Informační model budovy en
— Building Information Model Petr Vaněk
Informační model budovy je proces vytváření a správy dat o budově během jejího životního cyklu. Za zkratkou BIM (Building Information Modeling) se skrývá komplexní proces změn. Aby metodika práce na principu informačního modelu budovy byla efektivní, musejí na tento způsob spolupráce přistoupit všichni, kteří jsou součástí návrhových a projekčních procesů, samotné výstavby i správy budovy. en — Building Information Modeling is a process involving the creation and administration of data about a building during its life cycle. BIM contains a complex process of changes. In order to make the methodology of work based on the principle of building information modeling effective, this manner of cooperation has to be adopted by everyone involved in the designing, planning, and construction processes, including the administration of the building.
Pokud se v dnešní době nehovoří o stavebnictví v souvislosti s hospodářskou krizí, diskutuje se o nutnosti stavět šetrně ve vztahu k životnímu prostředí. Úsporné budovy, nízkoenergetické či spíše pasivní stavby, představují aktuální témata. Bylo by přitom fatální domnívat se, že budovy šetrné k životnímu prostředí jsou stavby, které mají pouze optimální tloušťku tepelné izolace. Jde především o stavby, které jsou navrženy v duchu nejnovějších poznatků. Energeticky efektivní koncept s důrazem na zařízení techniky prostředí staveb – vzduchotechniky, zařízení pro vytápění a ochlazování staveb, měření a regulaci – by měl být projektovým týmem řešen (a investorem požadován) již v úvodních fázích investičního záměru. Kvalitní stavbě musí předcházet odpovídající projekt, jehož kvalita není založena na nejnižší ceně projektových prací. Investice do takového projektu a realizace samotné stavby velmi často tvoří „pouhých“ 20 % všech nákladů, které ve skutečnosti stavba během svého života spotřebuje. Pokud je návratnost investice hlavním kritériem celého záměru, zadavatel by rozhodně neměl na přípravě a realizaci stavby zásadním způsobem šetřit. REZERVY STÁVAJÍCÍHO STAVEBNÍHO PRŮMYSLU Stavebnictví jako jedno z klíčových odvětví hospodářství má proti odvětvím ostatním rezervy především v technologickém ohledu. Jako nedostižný vzor je velmi často uváděn automobilový průmysl. Představit si návrh a výrobu automobilů jinak než pomocí toku digitálních dat je dnes téměř nemožné. Naopak stavebnictví stále standardně pracuje s papírovou formou výkresové dokumentace, byť vytvářenou digitálně a mnohdy již sdílenou elektronicky přes notebooky či tablety přímo na stavbě. I když je pásová výroba v mnoha ohledech specifická, stejně jako výroba stavební, technologie a procesy, které zavádí nová metodika práce zvaná Informační model budovy (BIM), dává naději, že by se rezervy ve stavebnictví daly brzy využít k jeho zefektivnění. Počátky současné teorie Informačního modelu budovy sahají až do sedmdesátých let minulého století. Zkratka BIM může být vnímána pouze jako software, jde však spíše o integrovaný proces, jehož uplatnění ve stavební praxi by samozřejmě nikdy nezaznamenalo takový pokrok, nebýt inovací v oblasti informačních technologií.
