическая съёмка;
• исторические чертежи;
• результаты обследований;
• архивная документация;
• фотофиксация.

При этом сведения из разных источников необходимо сопоставлять между собой.

Старый чертёж не обязательно соответствует существующей геометрии, а облако точек фиксирует современное состояние, но ничего само по себе не говорит об истории здания.

Лазерное сканирование и Scan-to-BIM

Одним из способов получения геометрической основы является лазерное сканирование.

Сканер формирует облако точек — цифровой массив пространственных измерений поверхности.

Далее на основе этих данных специалисты могут создавать элементы информационной модели.

Такая последовательность получила название Scan-to-BIM, а применительно к исторической архитектуре часто используется понятие Scan-to-HBIM.

Важно понимать:

облако точек не является готовой BIM-моделью.

Оно представляет собой исходные пространственные данные.

Информационную структуру создаёт специалист уже на следующем этапе.

Почему нельзя автоматически превратить облако точек в идеальную BIM-модель

Историческая архитектура содержит огромное количество нестандартных форм.

Например:

• кривая стена;
• деформированный свод;
• индивидуальная капитель;
• сложный карниз;
• нестандартный оконный проём.

Проектировщик должен решить, насколько подробно их моделировать.

Если выровнять кривую историческую стену в модели, данные перестанут соответствовать фактическому объекту.

Если же повторять каждый миллиметр поверхности, модель может стать чрезмерно тяжёлой и неудобной.

Поэтому точность выбирается в зависимости от проектной задачи.

Зачем заранее определять требования к модели

Одна из распространённых ошибок BIM-проектов — сначала создать максимально подробную модель, а потом пытаться придумать, зачем она нужна.

Правильнее двигаться наоборот.

Сначала определяется, какие задачи предстоит решать.

Например:

• подготовить планы и разрезы;
• координировать инженерные сети;
• определить объёмы реставрационных работ;
• фиксировать состояние отдельных элементов;
• разработать решения по приспособлению;
• использовать модель в дальнейшем при эксплуатации.

После этого определяется необходимая детализация геометрии и информационное наполнение.

Модель существующего состояния и проектная модель

Для исторического здания особенно важно разделять:

что существует сейчас и что предлагается сделать проектом.

В модели могут выделяться:

• сохраняемые элементы;
• реставрируемые;
• ремонтируемые;
• демонтируемые поздние конструкции;
• воссоздаваемые элементы;
• новые проектируемые конструкции.

Так проектировщик получает значительно более понятную картину вмешательства.

BIM и этапы развития исторического здания

У памятника может быть сложная строительная история.

Например:

XVIII век → перестройка XIX века → реконструкция начала XX века → советская перепланировка → современные ремонты.

Элементы разных периодов иногда существуют рядом.

В информационной модели при необходимости можно структурировать сведения об их происхождении.

Это особенно удобно для крупных объектов, где одних цветных схем на чертежах недостаточно для хранения всей информации.

BIM не определяет, что является исторически ценным

Очень важно не переоценивать возможности технологии.

Программа не способна сама решить:

• какой элемент подлинный;
• что относится к поздней перестройке;
• что необходимо сохранить;
• что допустимо демонтировать;
• какой вариант реставрации исторически обоснован.

Эти выводы основываются на исследованиях специалистов.

Информационная модель лишь помогает структурировать полученные сведения.

Координация архитектурных и инженерных решений

Одно из наиболее практичных преимуществ BIM — возможность рассматривать разные разделы проекта совместно.

При приспособлении исторического здания требуется разместить современные:

• системы отопления;
• вентиляцию;
• электроснабжение;
• слаботочные сети;
• водоснабжение;
• канализацию;
• противопожарные системы;
• оборудование доступной среды.

Каждая система требует собственного пространства.

Но свободного пространства в памятнике зачастую очень мало.

Почему инженерные коллизии особенно опасны на ОКН

В новостройке обнаруженная поздно инженерная коллизия может привести к переделке части проектного решения.

На памятнике последствия могут быть серьёзнее.

Например, уже во время монтажа выясняется, что вентиляционный канал проходит через:

• историческую балку;
• свод;
• лепной карниз;
• роспись;
• каменный портал.

