Проблемы внедрения BIM технологий

На сектор услуг приходится 20% потребления энергии в России, при этом правительство России поставило перед собой цель сократить выбросы CO2 как минимум на 36% от уровня уровнями 1990 года к 2050 году. Одним из средств достижения этой цели является прогнозируемое повышение энергоэффективности во всей отрасли архитектуры, проектирования и строительства за счет снижения спроса на энергию в зданиях. Однако для этого необходимо облегчить как эффективное проектирование, так и эксплуатацию. Недавний постановление Правительства Российской Федерации от 05.03.2021 № 331 "Об установлении случая, при котором застройщиком, техническим заказчиком, лицом, обеспечивающим или осуществляющим подготовку обоснования инвестиций, и (или) лицом, ответственным за эксплуатацию объекта капитального строительства, обеспечиваются формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства", способствует достижению этой цели, стимулируя развитие эффективных зданий за счет улучшения координации проектирования и управления проектной и эксплуатационной информацией. Применение BIM к большинству аспектов проектирования и эксплуатации зданий было подробно изучено с момента его появления в качестве обобщающего термина для обработки данных, описывающих здание. Не в последнюю очередь это касается проектирования, моделирования и оптимизации зданий, где тенденции публикаций показывают экспоненциальный рост в последние годы по теме BIM и производительности зданий. В отрасли, которая все еще пытается закрыть признанный разрыв в производительности между прогнозируемыми и измеренными характеристиками здания, методы помощи в этом процессе поощряются, и где BIM удобно присутствует в качестве платформы для их разработки. Ученные определили оценку производительности и моделирование как цель приложения BIM, при этом управление энергопотреблением является растущей тенденцией в этих областях. Напротив, его применение для управления производительностью здания во время эксплуатации ограничено в пользу оптимизации процессов, запросов и извлечения информации. Большое внимание уделяется эффективной передаче информации, пригодной для использования в управлении объектами, посредством определений представлений моделей и экспорта из проектных моделей, поддерживаемых развитием форматов открытого обмена. Хотя это полезно и необходимо для эффективного управления зданием и его системами доступность информации не обязательно означает, что информация будет использоваться, и не гарантирует эффективного управления производительностью. Моя статься направлен на выявление препятствий на пути к увязке BIM с управлением производительностью зданий. Разработка метода связывания BIM и отслеживаемых данных о производительности следует за строительством через передачу, занятие и ввод в эксплуатацию. В документе утверждается, что атрибуция данных в среде BIM, основанной на проектировании, должна быть такой, чтобы конечный пользователь мог получить доступ к ней и использовать ее в сочетании с не интегрированными источниками данных, и демонстрируя новый метод связи BIM и данных о производительности здания для использования в изучении операционной эффективности. В последующих разделах рассматривается текущая работа в этой области и описывается тематическое исследование, в котором создается связь между BIM и производительностью. Принятое определение BIM — это систематический процесс управления и распространения целостной информации, генерируемой в процессе разработки и эксплуатации проекта здания. Несколько определений того, что это означает, доступны для BIM в различных контекстах, в основном описывающих обмен, интерпретацию и использование метаданных, окружающих модель САПР, поддерживая множество функций для различных заинтересованных сторон в процессе строительства и эксплуатации. Сокращение разрыва между прогнозируемыми и фактическими характеристиками здания — это область, в которой было приложено много усилий. Я предполагают, что частые энергетические аудиты и непрерывный ввод в эксплуатацию могут оптимизировать операционную эффективность.

Драйверы и препятствия для более широкого внедрения

Обнаружили, что использование BIM для обеспечения эффективного сотрудничества между разделами проектирования является основной движущей силой его принятия, с постановлениями и стратегиями, направленными во всем мире на повышение производительности отрасли. Побочным продуктом этого, как ожидается, станет создание более эффективных зданий в результате увеличения оптимизации проекта посредством исследования и оценки вариантов. Применение BIM для управления производительностью зданий сталкиваются с проблемами интеграции BIM с рабочими информационными средами. Обобщая свои выводы в контексте деятельности по управлению финансовыми ресурсами первыми препятствиями, стоящими перед эффективным применением, являются:

• Ограниченная координация между проектировщиком и оператором при определении предоставления данных для поддержки оперативного управления;
• Стандарты управления информацией при эксплуатации зданий отстают от стандартов при проектировании зданий;
• Отсутствие реальных случаев демонстрации BIM-приложения в воспроизводимой форме;
• Отсутствие подробного руководства о том, как лучше всего использовать BIM для поддержки текущей оптимизации производительности здания.

