ДГКМ
MASE
ДРУШТВО НА ГРАДЕЖНИТЕ КОНСТРУКТОРИ НА МАКЕДОНИЈА
MACEDONIAN ASSOCIATION OF STRUCTURAL ENGINEERS
ЧК-12
Partizanski odredi 24, P. Box 560, 1001 Skopje Macedonia
Zoran SIMJANOVSKI1, Zoran DELEV2, Tihomir NIKOLOVSKI3 BIM – BUILDING INFORMATION MODELING IN STEELWORK INDUSTRY SUMMARY BIM is a huge buzzword in construction industry (AEC) all over the world, and slowly but surely is also introducing in our engineering encirclement. The term BIM is mentioned in many professional magazines; there are many annual conferences dedicated to this topic; software developers permanently announce their products which are to be used as BIM tools. Obviously, now it is high time for our production, building and other companies as well as construction bureaus to start implementation of information modeling in their activities in order to achieve both greater efficiency in their work and greater competitiveness. But, what is BIM? What is the difference in relation to our former approach? Why should any designer, contractor and investor obligatory accept this concept? The aim of this paper is to try to clarify and answer these questions. Key words: BIM, FIM, information modeling, steelwork industry
Зоран СИМЈАНОВСКИ1, Зоран ДЕЛЕВ2, Тихомир НИКОЛОВСКИ3 BIM – ИНФОРМАЦИОНО МОДЕЛИРАЊЕ НА ГРАДБИ ВО МЕТАЛОПРЕРАБОТУВАЧКАТА ИНДУСТРИЈА РЕЗИМЕ Терминот BIM нашироко почна да се споменува во доменот на градежништвото (AEC) во светот, но полека и сигурно навлегува и во нашето инженерство. Терминот се споменува во многу стручни списанија, на оваа тема се посветени многу годишни конференции, а софтверските компании перманенто ги најавуваат нивните производи кои се користат како BIM алатки. Очигледно, крајно време е нашите производни, градежни и останати фирми и конструкциски бироа да почнат да го воведуваат информационото моделирање во своите активности со цел да постигнат поголема ефикасност и конкурентност во работењето. Но, што е BIM? Коja e разликата во однос на досегашниот пристап? Зошто секој проектант, изведувач и инвеститор мора задолжително да го прифати тој концепт? Целта на ова соопштение е да се обиде да ги разјасни и одговори на овие прашања. Клучни зборови: БИМ, ФИМ, информациски модел, металопреработувачка индустрија 1
Grad.Mech.Eng, System Engineer for IT, FAKOM AD, b.b., Aleksandar Makedonski Blvd, MK 1000 Skopje, zoran.simjanovski@fakom.com.mk 2 Grad.Electr.Eng., Head of IT Department, FAKOM AD, b.b., Aleksandar Makedonski Blvd, MK 1000 Skopje, zoran.delev@fakom.com.mk 3 Prof. PhD, Development adviser, FAKOM AD, b.b., Aleksandar Makedonski Blvd, MK 1000 Skopje, tihomir.nikolovski@fakom.com.mk; tifani@t-home.mk
1.
ШТО Е BIM И ВО ШТО СЕ РАЗЛИКУВА ОД ДОСЕГАШНИОТ КОНЦЕПТ?
Во историјата, а во сеуште голем обем и денеска, проектирањето и конструирањето на објектите изградени од било какви материјали и од било каков вид или намена, секогаш базирало на цртежи на кои се покажувало како тие објекти треба да се изведуваат во одделни фази, се до конечното завршување. Сите тие цртежи базираат на договори и одделни правни рамки, усогласени со различни технички прописи, правилници и стандарди за проектирање и градење, а по завршената изградба, во иста или изменета (дополнета) форма служат за одржување на објектите. Меѓутоа, постојат две суштински ограничувања при користењето на ваквите цртежи: 1) Цртежите се подготвуваат во три проекции (основи, изгледи, пресеци), со соодветни конструктивни и други детаљи што ги прави подложни на грешки кои, најчесто, тешко се откриваат и поправаат, и 2) Цртежите всушност претставуваат множество на линии, геометриски слики и фигури надополнети со текстуални забелешки, кои можат (правилно) да бидат интерпретирани само од одделни лица. Интерпретацијата на таквите цртежи од компјутер / машина не е можна.
