Skrótowiec BIM, pochodzący od słów Building Information Modelling jest ideą skupiającą w jednym miejscu uwagę wszystkich uczestników procesu budowlanego biorących udział w projekcie. Technologia BIM wspomaga przeglądanie oraz przetwarzanie informacji. Osoby zaangażowane w projekt mogą śledzić jego przebieg oraz analizować go z różnej perspektywy, jednocześnie posiadając szerszy i bardziej dokładny obraz. Wielobranżowy model BIM jest sercem projektu. Odpowiednia interpretacja i zrozumienie projektu, a także współpraca wszystkich stron (Inwestor, Projektant, Wykonawca) na każdym etapie inwestycji przyczynia się do zwiększenia jakości dokumentacji oraz zmniejszenia ryzyka związanego z przekroczeniem założonego czasu inwestycji.
W poniższym artykule opiszę moje obserwacje odnośnie różnic w pracy na projektach realizowanych metodą tradycyjną (bazująca na płaskiej dokumentacji) oraz opartych na modelu BIM. Mówiąc prosto: CAD vs BIM. Obserwacje będę bazował na doświadczeniu zdobytym w pracy na projektach infrastrukturalnych na terenie Norwegii w latach 2014-2019.
Spis treści
1. CAD vs BIM: PROJEKTOWANIE
METODA TRADYCYJNA (RYSYNKOWA)
W wielu biurach projektowych nadal można spotkać się z dokumentacją techniczną wykonywaną przy użyciu oprogramowania CAD (np. AutoCad, Macrostation). Projektowanie CAD to nic innego jak kreślenie projektu w formie cyfrowej. Opracowania takie jak plan zagospodarowania terenu, profil podłużny, profile poprzeczne tworzone są w oddzielnych rysunkach. Brak relacji pomiędzy rysunkami powoduje, że sporządzanie ich jest pracochłonne. W tym ujęciu, każdy z elementów rysunku jest statyczny: gdy chcemy wprowadzić zmianę w projekcie, wymaga to od nas manualnej ingerencji w każdy rysunek z osobna, co wydłuża czas sporządzania dokumentacji oraz zwiększa ryzyko niedokładności. Dodatkowo występuje duża ilość odpadów (papier).
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Tworzenie projektów wspieranych narzędziami BIM daje wiele korzyści. M.in. modelując korytarz drogowy w 3D tworzymy szereg inteligentnych obiektów, które są ze sobą powiązane oraz geometrycznie zależne. Przykładowo, optymalizując geometrię profilu podłużnego, widzimy jak zmiany oddziaływują na inne powiązane elementy. Ponadto oprogramowanie BIM pomaga w zautomatyzowaniu wielu powtarzalnych czynności projektowych. Dzieje się tak dzięki językowi programowania parametrycznego oraz inteligentnym charakterze obiektów. Narzędzia do programowania parametrycznego (Dynamo, Grasshopper), w połączeniu z aplikacjami do projektowania (Civil 3D), dają jeszcze więcej możliwości niż wcześniej. Dzięki zastosowaniu parametryzacji możemy m.in zwiększyć ilość wariantów rozwiązania zmniejszając czas projektowania. Daje nam to możliwość wybrania najbardziej zoptymalizowanego rozwiązania. Obecnie najczęściej używane projektowanie parametryczne stosowane jest w projektach mostowych np. Tekla+Grasshoper.
2. CAD vs BIM: DANE W PROJEKCIE / STRUKTURA PLIKÓW
METODA TRADYCYJNA (RYSYNKOWA)
Dane i informacje są w postaci rysunków dwg, skanów, zdjęć, raportów, listów, rysunków w wersji papierowej. Dane projektowe przechowywane są na dysku lokalnym. Często występuje brak ustalonej struktury folderów, nazewnictwa plików, warstw rysunku lub też numeracji rysunków. Istnieje duże prawdopodobieństwo m.in. pracy na nieaktualnych danych oraz marnowanie czasu na szukanie ostatniej wersji rysunku.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Dane w BIM mają różny format oraz źródło pochodzenia. Dane są m.in. przechowywane na serwerze chmurowym. Odpowiednie nazewnictwo, struktura plików (np. WBS – Work Breakdown Structure) i folderów daje nowe możliwości aktualizacji danych. Przykładowo plik IFC (Industry Foundation Classes), zawierający model drogi (np. 01_d1_1000) przechowywany w odpowiednio nazwanym folderze można bez trudu zlokalizować oraz zaktualizować z pozycji folderu używając odpowiedniego skryptu, który wykonuje całą operację za nas, działając w tle (Navisworks).