Исправить проблему непосредственно на строительной площадке без вмешательства в историческую конструкцию становится значительно сложнее.

Поэтому конфликт желательно обнаружить ещё на стадии проектирования.

Что такое проверка коллизий

Различные дисциплинарные модели можно объединять в сводную модель и анализировать пространственные пересечения.

Например, можно обнаружить:

• трубу, проходящую через балку;
• вентиляционный канал, пересекающий стену в недопустимом месте;
• кабельный лоток внутри элемента декора;
• оборудование, которое невозможно физически установить;
• пересечение нескольких инженерных систем.

Такой анализ часто называют clash detection — проверкой коллизий.

Не каждое пересечение является ошибкой

Автоматическая система может показать тысячи формальных пересечений.

Но специалист должен определить, какие из них действительно являются проблемой.

Например, труба должна проходить через стену — само пересечение геометрически нормально.

Главный вопрос:

можно ли сделать проход именно в этом месте?

Для исторической стены необходимо дополнительно проверить:

• ценность материала;
• наличие декора;
• конструктивную роль;
• существующие трещины;
• возможные альтернативные трассы.

То есть автоматическая проверка не заменяет профессиональной координации.

BIM при приспособлении ОКН для современного использования

Особенно полезна информационная модель, когда историческое здание получает новую функцию.

Необходимо интегрировать современные требования в уже существующую архитектуру.

Например, могут потребоваться:

• новый лифт;
• подъёмная платформа;
• санитарные помещения;
• вентиляционные системы;
• противопожарная автоматика;
• технические помещения;
• современные коммуникации.

Трёхмерная координация помогает заранее проверить, как все новые элементы взаимодействуют с существующим зданием.

Подробнее о таких работах можно узнать на странице приспособление объекта культурного наследия для современного использования.

Моделирование инженерных трасс в историческом интерьере

Чем выше ценность интерьера, тем важнее заранее определить точное расположение инженерных элементов.

Можно анализировать места установки:

• розеток;
• датчиков;
• извещателей;
• светильников;
• вентиляционных решёток;
• кабельных трасс;
• трубопроводов.

Цель состоит не в том, чтобы сделать оборудование невидимым любой ценой, а в том, чтобы разместить его функционально и с минимальным воздействием на исторические поверхности.

Как BIM помогает сравнивать несколько вариантов проекта

Информационное моделирование удобно для вариантного проектирования.

Например, необходимо установить лифт.

Можно сравнить несколько мест:

• внутри исторической лестничной клетки;
• в поздней пристройке;
• во внутреннем дворе;
• в новом вспомогательном объёме.

Для каждого варианта можно оценить:

• количество затрагиваемых конструкций;
• взаимодействие с перекрытиями;
• подключение инженерных систем;
• влияние на планировку;
• объём вмешательства.

Такой анализ помогает сделать выбор более обоснованным.

BIM и проектно-сметная документация

Информационная модель не отменяет необходимость разработки установленного состава проектной документации.

Она является инструментом, на основе которого можно готовить:

• планы;
• разрезы;
• фасады;
• спецификации;
• ведомости;
• отдельные расчётные данные;
• другие проектные материалы.

Применение ТИМ должно быть встроено в общий процесс проектирования, а не существовать как отдельная 3D-модель, которая не связана с итоговой документацией.

Для ОКН основной коммерческий этап — профессиональная разработка проектно-сметной документации.

Автоматическое получение чертежей из модели

Одно из преимуществ информационного моделирования заключается в связи представлений одного объекта.

Если геометрия стены изменена в модели, соответствующее изменение может быть отражено на связанных видах.

Это уменьшает риск ситуации, когда:

• на плане указано одно решение;
• на разрезе осталось старое;
• в спецификации сохранилась третья версия.

Но автоматизация работает только при правильно организованной модели.

Если данные введены некорректно, программа будет последовательно распространять ту же ошибку в связанные документы.

BIM и подсчёт объёмов работ

Информационная модель может использоваться для определения некоторых количественных параметров.

Например:

• площадей поверхностей;
• длины элементов;
• количества однотипных объектов;
• объёмов материалов.

Это особенно удобно для крупных проектов.

Но для реставрации есть важное ограничение.

