Coraz częściej w branży budowlanej można usłyszeć o technologii BIM. Ale co to tak naprawdę za technologia i czemu służy? Czy warto ją zastosować w swojej firmie? Czy to się faktycznie opłaca, czy chodzi bardziej o prestiż i nowoczesność? Spróbujmy to wyjaśnić.
Ewolucja
Studia skończyłem w 2001 r. i pierwsze projekty, które wykonywałem, musiałem rysować ołówkiem. Już po kilku latach rysowałem w AutoCAD. Jaka to była ulga, gdy mogłeś sobie w minutę poprawić cokolwiek i wydrukować kolejny egzemplarz! Było to niesamowicie pomocne przy tworzeniu dokumentacji projektowej. Dosłownie po kilku latach już większość projektów była wykonywana komputerowo.
Technologia 2D CAD (Computer-Aided Design) szybko się rozwijała i w krótkim czasie pochłonęła praktycznie całą branżę projektową. Jednak mimo ogromnego ułatwienia, plik .dwg zawierał tylko elektroniczną wersję wydrukowanego arkusza. Jako projektant instalacji doskonale znam największy ból tej branży – koordynacja międzybranżowa. Skoordynować wszystkie instalacje na płaskim rysunku to bardzo skrupulatny i pracochłonny proces, a każdy błąd może powodować ogromne konsekwencje. Oprócz tego, nadal był problem synchronizacji przekrojów z rzutem. Ponieważ instalacja istniała tylko w głowie projektanta, a rysunek był odzwierciedleniem widoku to i rzuty i przekroje, jak również inne widoki trzeba było bardzo uważnie i prawidłowo narysować.
Wraz z rozwojem technologii CAD oraz procesorów graficznych pojawiła się technologia CAD 3D. To był jeden z przełomowych momentów, ponieważ teraz projektant mógł rysować projektowany obiekt, a nie tylko elektroniczną wersję widoku (arkusza). Technologia 3D CAD otworzyła ogromne możliwości oraz była de-facto fundamentem technologii BIM. Idea tworzenia projektowanego obiektu zmieniła podejście projektanta do rysowania. Teraz projektant mógł skupić się na technologicznych aspektach swojej branży, przekroje w głównej mierze były tworzone automatycznie i problem z aktualizacją widoków został rozwiązany. Oprócz tego znacznie ułatwiała się koordynacja, teraz większość kolizji było widać wizualnie, a w ciągu następnych kilku lat pojawiło się również oprogramowanie, pozwalające wykrywać wszystkie kolizje automatycznie. W końcu praca projektanta zaczęła być przyjemna 😉 Czego by tu jeszcze chcieć!
I faktycznie, jeśli patrzymy tylko z punktu widzenia biura projektowego, to technologia 3D CAD rozwiązuje większość jego problemów. Jednak, zawsze pozostaje to jednak, które kumuluje tą mniejszość, która generuje większość problemów 🙂
A więc, jeśli jednak popatrzymy na projekt z punktu widzenia inwestora, to ta technologia niewiele mu pomagała. Ponieważ urzędy z powodów biurokratycznych wymagały dokumentacji projektowej w wersji papierowej, to głównym przedmiotem umowy pomiędzy inwestorem a wykonawcą był właśnie komplet takiej dokumentacji. I właśnie ona, z reguły była przekazywana następnym uczestnikom procesu budowlanego w kolejnym kroku. Z czasem, każdy kolejny uczestnik prosił inwestora o dokumentację elektroniczną i naturalnie to się zmieniło. Nawet jeśli modele z projektu budowlanego trafiały do wykonawcy projektu np. montażowego lub wykonawczego, między nimi nadal była ogromna przepaść. Modele zawierały głównie geometrię oraz krótkie opisy, nie było tam obliczeń ani danych powiązanych. Często każdy kolejny uczestnik procesu budowlanego dostawał mniej informacji niż poprzedni oraz nie zawsze była ona najbardziej aktualna. Na przykład: projekt montażowy wykonała firma Delta, natomiast montaż oraz dokumentację po-wykonawczą zrobiła już firma Omega, która naniosła zmiany tylko na papierowej wersji dokumentacji, ponieważ była to mała firma i nie miała wykwalifikowanego działu projektowego. Administrator budynku oczywiście otrzyma wersję papierową, lecz w przypadku rozbudowy/przebudowy wykonawca musi już sam sobie zaktualizować modele.
Przestrzeń pomiędzy etapami inwestycji, często dyskwalifikowała wszystkie zalety tej technologii. A nawet na jednym etapie inwestycji w przypadku większej ilości podwykonawców istniały duże problemy techniczne oraz logistyczne.