W projekcie, w którym obecnie biorę udział, wykorzystywana jest technologia RPA, (Robotic Processs Automation). Pozwala ona zaoszczędzić m.in. 40 h tygodniowo podczas eksportu danych oraz aktualizacji modelu. Pliki IFC są eksportowane prosto z oprogramowania bez ingerencji projektanta, a następnie aktualizowane w głównym modelu wielobranżowym (Navisworks).
To właśnie odpowiednie nazewnictwo oraz struktura plików umożliwiają aktualizację danych oraz ich bezproblemowy przepływ nawet bez dostępu do API (Application Programming Interface).
3. CAD vs BIM: DANE WYJŚCIOWE / SYTUACJA ISTNIEJĄCA
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Dane wyjściowe to najczęściej mapy wektorowe 2D (nadal zdarzają się skany map papierowych) przedstawiające sytuację istniejącą drogową, ewidencję gruntów, sieci uzbrojenia podziemnego oraz naniesione pomiary geodezyjne w charakterystycznych punktach trasy.
Niedokładność danych skutkuje powstaniem dużej ilości odchyłek oraz wzrostem kosztu projektu. Dzieje się tak przez czasochłonne poprawki w projekcie, czy chociażby prace naprawcze na budowie.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Dane wyjściowe są fundamentem pracy wielobranżowej. Surowe dane przedstawiają sytuację istniejącą w postaci punktów, linii, chmur punktów i powierzchni. Produktem używanym do obliczeń modeli branżowych są modele terenu DTM (Digital Terrain Model). Dokładność danych jest zależna od rodzaju projektu. Im bardziej skomplikowany obiekt, tym dane są dokładniejsze. Dane przedstawiają sytuację istniejącą, ale także obejmują model warstw podziemnych. BIM wykorzystuje także dane GIS (Geographic Information System) oraz dane geotechniczne. Tworzenie modeli DTM warstw podziemnych bazujących na odwiertach geotechnicznych jest obecną praktyką w Norwegii. Dodatkowo projekt posiada określony CRS (Coordinate Reference System).
4. CAD vs BIM: KOLIZJE W PROJEKCIE
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Dokumentacja sporządzana w oparciu o płaskie rysunki jest obarczona wysokim ryzykiem występowania kolizji pomiędzy branżami, zarówno projektowanymi jak i istniejącymi. Jest to spowodowane małą dokładnością danych oraz ograniczonymi możliwościami narzędzi wspomagającymi proces sprawdzania kolizji. W dużym uproszczeniu, kolizja zostaje poddana ocenie na płaskim rysunku 2D.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Sytuacja istniejąca oraz nowoprojektowana jest modelowana w 3D. Modele 3D poszczególnych branż oraz model terenu są zestawione razem w jednym wielobranżowym modelu. Model znajduje się w oprogramowaniu umożliwiającym przechowywanie oraz wyświetlanie obiektów w postaci graficznej oraz nie graficznej (np. Trimble Quadri). W początkowej fazie trwania projektu model poddawany jest wizualnej ocenie międzybranżowej. Wraz z zaawansowaniem fazy projektu przeprowadzana jest kontrola konfliktów w odpowiednim narzędziu (np. Navisworks). Możliwość automatycznego wychwycenia konfliktów na etapie projektowania oszczędza pieniądze, czas oraz redukuje roboty naprawcze w końcowym etapie inwestycji.
5. CAD vs BIM: ZGODNOŚĆ OBIEKTU Z PROJEKTEM
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Duży obszar oraz złożoność projektu powoduje, że wiele obiektów jest upraszczana. Budowla nie odzwierciedla obiektu z wersji papierowej w 100%. Przedmiar oraz kosztorys bazujący na dokumentacji rysunkowej posiada wątpliwą jakość. Często mają one charakter poglądowy oraz są następstwem sporych odchyłek wykrytych dopiero na etapie budowy. Istnieje ryzyko pojawienia się niedoszacowanych ilości materiałów na budowie. Duże rozbieżności uniemożliwiają właściwą kontrolę kosztów inwestycji przez osobę zamawiającą oraz kierownika budowy.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Digital twin, czyli bezpośrednio tłumacząc cyfrowy bliźniak jest odzwierciedleniem budowanego obiektu. Model branżowy jest generowany w oparciu o dokładny model terenu (DTM).
Model terenu uwzględnia sytuację istniejącą, ale także model warstw podziemnych. Modele branżowe 3D pozwalają na dokładne oszacowanie robót ziemnych oraz materiałów. Nowoczesne narzędzia mają możliwość generowania raportów oraz zestawienia ilości elementów istniejących, mas ziemnych oraz materiałów.
Kluczową informacją obiektu graficznego jest objętość (SOLID), która z powodu dużego zróżnicowania zostaje upraszczana i nie wykorzystywana w metodzie tradycyjnej.
Ponadto dane cyfrowe są wysyłane bezpośrednio na budowę, a maszyny posiadające odpowiednie systemy przetwarzania informacji „budują po ścieżce” (np. równiarka formuje nasyp drogowy).