Почему нельзя автоматически получить точную смету реставрации из BIM

Представим фасад площадью 2 000 м².

Модель может точно определить его площадь.

Но реставратору необходимо знать:

• на какой площади сохранилась штукатурка;
• где требуется расчистка;
• где необходимо укрепление;
• какой процент поверхности утрачен;
• где присутствуют трещины;
• какие участки имеют разные типы отделки.

Если эта информация не внесена в модель, геометрия сама по себе не позволит рассчитать реальные реставрационные объёмы.

Поэтому автоматический подсчёт работает настолько хорошо, насколько качественно структурированы исходные данные.

Карта повреждений в информационной модели

Для сложного объекта можно связывать повреждения с отдельными элементами или зонами.

Например:

• трещины;
• утраты штукатурки;
• деструкцию кирпича;
• коррозию;
• увлажнение;
• биологические поражения.

К участку могут прикрепляться:

• фотографии;
• описания;
• результаты обследования;
• проектное мероприятие.

Так информационная модель становится инструментом систематизации результатов обследования.

Нужно ли моделировать каждую трещину

Нет.

Чрезмерная детализация является одной из типичных проблем HBIM.

Если в здании тысячи мелких трещин, превращать каждую в сложный трёхмерный объект может быть бессмысленно.

Информацию можно хранить:

• через связанные схемы;
• карты повреждений;
• параметры элементов;
• внешние базы данных;
• связанные изображения.

Способ выбирается по удобству дальнейшего использования.

Уровень детализации должен соответствовать задаче

Более подробная модель не всегда является более качественной.

Излишняя детализация:

• увеличивает размер файлов;
• замедляет работу;
• усложняет обмен данными;
• требует больше времени на актуализацию;
• не обязательно помогает принимать проектные решения.

Поэтому моделировать сложный элемент нужно настолько подробно, насколько это необходимо для конкретной задачи.

Почему стандартные BIM-библиотеки плохо описывают исторические здания

Программы для информационного моделирования ориентированы прежде всего на современное строительство.

В библиотеке легко найти:

• типовую стену;
• балку;
• колонну;
• дверь;
• окно;
• вентиляционное оборудование.

Но гораздо сложнее найти готовый объект для:

• исторического свода;
• капители XIX века;
• неправильной каменной стены;
• сложного деревянного переплёта;
• индивидуальной лепнины.

Поэтому при работе с ОКН приходится создавать собственные элементы или использовать другие способы представления сложной геометрии.

Все ли архитектурные детали нужно превращать в параметрические элементы

Нет.

Иногда сложная геометрия удобнее хранится как связанная модель или другой объект, чем как чрезвычайно сложное параметрическое семейство.

Главный вопрос:

что специалист собирается делать с этими данными дальше?

Если необходимо только сохранить пространственную форму скульптурного элемента, детальная полигональная модель может быть удобнее.

Если же необходимо автоматически считать однотипные окна и управлять их параметрами, структурированный BIM-элемент окажется полезнее.

Среда общих данных

Одним из важных принципов ТИМ является организация совместной работы с информацией.

В большом проекте существуют:

• архитектурная модель;
• конструктивная;
• инженерные модели;
• чертежи;
• отчёты;
• результаты обследований;
• комментарии;
• разные версии документов.

Если каждый специалист хранит собственные файлы на личном компьютере и пересылает их по электронной почте, быстро появляется путаница.

Организованная среда общих данных помогает управлять версиями и обменом информацией.

Почему контроль версий особенно важен при реставрации

На историческом объекте проектные решения могут уточняться по мере исследований.

Например:

1. изначально конструкция считалась поздней;
2. после раскрытия обнаружены исторические элементы;
3. проектное решение необходимо изменить;
4. обновляется архитектурный раздел;
5. вслед за ним требуется скорректировать инженерные сети.

Если часть команды продолжит работать со старой моделью, быстро появятся противоречия.

Поэтому важно понимать, какая версия информации является актуальной.

BIM и совместная работа реставратора, конструктора и инженеров

Главное преимущество информационного подхода проявляется тогда, когда модель используется не одним BIM-моделлером, а всей проектной группой.