Prosty przykład: główny projektant wprowadza zmianę architektury, projektant wod-kan zmienia lokalizację pomp zgodnie z nową architekturą i wysyła ten rysunek do automatyka wraz z architekturą, a automatyk po wprowadzeniu zmian wysyła do elektryka, również z podkładem architektury.
Pracowałem kiedyś na projekcie, gdzie takie zmiany otrzymywaliśmy trzy razy dziennie, o 9:00, o 14:00 i o 16:30. Nie było to oczywiście regułą, ale zdarzały się takie projekty.
Teraz wyobraźmy sobie, że po kolejnej x-nastej zmianie architektury projektant wod-kan znowu wysyła zmieniony plik instalacji wodnej do automatyka, lecz tym razem bez załączonej architektury. Zmęczony życiem automatyk odruchowo podpina ostatnią aktualną architekturę ze swojego lokalnego komputera/serwera, ponieważ pojęcia nie ma, że te zmiany spowodowane zmianą architektury. I co się dzieje potem? … Dokładnie, ustawia skrzynkę automatyki w szachcie wentylacji 😉
A dalej idzie reakcja łańcuchowa.
Dlaczego powstały te błędy i kto jest odpowiedzialny? Wszyscy i nikt: projektant wod-kan nie powinien wysyłać podkładów architektury, ale wysyłał bo chciał, żeby było szybciej i sprawniej. Automatyk powinien sam śledzić wszystkie zmiany i na bieżąco aktualizować pliki architektury, ale nie robił tego ponieważ już dostawał od projektanta wod-kan rysunek z architekturą i nie miał czasu na te formalności.
Z własnego ponad 20-letniego doświadczenia mogę stwierdzić, że problemy z komunikacją oraz utrzymaniem procedur potrafią narobić sporo kłopotów w obrębie jednej firmy, a w przypadku kilku lub kilkunastu firm pracujących nad jednym projektem poziom totalnego chaosu może być osiągnięty w mrugnięcie oka.
Z rozwojem technologii internetowych na pomoc projektantom przyszła technologia chmurowa. Główny wykonawca, jako zarządca procesu budowlanego jak również i inwestor, potrzebowali wspólnej przestrzeni, gdzie każdy miałby odpowiedni dostęp do aktualnej dokumentacji. I w tę rolę idealnie wpasowała się technologia chmurowa. Przestrzeń w chmurze była dostępna dla wszystkich podwykonawców, nawet jeśli znajdowały się oni na różnych kontynentach. Pozwalała ona rozgraniczyć dostęp oraz nawiązać wszystkim uczestnikom wspólne reguły działania. Można powiedzieć, że ta technologia była początkiem powstania technologii BIM. A więc przejdźmy do definicji.
BIM (Building Information Modeling) – to technologia, pozwalająca zarządzać aktualną informacją obiektu budowlanego w całym cyklu jego życia, aż do momentu likwidacji.
Kluczowym elementem BIM nie jest sam rysunek 3D, ale informacja. Każdy cyfrowy obiekt w modelu (np. okno, ściana, rura) posiada przypisane dane techniczne, takie jak parametry termiczne, koszt, producent, wytrzymałość czy harmonogram montażu. Dzięki temu model staje się żywą bazą danych dostępną w czasie rzeczywistym dla wszystkich uczestników projektu (architektów, konstruktorów, instalatorów i inwestorów).
BIM to nie tylko oprogramowanie czy standard, ale przede wszystkim proces, który integruje i konsoliduje dane z różnych źródeł oraz umożliwia ich wymianę między różnymi uczestnikami projektu.
Model BIM to cyfrowa reprezentacja obiektu (np. budynku), która zawiera informacje o jego geometrii, materiałach, właściwościach fizycznych i funkcjonalnych.
Centralizowanie informacji, zarządzanie dostępem, automatyczne powiadomienia wszystkich uczestników, system zatwierdzania dokumentów, historia zmian oraz inne możliwości w systemach chmurowych tworzyły nie tylko wspólną przestrzeń dyskową, ale już wspólne środowisko, w którym biło się serce projektu. Tak się pojawiło pojęcie CDE (Common Data Environment).