Слика 1. Акумулација на знаење во BIM процесот на проектирање BIM овозможува претставување на она што се проектира преку “објекти“ (= елементи, сегменти на некоја одредена целина) кои што, макар само во почетокот, можат да бидат недоволно јасни и не-додефинирани (да се дополнуваат и надградуваат), да бидат општи или специфични, да бидат претставени со фиксни и масивни форми или празни форми (напр. одделна просторија). Но, сите тие со себе ја носат својата геометрија, врските со другите “објекти“ и карактеристики (атрибути). Нивната геометрија може да биде дводимензионална или тродимензионална, апкстрани, концептуални или детаљни. Сите овие “објекти“, склопени заедно, го дефинираат моделот на градбата (но, сеуште не BIM моделот). Ако некој од овие “објекти“ во градбата се измени, или му се промени локацијата, или се интервенира на било кој начин, промените се извршуваат автоматски (би рекле во заднина), насекаде во моделот на градбата. Сосема е јасно дека, во случајов, се работи за 3D проектирање1. Потоа, со помош на BIM алатките за проектирање, можно е да се направат 2D цртежи вo било која проекција, да се изврши котирање, додадат наслови и дополнителни објаснувања, без дополнителни интервенции што, се разбира, се случува практично автоматски, како реакција на софтверот на определена наредба. Сите овие проекции (основи, изгледи, пресеци) воедно се конзистентни – сите “објекти“ имаат насекаде исти 1
Очигледно, 3D проектирањето е многу поблиску до човековото поимање на просторот од “класичното“ проектирање. Нашите професори мака мачеа да не научат, барем во почетокот, како еден 3D простор да се претстави во три проекции. Дури, таквата способност за читање и разбирање на 2D цртежите се сметаше за мериторен, многу значаен квалификатив за сите учесници во градењето, без оглед на нивото на образованието.
димензии, локации, спецификации итн., онака како што се дефинирани дека треба да изгледаат во реалната градба. Конзистентноста на цртежите елиминира многу грешки, дополнително секоја автоматски се пренесува (абдејтира) во моделот и сите цртежи. Модерните BIM алатки за проектирање одат уште подалеку. Тие ги дефинираат “објектите“ параметарски и со сите врски со останатите “објекти“ во моделот. Така, ако напр. се измени објект кој е поврзан со други објекти во моделот, секоја негова промена ќе предизвика промени и во поврзаните објекти. Всушност, параметризираните објекти автоматски се исцртуваат/пресметуваат повторно во согласност со правилата кои во нив се вклучени. Овие правила можат да бидат едноставни – напр. со поместување на некој ѕид, да се помести и прозорец или врата на тој ѕид, но можат да бидат значително покомплексни – напр. детаљ на врска меѓу челичен столб и греда, со промена на концептот на врската, бројот на завртки итн.
Слика 2. Дигитален модел во сите фази 2.
ЗОШТО BIM КОНЦЕПТОТ Е ВАЖЕН И СУПЕРИОРЕН?