Архитектор-реставратор знает:

• ценность исторических элементов;
• допустимые границы вмешательства;
• реставрационную концепцию.

Конструктор понимает:

• работу несущих систем;
• необходимость усиления;
• распределение нагрузок.

Инженер определяет:

• трассы сетей;
• места оборудования;
• технические требования.

Модель становится пространством, где их решения можно сопоставить до выхода на строительную площадку.

BIM не заменяет профессиональную коммуникацию

Наличие общей модели не означает, что архитекторы и инженеры больше не должны обсуждать решения.

Программа покажет пересечение трубы со стеной.

Но она не объяснит:

• можно ли сверлить эту стену;
• является ли поверхность исторической;
• можно ли перенести трассу;
• какой вариант причинит меньший ущерб.

Поэтому BIM помогает увидеть проблему, а решение принимают специалисты.

BIM при реставрации фасадов

Информационную модель можно использовать для организации данных по фасаду.

Например, отдельным зонам могут назначаться мероприятия:

• реставрация существующей штукатурки;
• восполнение утрат;
• расчистка;
• ремонт кладки;
• реставрация декора;
• воссоздание отдельных элементов.

Это помогает связывать геометрический объект с ведомостями и проектными решениями.

Но при сложных поверхностях традиционные реставрационные картограммы всё равно остаются важным способом представления информации.

BIM и архитектурно-лепной декор

Сложную лепнину не всегда рационально полностью моделировать в основной BIM-модели.

Можно использовать комбинированный подход:

• основная модель содержит расположение и общую геометрию элемента;
• отдельная детальная 3D-модель хранит сложный рельеф;
• чертежи показывают необходимые размеры;
• фотографии фиксируют состояние поверхности.

Так не приходится перегружать общую модель огромным количеством полигонов.

BIM и исторические интерьеры

Для сложного интерьера информационное моделирование помогает координировать новые инженерные системы.

Особенно это актуально для:

• музеев;
• театров;
• дворцов;
• особняков;
• исторических общественных зданий.

Можно заранее анализировать, как современное оборудование взаимодействует с:

• лепными потолками;
• росписями;
• деревянными панелями;
• историческими светильниками;
• каменными порталами.

BIM и пожарная безопасность ОКН

Информационная модель также помогает координировать противопожарные системы.

Например:

• пожарную сигнализацию;
• систему оповещения;
• пожаротушение;
• противодымную вентиляцию;
• эвакуационные маршруты.

Это особенно важно в историческом интерьере, где расположение каждого нового инженерного элемента необходимо согласовывать с архитектурной частью проекта.

BIM и доступная среда

При адаптации памятника для маломобильных групп можно моделировать:

• маршруты;
• пандусы;
• подъёмные платформы;
• лифты;
• зоны маневрирования;
• доступные санитарные помещения.

Пространственная модель позволяет заранее увидеть, сколько места занимает оборудование и какие исторические элементы оно может затронуть.

BIM и конструкции исторического здания

Конструктивная модель может включать:

• несущие стены;
• перекрытия;
• балки;
• фермы;
• своды;
• фундаменты;
• проектируемые усиления.

Но BIM-модель сама по себе не является расчётной моделью технического состояния.

Для оценки несущей способности необходимы результаты обследования и инженерные расчёты.

Можно ли использовать BIM для анализа деформаций

Информационная модель может быть связана с геодезическими данными и результатами лазерного сканирования.

Например, можно визуально представить:

• наклон стены;
• прогиб перекрытия;
• смещение конструкции;
• изменение положения элемента во времени.

Но причины деформации и её опасность определяются специалистами.

BIM и сметная документация

Связь модели с количественными данными может помочь сметчику.

Например, автоматически формируются сведения о:

• площадях;
• объёмах;
• количестве элементов.

Однако реставрационные работы часто имеют технологическую специфику, которую невозможно определить одной геометрией.

Поэтому BIM может быть источником части исходной количественной информации, но не заменяет профессиональное составление смет.

BIM и календарное планирование

Информационные элементы могут связываться с последовательностью выполнения работ.

Это позволяет визуализировать этапы проекта.

Например:

1. противоаварийная стабилизация;
2. демонтаж поздних конструкций;
3. усиление;
4. реставрация фасада;
5. монтаж инженерных систем;
6. реставрация интерьеров.