Разрыв между исследованиями и практикой внедрения BIM в «реальных» случаях, свидетельствует о проблемах, с которыми сталкиваются операторы зданий при оптимальном использовании инструментов и данных, доступных им в настоящее время.

BIM и оптимизация производительности

Применение BIM для управления информацией о характеристиках здания как во время проектирования, так и во время эксплуатации является потенциальной конечной целью его использования после строительства. Это должно приносит пользу конечному пользователю зданий за счет сокращения ошибок, сроков выполнения работ и затрат при проектировании и строительстве; однако практическое применение в оптимизации энергетических характеристик зданий менее распространено.

Во время проектирования

На стадии проектирования можно использовать информацию, хранящуюся в среде BIM, в первую очередь, используют функции взаимодействия, поддерживаемые моделированием в общей среде проектирования, поддерживая повторное использование информации для уменьшения дублирования данных в инструментах моделирования различных дисциплин., демонстрируют использование BIM таким образом, что побуждает к разработке методов обмена между BIM и инструментами моделирования энергетической эффективности, а также к анализу прогнозируемой производительности, используя BIM в качестве платформы для сбора информации для проектирования и оптимизации зданий. Впоследствии вероятность несоответствия производительности также увеличивается из-за сложности точного моделирования.

Во время эксплуатации

Большинство примеров BIM, используемых для управления эксплуатационными энергетическими характеристиками, обычно основаны на моделировании, мониторинге для прогнозирования эксплуатационных характеристик и выявления отклонений от прогнозов. Переход от проектирования к эксплуатации является решающим периодом для ознакомления пользователей с новыми системами и их использованием, что позволяет повысить эффективность эксплуатации здания. Неэффективная передача обслуживания может увеличить потребляемую энергию и недовольство жильцов, где BIM может использоваться для улучшения существующих процессов.

Управления данными

Применение BIM в качестве платформы управления информацией зависит от его способности хранить и структурировать информацию. Было показано, что моделирование объектов и атрибуция метаданных позволяет создавать наборы данных, используемые при управлении активами после строительства. Та же среда, объединяющая несколько проектов дисциплин, также использовалась для хранения информации об обслуживании, для хранения документации по эксплуатации системы и демонстрации BIM как среды, через которую можно было бы получить доступ к метаданным и обменяться ими.

От отрасли только недавно потребовали применять методы, используемые при работе с базами данных, для обработки больших объемов информации. Такие концепции широко применялись к информационным архитектурам в середине 1990-х годов, распространяя инфраструктуру данных, лежащую в основе информационного века, теперь применяются для построения с помощью анализа больших данных и BIM. Доступ к разрозненной информации из широкого диапазона источников может быть достигнут через протоколы обмена (применяемые через схему Industry Foundation Class (IFC)), где реляционные системы полагаются на промежуточное программное обеспечение для поддержки интерпретации определенных функций и эффективное использование связанной информации. Но взаимосвязь данных как во время проектирования, так и во время эксплуатации является сложной задачей из-за технических трудностей при связывании разрозненных систем и требований общих стандартов. В отличие от доступности информации, описывающей новые здания, спроектированные с использованием BIM, большинство зданий, для которых можно было бы улучшить производительность, были спроектированы и построены до использования 3D-моделирования. В них отсутствуют комплексные модели, необходимые для поддержки инструмента управления эффективностью. Для усовершенствованного управления производительностью BIM в этой области требуются дальнейшие рекомендации, помимо управления активами и обслуживания, моделирования и обнаружения неисправностей.

Дополнительные форматы для хранения информации о зданиях вне сред BIM включают Green Building XML (gbXML), который представляет собой открытую схему для информации из BIM, которая должна интерпретироваться инструментами моделирования энергопотребления. Это также можно рассматривать как мост между двумя областями моделирования и работы с возможностью включения в нее характеристик временных рядов. Однако он также сталкивается с ограничениями из-за своего формата «плоского файла», который не может учитывать объем данных, генерируемых во время оперативного управления зданием.

Прогнозирование эффективности и атрибуция

Прогнозируемые данные о характеристиках здания в основном были получены до разработки проекта; техническим заданием, которому проектируемое здание должно соответствовать. Метаданные пространства и системы, описывающие рабочие характеристики, такие как максимальное ожидаемое освещение, обогрев, охлаждение и малые энергетические нагрузки для каждого помещения, были взяты из моделируемой модели производительности и отнесены к соответствующим пространственным объектам. В этом процессе использовались скрипты, написанные на Dynamo. интерпретировать выходные данные моделирования, используя имена пространств в качестве общих атрибутов для координации и передачи. Revit использовался для доступа к данным в частичных моделях и впоследствии был выбран в качестве платформы для хранения данных о производительности проекта здания с использованием его расширяемых возможностей атрибуции метаданных, обычно используемых для этих средств.

