Technologia BIM - przyszłość projektowania i zarządzania inwestycjami budowlanymi

Technologia BIM to sposób pracy, w którym budynek powstaje najpierw jako cyfrowy model z danymi, a dopiero potem na placu budowy. Nie chodzi o ładniejszy rysunek. Ściana w takim modelu „wie”, z czego jest zbudowana, ile jej potrzeba, kto ją dostarcza i w którym tygodniu ma stanąć. Skrót pochodzi od Building Information Modeling, czyli modelowania informacji o budynku. Różnica między dokumentacją 2D a modelem BIM przypomina różnicę między wydrukiem tabeli a arkuszem z formułami. Na wydruku błąd trzeba wypatrzeć. W arkuszu wychodzi sam.

Patrzymy na BIM z perspektywy software house'u, który tworzy oprogramowanie dla branży budowlanej i ConTech. Nie projektujemy budynków. Interesuje nas to, co dzieje się z danymi z modelu, kiedy wychodzą poza program projektanta: trafiają do kosztorysu, na tablet kierownika robót, do systemu zarządcy albo na stronę sprzedaży mieszkań.

Czym jest technologia BIM w praktyce

Model BIM składa się z obiektów, a nie z linii. Drzwi są obiektem typu „drzwi” z wymiarami, odpornością ogniową, producentem i numerem w zestawieniu stolarki. Rura to obiekt ze średnicą, materiałem i przypisaniem do konkretnej instalacji. Z tak zbudowanego modelu program sam generuje rzuty, przekroje i zestawienia materiałów, a zmiana w jednym miejscu aktualizuje wszystkie widoki naraz. Projekt powstaje zwykle w kilku modelach branżowych: architektonicznym, konstrukcyjnym i instalacyjnym. Każdy zespół pracuje we własnym programie, na przykład w Revit, Archicad albo Tekla Structures, a modele składa się w jeden model koordynacyjny. Wspólnym językiem jest IFC (Industry Foundation Classes), otwarty format wymiany danych rozwijany przez organizację buildingSMART. Jego wersja 4.3 została w 2024 r. opublikowana jako norma ISO 16739-1. Dzięki temu architekt i konstruktor nie muszą korzystać z tego samego oprogramowania.

W biurach projektowych to już codzienność. W raporcie Dodge Data & Analytics z 2021 r. 60% ankietowanych architektów deklarowało użycie BIM w co najmniej połowie projektów, a wśród inżynierów konstrukcji i instalacji było to 51%. Po stronie inwestorów i zarządców budynków ta dojrzałość jest znacznie mniejsza. Model często kończy życie w dniu oddania projektu, choć mógłby pracować jeszcze przez dekady.

Od 3D do 7D, czyli co jeszcze mieści się w modelu

Branża opisuje zakres informacji w modelu jako kolejne „wymiary”. Nazewnictwo powyżej 5D nie jest jednolite i w różnych krajach 6D i 7D bywają zamieniane miejscami, ale ogólna logika jest wspólna.

Dla zarządu najwięcej praktycznej wartości ma 5D. Gdy ilości materiałów liczy model, a nie człowiek z linijką nad wydrukiem, kosztorys nadąża za zmianami w projekcie. Przesunięcie ściany o metr oznacza od razu nową ilość tynku, płytek i farby, bez ręcznego przeliczania.

Te same dane można zestawić z budżetem, zamówieniami i fakturami w narzędziach business intelligence. Inwestor widzi wtedy, która zmiana w modelu przesunęła budżet i o ile.

Błąd znaleziony w modelu kosztuje mniej niż na budowie

Najczęściej wymienianą korzyścią BIM jest wykrywanie kolizji (clash detection). Program sprawdza, czy elementy z różnych modeli branżowych nie zajmują tej samej przestrzeni. Kanał wentylacyjny przechodzi przez belkę. Rura kanalizacyjna wchodzi w otwór drzwiowy. Koryto kablowe wisi dokładnie tam, gdzie ma być sufit podwieszany. W dokumentacji 2D takie problemy wychodzą zwykle dopiero przy montażu, kiedy ekipa stoi i czeka na decyzję projektanta. Pierwsze sprawdzenie w dużym projekcie potrafi zwrócić długą listę kolizji, ale większość z nich to drobiazgi, na przykład otulina rury nachodząca na inną otulinę. Kilka wymaga prawdziwej zmiany projektu. I właśnie te kilka to pieniądze, które w tradycyjnym procesie wydaje się na kucie, przeróbki i przestoje.