Для большого объекта подобная модель помогает увидеть взаимосвязь процессов.

Но календарный план всё равно требует реальной технологической проработки.

Можно ли использовать BIM непосредственно на строительной площадке

Да, при правильно организованном процессе.

Специалист может обращаться к модели для:

• уточнения расположения элемента;
• просмотра проектного решения;
• сопоставления разных разделов;
• фиксации обнаруженной информации.

Но на объекте культурного наследия нельзя использовать модель как основание для самостоятельного изменения проекта рабочими.

Если фактическая конструкция отличается от модели, информация должна быть передана проектировщикам.

Что делать, если во время реставрации обнаружили неизвестную конструкцию

Такая ситуация для исторических зданий совершенно нормальна.

Например, после снятия поздней обшивки обнаруживается:

• старый проём;
• историческая кладка;
• металлическая связь;
• роспись;
• неизвестная ранее балка.

В этом случае новые данные можно внести в информационную модель.

Но сначала находка должна быть исследована, а необходимые проектные решения — профессионально определены.

Авторский надзор и актуализация модели

В ходе реализации проекта необходимо контролировать соответствие работ утверждённым решениям.

Если появляются обоснованные изменения, важно, чтобы информация не осталась только в журнале или переписке.

При принятой в проекте ТИМ-схеме соответствующие сведения могут отражаться и в модели.

Это повышает ценность итоговой цифровой документации.

Профессиональное сопровождение работ осуществляется в рамках авторского надзора и научного руководства.

BIM после завершения реставрации

Информационную модель необязательно прекращать использовать после сдачи объекта.

Если она актуализирована по фактически выполненным работам, в дальнейшем она может быть полезна при:

• техническом обслуживании;
• планировании ремонта;
• повторном обследовании;
• мониторинге;
• следующей реставрации;
• работе с инженерными системами.

Например, через несколько лет можно установить:

• какой участок ремонтировался;
• какой материал применялся;
• где проходит скрытая коммуникация;
• какая конструкция была усилена.

HBIM как цифровой архив исторического объекта

Для памятника ценность представляет не только текущая эксплуатация.

В модели можно сохранять информацию о:

• проведённых исследованиях;
• этапах строительства;
• источниках информации;
• прошлых реставрациях;
• состоянии отдельных элементов.

Таким образом, модель способна постепенно превратиться в структурированный цифровой архив объекта.

BIM и цифровой двойник — это не одно и то же

Эти понятия часто смешивают.

Информационная модель описывает объект и связанные с ним данные.

Цифровой двойник обычно предполагает более динамическую связь с реально существующим объектом.

Например, данные могут регулярно поступать от:

• датчиков температуры;
• мониторинга влажности;
• систем эксплуатации;
• геодезического контроля.

Поэтому BIM/HBIM может служить основой для цифрового двойника, но сам факт наличия 3D-модели ещё не делает её цифровым двойником.

Информационная модель не обязана содержать всё

Желание собрать в одном файле абсолютно всю информацию может привести к неуправляемой системе.

Часть данных эффективнее хранить во внешних:

• отчётах;
• таблицах;
• базах данных;
• фотографических архивах;
• чертежах.

Главное — обеспечить понятную связь между моделью и соответствующими источниками.

Почему достоверность данных важнее красивой модели

Для объекта культурного наследия особенно опасна ситуация, когда модель выглядит очень реалистично, но содержит неподтверждённые сведения.

Например, часть здания недоступна для обследования.

Моделлер может просто предположить конструкцию по аналогии.

На изображении такой участок будет выглядеть совершенно убедительно.

Но проектировщик может ошибочно принять предположение за подтверждённый факт.

Поэтому полезно фиксировать уровень достоверности информации.

Как работать с неизвестными данными

Если конструкция не исследована, правильнее обозначить неопределённость, чем искусственно заполнить пробел.

Можно разделять:

• подтверждённые натурными исследованиями сведения;
• данные архивной документации;
• реконструируемую информацию;
• гипотетические элементы.

Так модель становится честным инструментом исследования, а не визуальной иллюзией абсолютного знания об объекте.