Возможности заинтересованных сторон

Способность лиц, ответственных за эксплуатацию здания, взаимодействовать с информацией, хранящейся в нетрадиционных форматах, и разбираться в ней, влияет на потенциал этого человека улучшить характеристик здания. Если понимание здания является первым шагом в его оптимизации, использование специалистов, обладающих навыками интерпретации информации и четкой передачи ее тем, кто может вносить оперативные изменения, является логической необходимостью. Предоставление информации без передачи методологии, в которой она была создана, является предметом пристального рассмотрения при внедрении BIM. Проектировщики, предоставляющие эту информацию, должны сделать ее доступной без потери своей интеллектуальной собственности, так же как пользователи этой информации не должны неверно истолковывать замысел проекта и неправильно эксплуатировать свое здание.

Эффективность процесса

Методы регистрации и обмена информацией в настоящее время не наилучшим образом поддерживают использование BIM в процедурах, не связанных с проектированием зданий. Сотрудничество между проектировщиком и оператором при передаче ограничивается сезонным вводом в эксплуатацию и обменом базовой информацией на основе документации, созданной без полного учета потребностей конечного пользователя. В передаваемой информации не указывается замысел проекта, что приводит к неправильной интерпретации, в то время как компиляция этого вместе с дополнительными документами, дающими контекст, может облегчить эти проблемы. Например, проектная уставка может указывать на максимально возможное значение, но может интерпретироваться как целевое значение, на которое вводится здание. Отсутствие стандартных методов как для мониторинга производительности, так и для предоставления данных о производительности, содержащих модели BIM, снижает возможность использования BIM в качестве инструмента управления производительностью. По отдельности они могут быть решены с использованием форматов открытого обмена; но, учитывая разнообразие требований, методологий и технологий эксплуатации зданий в строительной отрасли, разработка нового стандарта для такого широкого спектра невозможна. Вместо этого могут быть более подходящими методы взаимодействия с существующими инфраструктурами данных.

Выводы. Управление данными во время проектирования и эксплуатации должно быть более тщательно продумано, чтобы поддерживать их эффективное использование для новых целей, а также возможность использовать их для информирования лучшего управления производительностью здания. Без стандартной формы или временной структуры, затрачиваемое на сортировку и структурирование этих данных, чтобы сделать их пригодными для использования, является слишком долгим и дорогостоящим для эффективного внедрения. Спецификация систем управления данными во время эксплуатации здания должна учитывать доступ к этим данным и обеспечивать эффективную обработку потенциально больших наборов данных. Сектор IT хорошо разбирается в управлении такими задачами, но инженерная отрасль отстает в применении администрирования баз данных для BIM и других платформ сбора данных. Последние протоколы связи предоставляют метод для достижения этого, но их использование среди других новых технологий остается низким. Обсуждаемые ранее причины этого добавляют к существующим проблемам сложности проекта. К ним относятся: предотвращение целостного внедрения новых инструментов и процессов; ориентация на проект, а не на эксплуатирующую организацию, что снижает возможность обмена информация между проектами со сменой участников; и несоответствие между исполнителем и заказчиком. На фоне BIM как стандартного рабочего процесса, мышление проектировщиков и операторов должно измениться и адаптироваться к влиянию новых технологий на их роли. Во время проектирования и владельцы зданий должны руководствоваться своими ожиданиями в отношении доставки информации, в то время как проектировщики должны обладать навыками для выполнения этих требований. Помимо простой передачи моделей и файлов, необходимо также определить ответственность за их содержание, без чего зависимые системы и понимание того, как работает здание, становятся неэффективными. Широкое применение BIM для целей, не связанных с разработкой дизайна, вряд ли произойдет без соответствующих и связанных стандартов для управления информацией в тех областях, к которым он применяется. Устранение выявленных здесь препятствий упростит этот процесс и позволит более эффективно использовать проектные и эксплуатационные данные в текущем управлении производительностью. Остается вопрос: как можно стандартизировать информацию, описывающую характеристики здания, таким образом, чтобы автоматическое применение инструментов давало точное представление о том, где используется энергия? И как это можно поддержать в контексте среды общих данных с использованием BIM?