Druga korzyść jest mniej techniczna. Inwestor ogląda model zamiast rzutów i łatwiej mu ocenić, jak będzie wyglądał hol, czy przejście w garażu nie jest za wąskie albo czy wysokość pomieszczeń technicznych wystarczy. Decyzję „zmieniamy” podejmuje się wtedy na etapie projektu, a nie po wylaniu stropu. Trzecia dotyczy przetargów. Jeśli wykonawcy wyceniają roboty na podstawie tych samych ilości z modelu, ich oferty da się porównać pozycja po pozycji. Rozbieżność w cenie wynika wtedy z ceny, a nie z tego, że każdy inaczej policzył metry.

Model na placu budowy

W wersji 4D model łączy się z harmonogramem. Symulacja kolejnych tygodni budowy pokazuje, czy żuraw sięgnie wszystkich stref, czy dwie brygady nie będą pracować w tym samym miejscu i czy dostawa prefabrykatów nie przyjedzie, zanim będzie gdzie je odłożyć. Harmonogram z modelem można też udostępnić inwestorowi w platformach do zarządzania projektami deweloperskimi, zamiast wysyłać co tydzień kolejny plik z wykresem Gantta.

Na budowie liczy się dostęp do modelu w terenie. Kierownik robót sprawdza na tablecie, którędy ma iść instalacja w danym pomieszczeniu, i nie rozkłada w tym celu arkuszy A0 na masce samochodu. Problemy zgłasza w formacie BCF (BIM Collaboration Format), czyli jako uwagę przypiętą do konkretnego elementu modelu, z widokiem kamery i zdjęciem. Projektant dostaje ją w swoim programie i od razu widzi, o którą belkę chodzi. Gotowe przeglądarki modeli nie zawsze pasują do procesów firmy. Wykonawca, który ma własne protokoły, podział na podwykonawców i obieg akceptacji, często potrzebuje aplikacji mobilnej dopasowanej do tych procesów, która pobiera dane z modelu, ale prowadzi użytkownika przez jego zadania, a nie przez drzewo elementów. Podobnie wygląda etap odbiorów. Usterka przypięta do elementu modelu ma dokładną lokalizację, zdjęcie, odpowiedzialnego podwykonawcę i termin. Tak działa dobra aplikacja do snaggingu, w której lista usterek przestaje być arkuszem z opisem „pokój 3, coś z oknem”.

Po oddaniu budynku model zaczyna drugie życie

Eksploatacja budynku trwa kilkadziesiąt lat, dłużej niż projekt i budowa razem wzięte. Mimo to zarządca dostaje zwykle segregatory i folder z plikami PDF, z których ręcznie przepisuje dane o urządzeniach do własnego systemu. Model powykonawczy (as-built) może zawierać te dane od razu: producenta centrali wentylacyjnej, numer seryjny, datę końca gwarancji i częstotliwość przeglądów. Do ich przekazania służy COBie (Construction Operations Building information exchange), uporządkowany zestaw danych o pomieszczeniach, urządzeniach i dokumentach. Import takiego pakietu do oprogramowania do facility management pozwala zaplanować przeglądy od pierwszego dnia eksploatacji.

Kolejny krok to połączenie modelu z danymi z czujników temperatury, zużycia energii czy zajętości sal. Tu wchodzi Internet rzeczy w budynkach, a model przestaje być statyczną dokumentacją. Tak powstaje cyfrowy bliźniak budynku, czyli model, który pokazuje stan obiektu na bieżąco. Zarządca klika w piętro i widzi, gdzie jest za ciepło, które urządzenie zgłasza awarię i kiedy był ostatni przegląd.