Przykłady nowoczesnych CDE to:
- Bentley ProjectWise
- Trimble Connect
- Autodesk Construction Cloud (ACC)
- Dalux Box
- Procore
- BIMcollab
- Revizto
- Oracle Aconex
- Allplan Bimplus
- ThinkProject
Wspólne środowisko wprowadzało porządek, zsynchronizowaną pracę, łatwiejsze zarządzanie i przejrzystą kontrolę oraz pozwalało się pozbyć czasochłonnych procedur i formalności. Wraz z rozwojem oprogramowania modele BIM zawierały już nie tylko geometrię, lecz coraz więcej informacji powiązanych: danych o planowaniu i harmonogramach, kosztach, analiz energetycznych, danych eksploatacyjnych i zarządzania. Rynek oprogramowania intensywnie się rozwijał, pojawiało się co raz więcej programów do tworzenia modeli CAD/BIM: Revit, Civil 3D, Bentley OpenBuildings, Microstation, Tekla, a także mnóstwo specjalistycznych nakładek na bazie AutoCAD, GstarCAD, ZW-CAD, BricsCAD, itp. Bardzo często nad jednym projektem pracowało kilka firm i każda używała innego oprogramowania. Każdy program posiadał swój własny format plików (dwg, dgn, step, iges, stl itp), który nie zawsze był kompatybilny z innymi programami. A eksport/import plików bardzo często prowadził do utraty części danych, ponieważ każdy producent miał swoją specyficzną strukturę danych.
Żeby zapobiec temu i zunifikować format danych firma Autodesk powołała stowarzyszenie 12 firm pod nazwą International Alliance for Interoperability (Od 2005 r. pod nazwą buildingSMART). Celem stowarzyszenia było stworzenie zbioru definicji klas, struktury oraz usystematyzowania obiektów jako neutralnego produktu, który by pozwalał na wymianę danych pomiędzy różnymi platformami i formatami. Wynikiem pracy stowarzyszenia było stworzenie formatu IFC (z ang. Industry Foundation Classes) – otwarty, międzynarodowy standard danych (ISO 16739-1:2018) przeznaczony do wymiany informacji w branży budowlanej.
Obecnie istnieje już wersja 4.3 tego formatu, a najnowsza planowana wersja 5.0 powinna się pojawić pod koniec roku 2026.
Rodzaje modeli BIM
A więc czym tak naprawdę jest model BIM? Jak mówi definicja to cyfrowy odpowiednik obiektu, tzw. Digital Twin (cyfrowy bliźniak) który zawiera dołączone dane powiązane, dane w czasie rzeczywistym + informacja zwrotna. Innymi słowy jest to model 3D obiektu z dołączonymi wszystkimi danymi potrzebnymi dla budowy, serwisowania i utrzymania tego obiektu. Technologia BIM nie narzuca stricte tej zawartości, każdy projekt czy branża może wybrać jakich danych potrzebuje, stąd umownie istnieje kilka rodzaje modeli BIM: 4D, 5D, 6D, 7D itp.
BIM 4D: Czas i harmonogramowanie
Model wzbogacony o dane terminów rozpoczęcia i zakończenia montażu poszczególnych komponentów, etapy technologiczne, czasy wiązania materiałów. Powiązanie elementów trójwymiarowych z linią czasu i procesem budowlanym (np. zintegrowanie modelu z MS Project lub Primavera)
BIM 5D: Kosztorysowanie i budżet
Do modelu dodane takie dane jak: ceny jednostkowe, koszty robocizny, narzuty, koszty sprzętu oraz przedmiary ilościowe powiązane z obiektami. Celem jest dynamiczne kosztorysowanie. Zmiana wymiarów ściany lub typu okna w modelu natychmiast i automatycznie aktualizuje kosztorys inwestorski, umożliwiając ciągłą kontrolę budżetu.
BIM 6D: Zrównoważony rozwój i energia
Model uzupełniany o dane efektywności ekologicznej oraz energetycznej budynku w całym jego cyklu życia. Umożliwia przeprowadzanie symulacji energetycznych, optymalizację systemów HVAC oraz dostarczanie dokumentacji niezbędnej do uzyskania zielonych certyfikatów (np. BREEAM, LEED)
BIM 7D: Zarządzanie obiektem (Facility Management)
Model zawierający instrukcje obsługi, karty gwarancyjne, numery seryjne urządzeń, harmonogramy przeglądów technicznych oraz historia napraw. Ten model to właściwie przekształcenie modelu powykonawczego w operacyjną bazę danych dla zarządców nieruchomości (wykorzystywaną przez kilkadziesiąt lat życia budynku). Celem jest sprawne zarządzanie infrastrukturą budynku. Zarządca, klikając w dany element w modelu 3D (np. centralę wentylacyjną), ma natychmiastowy dostęp do jej pełnej dokumentacji i systemu zgłoszeń serwisowych.