6. CAD vs BIM: SPRAWY ADMINISTRACYJNE
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Projektant ma wpływ na techniczną część projektu, w kontekście czasu jego realizacji. Inne składowe dokumentacji projektowej, takie jak sprawy administracyjne, uzgodnienia, pozwolenia, zależne są od funkcjonowania urzędów oraz kompetencji interesariuszy. Czas potrzebny na załatwienie pozwoleń, papierologii różni się od obszaru, w których projektant świadczy usługi. Osoby kompetentne w projekcie są kluczowe.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Idei BIM przyświeca cel zaangażowania w projekt osób odpowiedzialnych za sprawy administracyjne od samego początku trwania inwestycji.
Bardzo dobrze odbywa się to w Norwegii, gdzie administracja publiczna jest aktywnym członkiem całej inwestycji. Administracja w postaci organizacji Nye Veier ma wgląd w procesy projektu, przez co może podejmować decyzje szybciej i sprawniej, co skraca czas realizacji przedsięwzięcia. Specjaliści branży pracujący w administracji znający BIM to klucz do sukcesu.
7. CAD vs BIM: STYL WYDRUKU
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Niejednokrotnie czas potrzebny na przygotowanie arkuszy rysunkowych przewyższa czas poświęcony na znalezienie właściwego rozwiązania projektowego. Takie elementy jak grubości linii, kolory, opisy, nazwy warstw, czcionki, skala, tabele są ustalane według preferencji. Łatwo o zaniedbanie standardów. Ponadto każda firma posiada swój własny styl wydruku. Brak spójnych wytycznych w jaki sposób powinna wyglądać dokumentacja papierowa utrudnia interpretację osobie zamawiającej oraz kierownikowi budowy.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Zarządzanie stylami wydruku to ogromna zaleta stosowania oprogramowania BIM. Program działający w środowisku BIM posiada gotowe ustandaryzowane szablony, które można dostosować do swoich potrzeb. Możemy zmieniać kolor, teksturę obiektów 3D, ale także wygląd linii, czy punktów. Informacje graficzne są powiązane z obiektem, dlatego w przekroju poprzecznym tego obiektu również zobaczymy teksturę (wycinek w przekroju) Oszczędza nam to czas choćby na szrafowaniu powierzchni w rzucie 2D.
Trend pokazuje, że dokumentacja rysunkowa wkrótce zniknie z obiegu. Jednakże, gdy zajdzie taka potrzeba to kilkoma kliknięciami jesteśmy stanie wygenerować całą dokumentację rysunkową w odpowiedniej skali oraz przeglądać ją w formie cyfrowej z poziomu tabletu. (Novapoint)
8. CAD vs BIM: KOMUNIKACJA W PROJEKCIE
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Komunikacja między osobami w projekcie w większości przypadków zachodzi drogą mailową. Duża liczba niestandardowych wiadomości. Kontakt jest izolowany oraz asynchroniczny. Poprzez brak odpowiedniego przepływu informacji dochodzi do pomyłek w projekcie, co zwiększa ryzyko późniejszych poprawek.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Dzięki pracy na jednym modelu wielobranżowym wszystkie osoby w projekcie mogą komunikować się wewnątrz niego używając odpowiedniego narzędzia stworzonego do tego celu.
W celu komunikacji zgodnej z openBIM warto korzystać z formatu BCF (BIM Collaboration Format). BCF zawiera komunikat w postaci zdjęcia (Viewpoint) oraz informacji tekstowej, np. komentarz. Komunikaty są proste w analizie m.in. dzięki odpowiedniemu otagowaniu (np. #droga, #elektro #konflikt). Poprawnie opisane komunikaty można szybko znaleźć i wrócić do momentu przełomowego w projekcie za pomocą osi czasu.
Metodyka AGILE, znana ze świata IT (software development), usprawnia zarządzanie komunikatami w projekcie BIMowym.
Np. komunikat jest traktowany jako wątek. Następnie, wątek od każdej osoby jest zbierany do wspólnego systemu, gdzie każdy widzi wszystkie powstałe wątki oraz przede wszystkim te, za które jest odpowiedzialny (backlog). Wątek (np. “przesunąć rów”) może zostać przydzielony do osoby odpowiedzialnej za model drogowy, a następnie na tablicy KANBAN (Kanban board) przesuwany pomiędzy sekcjami TO DO-IN Progress–QA-DONE.