Warunek jest jeden. O danych dla zarządcy trzeba pomyśleć na etapie projektu, a nie w miesiącu oddania budynku. Uzupełnianie parametrów tysięcy urządzeń po fakcie jest żmudne i kosztowne.

Dane z modelu w innych systemach firmy

Model BIM jest w programach projektowych, a większość osób, które potrzebują zawartych w nim informacji, tych programów nie ma. Inwestor, dział sprzedaży, najemca czy serwisant chcą zobaczyć swoją część danych w przeglądarce internetowej albo w telefonie. Tu kończy się praca biura projektowego i zaczyna się praca programistów.

Najczęściej potrzebne są:

• przeglądarka modelu na stronie lub w portalu inwestora, działająca bez instalowania programów,
• panel inwestora łączący model z budżetem, harmonogramem i dokumentami,
• wyszukiwarka mieszkań na stronie dewelopera, zasilana powierzchniami i układem lokali prosto z modelu,
• przekazanie danych o urządzeniach do systemu zarządcy lub serwisu.

Do wyświetlania modeli w przeglądarce służą biblioteki open source, takie jak That Open Engine (wcześniej IFC.js), zbudowane na bibliotece Three.js do grafiki 3D. Czytają pliki IFC bezpośrednio, więc nie trzeba płacić za licencję programu projektowego dla każdego, kto chce tylko obejrzeć model. Przy dużych modelach ważna jest optymalizacja: podział na części, wczytywanie tylko tego piętra, które ogląda użytkownik, i uproszczenie geometrii. Wymiana danych z innymi systemami odbywa się albo przez odczyt plików IFC, albo przez API platform projektowych, na przykład Autodesk Platform Services. Pliki i modele przechowuje się zwykle we wspólnym środowisku danych (CDE), czyli jednym repozytorium z kontrolą wersji i uprawnień, z którego integracja pobiera zawsze aktualną wersję.

Najczęstszy problem nie jest jednak techniczny. Integracja pokaże tylko to, co ktoś wpisał do modelu. Jeśli projektanci nie wypełniają parametrów pomieszczeń albo każdy nazywa je inaczej, portal inwestora wyświetli bałagan. Dlatego zasady opisywania elementów trzeba uzgodnić, zanim zacznie się budować integrację.

Od czego zacząć wdrożenie BIM w firmie

Zacznij od celu, a nie od zakupu licencji. Wykrywanie kolizji, kosztorys z modelu i dane dla zarządcy to trzy różne cele, a każdy wymaga innych informacji w modelu i innego poziomu szczegółowości. Firma, która chce „robić BIM” bez określenia, po co, zwykle kończy z ładnymi wizualizacjami i starym procesem obok. Inwestor powinien spisać, jakich danych oczekuje od projektantów i wykonawców. W praktyce służy do tego dokument z wymaganiami informacyjnymi zamawiającego (EIR, Employer's Information Requirements), dołączany do umowy. Im konkretniej, tym lepiej: które elementy, jakie parametry, w jakim formacie i na którym etapie.

Pierwsze wdrożenie warto przeprowadzić na jednym projekcie pilotażowym. Przed jego startem dobrze jest zmierzyć, ile zapytań do projektanta pojawia się w trakcie budowy, ile kosztują zmiany wprowadzane na placu i ile trwa przygotowanie kosztorysu. Po pilocie te same liczby pokażą, czy inwestycja się zwraca. Potrzebni są też ludzie. Koordynator BIM, czyli osoba odpowiedzialna za łączenie modeli, sprawdzanie kolizji i pilnowanie standardu danych, to rola, której nie da się dodać komuś „przy okazji”. Do tego dochodzą szkolenia i sprzęt, bo praca na dużych modelach wymaga mocniejszych komputerów.

Jeśli BIM ma połączyć się z systemami, których firma już używa, czyli z ERP, CRM, stroną sprzedażową czy systemem serwisowym, jest to projekt transformacji cyfrowej, a nie zakup jednego programu.