Совместимость разных программ

В крупном проекте специалисты могут работать в разных программных продуктах.

Поэтому важное значение имеет возможность передавать информацию между системами.

Для этого используются открытые форматы обмена и согласованные правила работы.

Однако при передаче модели часть специальных данных может интерпретироваться по-разному.

Поэтому обмен необходимо проверять, а не считать его полностью автоматическим.

Зачем нужен BIM-координатор

При большом количестве разделов должен быть специалист или команда, отвечающие за организацию информационного процесса.

Задачи могут включать:

• проверку структуры моделей;
• сбор сводной модели;
• контроль координат;
• проверку коллизий;
• управление версиями;
• организацию обмена;
• контроль выполнения требований к модели.

При этом BIM-координатор не заменяет главного архитектора, реставратора или инженеров.

Он отвечает именно за организацию цифрового взаимодействия.

Когда BIM для ОКН особенно полезен

Технология наиболее оправданна для:

• крупных исторических зданий;
• сложных архитектурных ансамблей;
• объектов с большим количеством инженерных систем;
• масштабных проектов приспособления;
• объектов со сложной геометрией;
• проектов с большим количеством участников;
• зданий, которые планируется длительно эксплуатировать после реставрации;
• проектов, где требуется цифровой мониторинг.

Когда сложная BIM-модель может быть избыточной

Для небольшого локального ремонта создание подробной информационной модели всего памятника может быть экономически неоправданным.

Например, если задача заключается только в реставрации небольшой локальной зоны фасада, необходимые сведения иногда эффективнее оформить традиционными обмерами, чертежами и картограммами.

То есть применение ТИМ должно определяться задачей, а не желанием использовать модную технологию.

Основные ошибки при использовании BIM на объектах культурного наследия

К типичным ошибкам относятся:

• считать BIM обычной 3D-визуализацией;
• моделировать историческое здание как идеальную новостройку;
• выравнивать фактические деформации ради удобства модели;
• создавать максимальную детализацию без практической необходимости;
• считать облако точек готовой BIM-моделью;
• не разделять существующие и проектируемые элементы;
• вносить в модель неподтверждённые сведения как факты;
• ожидать автоматического определения исторической ценности;
• считать автоматический подсчёт объёмов полностью точной реставрационной сметой;
• не организовывать контроль версий;
• не проверять обмен данными между программами;
• создавать модель отдельно от основной проектной документации;
• не актуализировать данные после изменений на строительной площадке.

Как организовать BIM/ТИМ-проектирование ОКН

Общую последовательность можно представить следующим образом.

1. Определить цели использования ТИМ

Сначала необходимо понять, какие задачи должна решать модель.

2. Собрать исходные данные

Обмеры, архивные материалы, обследования, сканирование и другие сведения.

3. Определить необходимую детализацию

Она должна соответствовать задачам проектирования.

4. Создать модель существующего состояния

С учётом фактической геометрии памятника.

5. Структурировать историческую и техническую информацию

Определяется, какие сведения необходимо хранить непосредственно в модели.

6. Разработать проектные решения

Архитектурные, конструктивные и инженерные разделы работают совместно.

7. Создать сводную модель

Проверяется пространственная координация.

8. Выполнить анализ коллизий

Выявляются проблемные пересечения.

9. Подготовить необходимую проектную документацию

Модель становится источником и инструментом подготовки материалов, но не заменяет установленный состав документации.

10. Организовать управление версиями

Все участники должны работать с актуальными данными.

11. Использовать модель при реализации проекта

При необходимости — для уточнения и координации решений.

12. Актуализировать информацию по фактически выполненным работам

Если такая задача предусмотрена проектом.

13. Передать модель для дальнейшего использования

Например, для эксплуатации и мониторинга.

BIM не заменяет научно-проектную документацию

Информационное моделирование — технология организации проектной информации.

Оно не отменяет:

• историко-архивные исследования;
• натурные исследования;
• инженерное обследование;
• разработку проектных решений;
• сметную документацию;
• необходимые согласования;
• экспертные процедуры в предусмотренных случаях;
• авторский надзор;
• научное руководство.

BIM становится эффективным только тогда, когда встроен в профессиональную систему проектирования и сохранения объекта культурного наследия.