72
DEFINICE BIM si lze představit jako informační databázi, která v sobě zahrnuje veškerá data od návrhu, výstavby, správy budovy a případné rekonstrukce až po její demolici, tedy veškeré informace využitelné během celého životního cyklu budovy. Do této informační databáze přispívají svým dílem všichni účastníci stavebního procesu. Pokud by jeden z článků stavebního procesu odmítl sdílet jím vytvořené informace, metoda BIM, jež je postavena právě na spolupráci, nebude fungovat. Mnohdy bývá mylně (i v odborných kruzích) za Informační model budovy považován samotný 3D virtuální model budovy. BIM je ve své podstatě databáze informací o budově a 3D model je pouze jedním z mnoha možných způsobů interpretace těchto informací. 3D model je bezpochyby užitečný výklad BIM modelu pro architekta, avšak další účastníky stavebního procesu mohou zajímat z jejich pohledu jinak podané informace. Zatímco architekta spíše zajímá prostorový 3D model (a z něj interpretované perspektivy, půdorysy, řezy, pohledy ad.), rozpočtář si data z informačního modelu budovy raději načte do tabulkového procesoru, investora pak kromě architektonického vyznění objektu bude zajímat také podlahová plocha či celkové náklady na realizaci stavby, harmonogram výstavby, čerpání prostředků během ní apod. Zásadní výhodou tohoto principu spolupráce a přístupu k informacím o budově by měla být spolupráce beze ztráty dat. 1.0, 2.0, 3.0 A 4.0 BIM je podle Denise Nealeyho a AIA National Convention možné klasifikovat na základě úrovně naplnění datového modelu informacemi, které se postupně přidávají jako další parametry. BIM 1.0 – Vizualizace a výkresy. Automaticky generované výkres zajišťují preciznost a bezchybnost dokumentace, jež však v dalších úrovních BIM spolupráce pomalu ztrácí na důležitosti. Do popředí se dostává využití 3D modelu a možnost jeho vizualizace nejen na úrovni architektonické. Svou roli hrají také vizualizace technologických celků, konstrukčních detailů či prototypování detailů konstrukčních řešení. BIM 2.0 – Analýzy. Fáze navazující na vlastní 3D model (geometrii objektu) umožňuje provádět nad modelem analýzy, které mohou usnadnit energetické výpočty, hodnocení trvale udržitelného rozvoje užívání budovy či počítat skóre pro certifikace zelených budov. Ačkoli jsou tyto analýzy v současné době spíše jednosměrným procesem od objemových dat k jejich výsledkům, časem nelze vyloučit alespoň částečně automatizované zpětné korektury hmotového návrhu na základě analýz. BIM 3.0 – Simulace. Simulace v budoucnu umožní, kromě dnes již reálných ilustrací nákladových a časově plánovacích fází, zohlednit více dílčích analýz do jednoho celku a chování budovy následně sledovat interaktivně a ideálně v reálném čase. BIM 4.0* – Užívání. Finální data odpovídající skutečnosti po realizaci stavby jsou aplikována ve fázi užívání s doplněním modelu o datové struktury význačné pro tuto fázi (například správa majetku či nájmů, správa prostor, správa inventarizace movitého majetku). X
ERA21 #06 2012 Laboratoř Rusko
BUDOVA (B) Nasazení informačního modelu budovy jako nové metodiky práce je obecně platné a může reprezentovat jakoukoli stavbu. Uplatní se nejen v segmentu pozemních staveb, ale také třeba v dopravním stavitelství, vodohospodářství i stavitelství speciálním. INFORMACE (I) Jde o práci s informační databází, o využití relevantních informací o stavbě v různých etapách jejího životního cyklu „od návrhu až po demolici”. Cílem je komunikace (všech účastníků v projekčních činnostech, při výstavbě i správě), ideálně bez nutnosti duplikování či dokonce ztráty dat. MODELOVÁNÍ (M) Samotný model nebo modelování jsou pro vysvětlování principů Informačního modelu budovy příliš úzce vymezené a vlastně až zavádějící. Proto je možné interpretovat „M“ do následujících kategorií. Modeling – model, modelování. Návrh stavby, koncepční projektové práce, aktualizace projekčních dat v informační databázi tak, aby aktuální data o stavbě byla přístupná (dle rolí a práv) všem účastníkům stavebního procesu. Management – řízení podniku, projektu. Management je v souvislosti s BIM skloňován velmi často v případě řízení zakázky ze strany generálního dodavatele stavby, jeho dodavatelů či subdodavatelů. Mobility – mobilita, přenositelnost. Vzdálený přístup k centrálně uloženému datovému modelu a jeho interpretace lze s výhodou využít díky nejnovějším trendům a technologiím