BIM 8D: Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
Model z takimi danymi jak: strefy niebezpieczne, lokalizacja tymczasowych zabezpieczeń (barierki, siatki), ścieżki transportowe, plany ewakuacyjne oraz instrukcje bezpiecznego montażu.
BIM 9D: Lean Construction (Odchudzone Budownictwo)
Dodane dane to: przepływy materiałów w czasie rzeczywistym, statusy dostaw (np. z użyciem kodów QR/RFID), wskaźniki wydajności zespołów (KPI) oraz sekwencje montażu Just-In-Time (JIT). Celem jest sprawne zarządzanie łańcuchem dostaw i eliminacja przestojów. Model służy jako cyfrowe centrum dowodzenia procesem budowy, eliminując marnotrawstwo i niepotrzebne magazynowanie na budowie.
BIM 10D: Industrializacja i Prefabrykacja
Najwyższy stopień cyfryzacji procesu budowlanego, polegający na maksymalnym wykorzystaniu produkcji fabrycznej (Off-site Manufacturing) oraz automatyzacji na budowie. Pozwala na precyzyjne sterowanie robotami budowlanymi i prefabrykację całych pokoi hotelowych czy łazienek w fabryce, drastycznie skracając czas montażu obiektu na miejscu docelowym.
Trzeba zaznaczyć, że na obecną chwilę nie jest to stricte narzucona specyfikacja i wszystkie rodzaje modeli powyżej 5D mogą zostać zmienione według uznań. 3D to zawsze geometria, 4D to zawsze czas/harmonogram, 5D to zawsze koszty/finanse. Wyższe wymiary mogą się różnić, np. w wielu podręcznikach amerykańskich 6D to Ekologia/Zrównoważony rozwój, a 7D to Facility Management, z kolei w niektórych wytycznych Wielkiej Brytanii role te są odwrócone: 6D oznacza tam Facility Management, a 7D – Ekologię.
Wymiar modeli BIM może i musi być dostosowany do realnych potrzeb i wymagań biznesowych projektu lub branży i nie powinien zawierać zbędnych danych. Kluczowa międzynarodowa norma zarządzania informacją w procesach BIM – seria ISO 19650 – w ogóle nie posługuje się terminami takimi jak 4D, 5D czy 7D.
Wymiar modeli BIM może i musi być dostosowany do realnych potrzeb i wymagań biznesowych projektu lub branży i nie powinien zawierać zbędnych danych. Kluczowa międzynarodowa norma zarządzania informacją w procesach BIM – seria ISO 19650 – w ogóle nie posługuje się terminami takimi jak 4D, 5D czy 7D. Zamiast tego międzynarodowe standardy (w tym wytyczne organizacji buildingSMART) definiują strukturę danych za pomocą precyzyjnych wymagań, do których należą: EIR (Employer’s Information Requirements) oraz LOIN (Level of Information Need).
EIR : Wymagania informacyjne zamawiającego – dokument, w którym inwestor wprost opisuje, jakich konkretnie danych potrzebuje na danym etapie (np. „potrzebuję harmonogramu dostaw” zamiast ogólnego „BIM 4D”).
LOIN: Poziom potrzeby informacyjnej (zastępujący starsze pojęcie LOD – Level of Development). Określa jak szczegółowe mają być dane geometryczne i tekstowe dla każdego elementu budynku.
Czy można pomijać poszczególne wymiary? Tak oczywiście, i bardzo często tak się dzieje, a jedynym stałym i obowiązkowym fundamentem jest bazowy model przestrzenny.
Czy można wprowadzić swoją własną warstwę danych? Jak najbardziej! Kluczowe jest to, aby własne, niestandardowe warstwy danych opierać na otwartym formacie IFC, co gwarantuje interoperacyjność.
Idea i struktura
Główna idea całej metodologii BIM wynika z udoskonalenia dotychczasowego doświadczenia w realizacji inwestycji w połączeniu z nowymi technologiami IT. Rozwój oprogramowania otwiera nowe możliwości wspomagania i zarządzania informacją komputerowo, co pozwała znacznie zoptymalizować procesy realizacji inwestycji.
W dużym skrócie całą ideę BIM można określić następująco: należy stworzyć cyfrową reprezentację obiektu inwestycji, ustandaryzować procedury i sposoby przepływu informacji, stworzyć jedyne wspólne środowisko przechowywania aktualnej informacji, z łatwym dostępem i kontrolą dostępu w zależności od roli dla wszystkich uczestników procesu, przeszkolić ludzi do korzystania z najlepszych praktyk i nowoczesnych technologii oraz przestrzegać jakości wykonywanych czynności.