Бидејќи 3D “објектите“ се читливи (разбирливи) за компјутерот/машината (така како што сме ги конципирале), сите евентуални конфликти (судири) во просторот можат да се проверуваат автоматски, на моделот. Заради оваа способност, грешките во изведбените цртежи (како и во работилничката документација кај челичните конструкции и генерално, кај сите монтажни конструкции) можат да се избегнат уште во раните фази на проектирањето и, особено, при проектирањето и усогласувањето на проектите на одделни фазни на градењето. На “објектите“ можат да им се доделат атрибути за избор на материјали, компоненти, делови итн. за кои автоматски можат да бидат подготвени налози за нивните нарачки, да се предвидуваат и анализираат трошоците како и да се следи набавката на потребните материјали. Заради се’ ова, како виртуелна претстава за било каква градба, BIM технологијата е далеку посупериорна од цртежите. Во работилничките цртежи внатрешните (субјективни) грешки се значително намалени и дури, практично елиминирани. Ова се повеќе им станува јасно како на инвеститорите, така и на претприемачите и произведувачите, но очигледно е дека мора да им биде јасно и на инженерите и конструкторите1. Пошироката примена на BIM не завршува само на изработка на цртежите, предвидувањето на трошоците, спецификацијата на материјали и откривањето на судири во конструкциите. Бидејќи BIM моделите се читливи за компјутерот/машината, тие стануваат практично и моќно средство за мнофу други (и поинакви) анализи и проверки: енергетска ефикасност, осветлување, акустика итн, а не само за исправноста на проектирањето и/или нумеричките пресметки. Преку (обезбедена) повратна врска, BIM може да го информира проектантот за ефектите на секоја промена и/или за цената на различни конструктивни решенија и конструктивни детаљи (CED = Cost Effective Detailing). Со ова моделите на градбите дозволуваат подобра интеграција на процесите на проектирање, овозможувајќи истражувања еквивалентни на ангажирањето на консултантски 1
Според релевантни податоци, во 2010 год во САД близу 70% од консултантските и изведувачките компании се BIM ориентирани.
тимови во текот на самиот процес на проектирање. Како резултат на ова дизајнерите кои ја користат оваа предност на BIM може да направат дизајни кои досега било невозможно да ги направат, со што ќе понудат подобра услуга. Постојат уште голем број на предности и корист од податоците кои се содржат во BIM кои чекаат да бидат откриени искористени.
Слика 3. Дијаграм на соработка меѓу учесниците во BIM Иако информатичкото моделирање на градбите најпрво започнал да се применува во архитектонското проектирање (како единствен начин да се конструираат згради со необични, футуристички и егзотични форми), се чини дека најголемата исплатливост ќе се добие токму кај едноставните градби. Ибформатичките модели на градбите можат да придонесат да се заштедат средства и време, но и да понудат градби со подобри перформанси и контрола. Потенцијално, на потег се сите страни инволвирани во процесот на градење: проектантите, инженерите, изведувачите, одржувачите, целата индустрија на градежни материјали и производи, како и инвеститорите. Во оваа смисла, BIM наликува на процесите на автоматизација на производството започнат во развиениот свет во 80-тите години од минатиот век, кога најголем број на производители за прв пат го имаат прифатено 3D моделирањето и дигиталното претставување. Промените во производството сеуште еволуираат во процес сличен, но и неразделен од BIM, а тоа е FIM (Fabrication Information Modeling)1.
Сл. 4 Процес на промена на процесот на дизанирање Овие можности вклучуваат и подобрена координација и соработка меѓу учесниците. Проектирањето на една градба, еднаш заради оформување на Идејниот и Основниот проект, а потоа разработка на детални цртежи за производство (работилничка документација) објективно (и споре1
Постојат релевантни показатели дека најдоцна за 5-10 години, FIM концептот целосно ќе се применува во развиениот свет (САД), а тврдите копии на проектна документација ќе бидат непотребни.
дено со BIM) е неефикасно и продуцира загуби во време и материјали. Проектирањето за градење во вистинската смисла на зборот е всушност поинаква форма која го прави проектно-изведбеното спарување многу поефикасно во поглед на трошоците, роковите и, понекогаш, неизбежните судски разврски. 3D моделот е полесен за визуелизација од сите страни инволвирани во процесот, а проектирањето и производството можат да бидат раководени лично или далечински преку алатки за далечинска комуникација виртуелно движејќи се низ 3D моделот. Придобивките кои ги нуди BIM се од огромен интерес за инвеститорите бидејќи барањата за користење на BIM резултираат во намалувањето на трошоците, менувањето на набавките и подобрените перформанси на градбите. Не е без причина кога се тврди дека со примена на BIM може да се менува и подобрува и неколку часови пред неговото предавање на инвеститорот. 3.
ДЕФИНИЦИЈА НА BIM?