BIM не гарантирует отсутствие ошибок

Ещё одна распространённая формулировка — «BIM исключает ошибки проектирования».

Это неверно.

Технология позволяет раньше обнаружить часть несоответствий и улучшить координацию.

Но ошибка может появиться из-за:

• неверных обмеров;
• плохого обследования;
• неправильно введённых данных;
• ошибочного проектного решения;
• устаревшей версии модели;
• неверной интерпретации исторического элемента.

Если в модель внесена неправильная исходная информация, технология не только не исправит её автоматически, но может распространить ошибку на связанные чертежи и расчёты.

Экономит ли BIM деньги

Потенциально — да, особенно на крупных и сложных проектах.

Экономический эффект может возникать за счёт:

• раннего обнаружения коллизий;
• более точной координации;
• уменьшения количества переделок;
• удобной работы с объёмами;
• снижения количества противоречий между разделами;
• повторного использования информации.

Но создание качественной модели само требует ресурсов.

Для небольшого проекта затраты на сложную цифровую модель способны превысить получаемую пользу.

Поэтому экономический эффект необходимо оценивать применительно к масштабу объекта.

Сокращает ли BIM сроки проектирования

Не обязательно на первом этапе.

Создание структурированной модели исторического объекта может потребовать значительного времени.

Особенно если здание:

• имеет сложную геометрию;
• плохо документировано;
• неоднократно перестраивалось;
• содержит большое количество декора.

Преимущество чаще проявляется в последующих стадиях — при внесении изменений, координации, выпуске связанных материалов и дальнейшем использовании данных.

Почему BIM особенно ценен при большом количестве изменений

В сложном реставрационном проекте изменения неизбежны.

Например, корректировка планировки может затронуть:

• архитектуру;
• электроснабжение;
• вентиляцию;
• пожарную безопасность;
• водоснабжение.

При хорошо организованном информационном процессе легче понять, какие разделы необходимо обновить вслед за изменением основного решения.

Перспективы ТИМ и HBIM в сохранении культурного наследия

Основное направление развития заключается не в создании всё более реалистичных 3D-картинок.

Гораздо важнее становится интеграция разных типов данных.

Информационная модель может связываться с:

• лазерным сканированием;
• фотограмметрией;
• результатами обследований;
• историческими базами данных;
• геоинформационными системами;
• мониторингом;
• эксплуатационной информацией.

В результате формируется не просто модель здания, а цифровая система знаний о памятнике.

Итог

BIM и технологии информационного моделирования дают проектировщикам мощный инструмент для работы с объектами культурного наследия.

Их главная ценность заключается не в возможности создать красивую трёхмерную модель, а в координации большого количества взаимосвязанных данных.

При проектировании ОКН информационная модель помогает:

• работать с фактической геометрией существующего здания;
• связывать архитектурные, конструктивные и инженерные разделы;
• выявлять пространственные коллизии до начала производства работ;
• сравнивать варианты проектных решений;
• систематизировать сведения об элементах здания;
• получать количественные данные;
• управлять изменениями;
• сохранять информацию для дальнейшей эксплуатации и мониторинга.

При этом BIM не определяет историческую ценность памятника, не заменяет обследования и научные исследования и не принимает реставрационные решения вместо специалиста.

Особенно важно не превращать историческое здание в искусственно идеальную цифровую модель. Фактические деформации, разные периоды строительства и нестандартные элементы являются частью реального объекта и могут иметь принципиальное значение для проектирования.

Поэтому лучший результат даёт сочетание современных цифровых технологий с профессиональной реставрационной практикой.

ТИМ должна помогать специалисту лучше понимать и координировать проект, а не подменять собой профессиональные исследования и проектные решения.

Для объектов культурного наследия информационное моделирование может использоваться как один из инструментов при разработке проектно-сметной документации.

При интеграции современных инженерных систем особенно тесно технология связана с приспособлением ОКН для современного использования.

Реализация проектных решений на объекте сопровождается авторским надзором и научным руководством, а производственная часть должна быть увязана с профессиональной реставрацией объекта культурного наследия.

Все основные направления проектирования, реставрации и сохранения памятников представлены в разделе объекты культурного наследия.