Głównymi filarami metodologii BIM są trzy ściśle powiązane ze sobą elementy:
- Technologia
- Procesy
- Ludzie
Technologia
To najbardziej widoczny i namacalny element BIM, który właściwie stwarza zaplecze techniczne całego przedsięwzięcia. Technologia może obejmować wiele aspektów, wśród których można wydzielić główne:
- Oprogramowanie do modelowania
- Platformy koordynacyjne CDE (Common Data Environment)
- Narzędzia (aplikacje) do kontroli jakości
- Infrastruktura sprzętowa
- Automatyzacja
Oprogramowanie do modelowania powinno pozwolić na tworzenie i zarządzanie cyfrowym odpowiednikiem obiektu budowy (czyli modelem) w prosty i skuteczny sposób. Drugim z najważniejszych elementów jest środowisko do wspólnego zarządzania dokumentacją oraz informacją projektu. Bardzo ważnym aspektem technologii jest również utrzymanie jakości modeli oraz regularna kontrola za pomocą odpowiednich narzędzi. Niezbędnym elementem do realizacji całej koncepcji BIM jest też zaplecze sprzętowe, takie jak wydajne komputery, tablety skanery 3D, drony itp. Również bardzo duży wpływ mają elementy automatyzacji wykonywanych zadań i procedur. Dobrze zautomatyzowany system pozwała zniwelować czynnik ludzki, uniknąć niepotrzebnych błędów i oszczędzić mnóstwo czasu.
Procesy (Procedury i Standardy)
To bardzo ważny element BIM, ponieważ definiuje w jaki sposób wykorzystać pierwszy filar, czyli technologię. Bez jasno opisanych procedur, reguł, standardów praca w BIM szybko zamieniłaby się w chaos informacyjny. Ten element obejmuje dokumenty kontraktowe (EIR i BEP). EIR (Employer’s Information Requirements) definiuje, czego oczekuje inwestor, a BEP (BIM Execution Plan) szczegółowo opisuje metody realizacji tych wymagań przez wykonawców. Takoż stałym i niezbędnym elementem jest wprowadzenie i stosowanie odpowiednich norm i standardów (jak np. ISO 19650 lub standardów OpenBIM (ifc). Jednym z najważniejszych składników jest również sprawny workflow, czyli jasny, dobrze opisany i w miarę możliwości zautomatyzowany przebieg procedur. Przykładem może służyć proces zatwierdzania rysunków. W systemach CAD 2D/3D ten proces wymagał drukowania dokumentacji, sprawdzania przez wszystkie osoby po kolei, fizycznego ostemplowania i podpisania rysunków. W nowoczesnych CDE system pozwała na równolegle sprawdzenie rysunków, modeli i dokumentów bez żadnego drukowania, oraz zatwierdzenie wszystkich dokumentów na raz poprzez kilka kliknięć myszką. Podczas gdy w przypadku tylko fizycznego ostemplowania i podpisania kompletu rysunków w kilku kopiach mogło to zając kilka godzin.
Ludzie (Kompetencje i Kultura Współpracy)
To jest bezwzględnie najważniejszy i często najtrudniejszy do wdrożenia filar. Technologia i procesy są bezużyteczne bez ludzi, którzy potrafią i chcą z nich korzystać. Ten element polega na przeszkoleniu personelu, wprowadzeniu odpowiednich stanowisk (np. BIM Manager, BIM koordynator, Bim Designer), stałe podnoszenie kwalifikacji oraz wdrożenie odpowiedniej kultury pracy. To ostatnie wymaga np. rezygnacji z tradycyjnego podejścia „mój projekt, moja tajemnica” do do pełnej transparentności i pracy zespołowej, tak zwanej kultury OpenBIM . Wymaga to zaufania, gotowości do dzielenia się niedokończonymi modelami w CDE oraz wspólnego rozwiązywania problemów.
Podsumowanie
Metodyka BIM to nowy etap rozwoju i udoskonalania procesów realizacji oraz zarządzania inwestycją. Jest to połączenie możliwości najnowszych technologii IT wraz z najlepszymi praktykami optymalizacji procesów inwestycyjnych. Stosowanie metodyki BIM prowadzi do zwiększenia efektywności oraz jakości procesu inwestycyjnego oraz obniżenia kosztów eksploatacji. Bez wątpliwości, już wkrótce BIM będzie standardowym sposobem realizacji obiektów inwestycyjnych.