Некои моделот на градба, односно она што софтверот за проектирање го креира, го нарекуваат BIM. Всушност претставата на моделот воопшто не е важна, туку важен е процесот на креирање на моделот кој е разбирлив од компјутерот/машината бидејќи тоа отвора неисцрпни можности за понатамошна интеграција и автоматизација на производните процеси. Беше спомнато беше дека моделот на градба е основа за BIM и влијае на BIM процесот. BIM е револуционерен процес бидејќи обезбедува можности да се мигрира од праксата на “кон човек ориентирано производство“ во правец на попродуктивно и помодерно “кон машина ориентирано производство“ со сите придобивки што тој процес ги носи со себе. 4.
BIM ВО ФАКОМ – ЗОШТО СЕ ОДЛУЧИВМЕ
ФАКОМ како компанија од областа на металопреработувачката индустрија се јавува во неколку улоги во BIM процесот: како Проектант, Производител, Изведувач (монтажер) и Одржувач, а во одделни случаи и како Инвеститор. Затоа, сите горенаведени предности и можности кои ги отвора примената на BIM стануваат атрактивни. Бидејќи, придобивките од воведувањето на BIM се изразени (првенствено) во новите градби, но и во сите фази на процесот од идеја, преку реализација до крајот на животниот век на градбата.
Сл. Главни улоги на BIM процесот во животниот век на една градба Во почетокот, основна цел на ФАКОМ беше да се оптимизира процесот на проектирање, со директно влијание (инпут) и на процесите за производство и монтажа на челични конструкции и индустриска опрема. Меѓутоа, по согледувањето на можностите и предностите на BIM и прегледот и анализата на сите софтверски BIM алатки кои се нудеа на светскиот пазар, неговата имплементација прерасна во трајна стратешка определба на компанијата. Ќе наброиме неколку од идеите за унапредување на концептот:
1) Можности за проектирање за најниска можна цена (CED = Cost Effective Design) 2) Можности за проектирање без хартија
3) Производство на челични конструкции и опрема со најширока примена на компјутерски нумерички управувани машини за сечење и дупчење кои произведуваат со минимален отпад
4) Роботизирано производство – примена на роботи за заварување 5) Припрема за транспорт и обележување на произведените делови за наједноставна монтажа 6) Примена на современа метрологија (ласерски инструменти) за виртуелна монтажа, контрола на дозволените производни толеранции и теренски мерења за санации и реконструкции. Сите овие придобивки од имплементацијата на BIM се можни и стануваат реалност заради револуционерноста на BIM/FIM концептот, но пред се’ заради подготвеноста на сопственикот и менаџментот да донесат стратешка одлука за неговата имплементација. Секоја промена е тешка, особено во актуелните економски услови, и мора да помине по трнлив пат но придобивките се повеќекратни и веќе видливи. Станува очигледно дека во модерното градежништво нема друг избор. 5.
НАМЕСТО ЗАКЛУЧОК: ДАЛИ BIM ЌЕ СТАНЕ СТАНДАРД?
BIM алатките се разликуваат од CAD алатките, слично како што логаритмарот се разликуваше од компјутерот, или како што играчките оловни војници се разликуваат од компјутерската борбена игра. BIM подржува симулација на проектирањето во живо, симулација на конструкцијата во живо, т.н. 4D CAD, симулација на животот на градбата во живо, како механички така и организационо и се’ ова е вклучено во BIM. BIM процесите даваат подобри производи, по пониска цена за инвеститорот. Се поголемиот број на истражувања ги покажаа придобивките за корисниците кои применувале информациски модели и BIM технологија. Не треба да се сомневаме дека во догледен период информациските модели на градба и BIM/FIM технологиите да станат стандард за проектирање и градење. РЕФЕРЕНЦИ: (1) Eastman, C., Teicholz, P., Sacs, R., Liston K., (2011) “BIM Handbook A Guide for Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors – Second Edition” (2) AutoDesk, Building Information Modeling, “Removing the Barrier for better business”, http://usa.autodesk.com/building-information-modeling/