z oblasti přenosných zařízení. Přístup k digitálním datům přes mobilní telefony, tablety či notebooky umožňuje mít k dispozici vždy aktuální data v pravou chvíli na správném místě. Maintenance – údržba, správa nemovitostí. Využití databáze informací o budově vytvořené během projekce a výstavby nekončí kolaudací objektu, ale naopak teprve nachází uplatnění během jedné z nejdelších etap životního cyklu stavby – při její správě a údržbě. Z pohledu investora se jedná o nejzásadnější výhodu, motivační faktor hovořící jednoznačně pro zavedení BIM. Money – peníze, finance. Nedílnou součást ekonomického návrhu a fungování budovy tvoří její rozpočet, což platí dvojnásob v případě veřejných zakázek. PARAMETRY INFORMAČNÍHO MODELU BUDOVY 2D – dvourozměrné informace, práce v ploše 3D – práce s prostorem (šířka, délka, výška) 4D – 3D v čase (fázování, etapizace výstavby) 5D – čas a peníze – náklady na projekt (odhad nákladů) 6D – energetická náročnost (energetické analýzy) 7D – řízení životního cyklu (investor/facility management)
NÁSTROJ BIM princip se postupně prosazuje hlavně proto, že dnešní softwarové nástroje již dokážou efektivně interpretovat data z Informačního modelu budovy a respektovat specifické požadavky pracovních postupů ve stavebnictví (různý model pro různé profese odvozený z jedné BIM databáze, respektování ochrany autorských práv ad.). S tím souvisí také možnost vzájemné komunikace pomocí otevřeného souborového formátu IFC (The Industry Foundation Classes), který je vyvíjen mezinárodní organizací buildingSMART. IFC je otevřený, na vývojářích programů nezávislý souborový formát, který s sebou nenese pouze informace o prostorových vazbách (3D model), ale též dovoluje ke každému stavebnímu prvku přiřadit další potřebné a užitečné informace, jako jsou například typ výrobku, jeho výrobce či cena. BIM spolupráce není postavena na existenci jediného univerzálního programového vybavení. BIM datová komunikace mezi jednotlivými účastníky stavebního procesu je nastavena tak, aby k informacím o budově mohli přistupovat všichni – jak architekti, stavební inženýři, projektanti inženýrských sítí nebo statici, tak stavební firmy, investoři, developeři či správci budov. Díky otevřenému IFC je zajištěna obousměrná komunikace mezi spolupracujícími uživateli různých softwarových řešení. Že se nejedná jen o krátkodobý pokus o nalezení společného formátu souborů, dokazuje i aktivita ISO, neboť formát IFC je standardizovaný, dokumentovaný a je součástí ISO norem. SPOLUPRÁCE Pro naplnění principu práce metodou BIM existují již dnes efektivní softwarové nástroje. Avšak, jak bylo zdůrazněno v úvodu článku, BIM je závislý především na vůli spolupracovat. Na spolupráci všech účastníků stavebního procesu, na sdílení dat a informací v rámci konkrétního projektu. Nastavení této spolupráce nebude jednoduché, stejně jako přijetí nové metody BIM do zavedeného systému práce fungující architektonické či projekční kanceláře. Zahraniční příklady ukazují, že BIM se s úspěchem prosazuje také na legislativní úrovni. Jeho používání ve Finsku, Švédsku, Norsku, Dánsku, Holandsku či Velké Británii má potenciál být součástí zákona o zadávání veřejných zakázek, a vést tak k jejich větší transparentnosti. Všechny otázky ohledně informačního modelu budovy sice v současné době ještě nejsou jednoznačné, vůle ke spolupráci, která je podstatou BIM, však může být prvním krokem k jejich zodpovězení. * Některé zdroje uvádějí pod označením BIM 4.0 tzv. direct to fabrication (digital to fabrication nebo design to production), jež je logickou snahou dostat digitální data virtuálního prototypu budovy přímo do výrobního procesu.
PROCES Při uvažování o přechodu na BIM je zásadní si uvědomit, že se nejedná pouze o nainstalování nového softwarového řešení, ale o zásadnější změnu v systému práce. U nasazení BIM softwaru jde o určitou změnu v myšlení, pracovních postupech a návycích, jež ve své podstatě vede k nové metodice práce. Tento mentální přechod je často přirovnáván k přechodu od rýsovacích prken k projektování prostřednictvím počítačů (CAD). U přechodu z rýsovacích prken na počítačové CAD systémy se však změnil pouze nástroj, kterým výkresová dokumentace vznikala. Důsledně aplikovaná metodika BIM potom generuje tuto dokumentaci pouze z nostalgie jako víceméně vedlejší produkt.
1
74
ERA21 #06 2012 Laboratoř Rusko
BIM jako proces; zdroj: archiv autora.