9. CAD vs BIM: KONSULTACJE BRANŻOWE / DECYZJE W PROJEKCIE
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Konsultacje branżowe odbywają się w oparciu o rysunki w wersji papierowej, na które nanoszone są zmiany, komentarze, itp. Płaski rysunek ogranicza możliwość wychwycenia potencjalnych zagrożeń oraz ryzyk na etapie projektowania. Brak narzędzi oraz odpowiednio przygotowanych materiałów wydłuża czas podejmowania decyzji.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Praca na jednym modelu wielobranżowym oraz zrozumienie zależności między branżami jest fundamentem dla podejmowania decyzji w projekcie. Spotkania wielobranżowe odbywają się w formie sesji ICE (Integrated concurrent engineering). Podczas spotkań wykorzystana jest nowoczesna technologia umożliwiająca wyświetlanie modelu BIM w pomieszczeniu na dużych interaktywnych ekranach. Spotkania przewidują 100% frekwencję osób decyzyjnych w projekcie, w jednym miejscu i czasie. Spotkania odbywają się regularnie, np. co 2 tygodnie z ustaloną agendą, co do minuty. Ważną role pełni tutaj BIM Fasilitator, który prowadzi spotkanie oraz czuwa nad jego przebiegiem. Podczas sesji ICE dokonywane są decyzje kluczowe dla projektu.
10. CAD vs BIM: ZMIANY W PROJEKCIE
METODA TRADYCYJNA (RYSUNKOWA)
Wprowadzanie zmian w projekcie generuje dodatkowy czas. Im bardziej zaawansowana faza projektu, tym koszt zmiany jest wyższy. Praktyką, stosowaną podczas spotkań wielobranżowych, jest lobbowanie rozwiązań projektowych. Doświadczeni projektanci, działający w ten sposób, unikają pracochłonnych zmian w projekcie. Niestety takie sztuczki często przekładają się na wątpliwą jakość dokumentacji, gdyż projektowany wariant nie jest odpowiednio przeanalizowany.
METODA BIM (MODEL CENTRALNY)
Dojrzałość modelu branżowego w ujęciu całego projektu jest analizowana regularnie w oparciu o wskaźnik MMI (z norweskiego: Modell Modenhets Indeks). Wskaźnik MMI uwzględnia dokładny zakres dostarczanych informacji dla każdego modelu branżowego oraz pomaga monitorować postęp prac projektowych/ inżynieryjskich. Jest reprezentowany jako jedna z liczb 100-200-300-350-500. MMI jest połączeniem wskaźników LOD (Level of Development/Detail) i LOI (Level of Information). Dodatkowo uwzględnia informacje takie jak poziom ryzyka (np. poprawna objętość warstwy konstrukcyjnej) oraz obszar stosowania informacji (np. dane do tyczenia, wizualizacja).
Korzystanie z MMI pozwala na lepsze planowanie dostaw i zmniejszenie ryzyka pomyłek poprzez dokładną analizę harmonogramu.
Podsumowanie
Podsumowując moje obserwację, jasno można stwierdzić, że używając tradycyjnych metod projektowania, projektant spędza sporą część czasu na tworzeniu dokumentacji papierowej. Brakuje wspólnego systemu zarządzania informacją. Metoda oraz sposób tworzenia dokumentacji technicznej, wpływa na jakość oraz decyduje o wycenie usług projektowych. Czas realizacji projektu jest uzależniony od obszaru, w którym projektant świadczy usługi. Przeważa stara szkoła projektowa, a projektanci korzystają z tradycyjnego warsztatu wyuczonego na studiach, który niekoniecznie odpowiada obecnym możliwościom rynku.
Ponadto z powyższego zestawienia jasno wynika, że użycie technologii BIM w projektowaniu dróg daje niebagatelne korzyści zarówno dla projektantów, zamawiających jak i innych podmiotów, zaangażowanych w wykonawstwo. Praca z BIM zakłada wykorzystanie najnowszych technologii, które w znacznym stopniu minimalizują czynnik ludzki jako źródło błędu oraz niepotrzebnych kosztów. Nie chodzi tu jednak o wyparcie człowieka z rynku pracy – nowoczesne narzędzia jakie obecnie oferuje technologia maja jedynie usprawniac nasza codzienna prace oraz przyczyniać się do zwiększenia naszej efektywności.
Tradycyjna metoda projektowania jest pierwszym kandydatem do zmiany. Struktura informacji i podział projektu jest kluczowa w kwestii automatyzowania procesów zachodzących w projekcie. Technologia BIM pasuje w różne miejsca, ale nie musi być wykorzystana w 100%. BIM to w 90% procesy, a w 10% narzędzia. Warto skupić się na usprawnieniach w swojej firmie i zacząć stosować określenie BIM jako główna idea sygnalizująca zmiany. Warto wspomnieć również o zmniejszającej się odległości pomiędzy światem IT a budownictwem. Nazywamy to cyfryzacją branży budowlanej, gdzie BIM jest jednym z czynników wiodących.
W kolejnych artykułach skupię się na rozwijaniu poszczególnych aspektów wymienionych powyżej.
