Admin

Информационное моделирование в транспортном строительстве

ЧИЖОВ С.В., Петербургский государственный университет путей сообщения (ПГУПС), канд. техн, наук, АНТОНЮК А.А., ПГУПС, инженер, АВДЕЙ Ю.В., ПГУПС, канд. пед. наук, ПЕТРИК М.Е., ПГУПС, аспирант

Аннотация. Рассмотрены особенности применения BIM-технологий как современного формата информационного моделирования и автоматизированного средства проектирования строительных объектов, характерных для сферы транспортного строительства. На данный момент применение BIM-технологий реализуется преимущественно в гражданском и промышленном строительстве, организация жизненного цикла проектов данных направленностей имеет схожие признаки и допускает возможность внедрения и сопровождения BIM-технологий применительно к транспортным сооружениям, таким как мосты и тоннели. Качество информационных потоков об оперативном и фактическом состоянии строительного объекта в сочетании с удобным и практичным способом обмена данными является ключевым фактором эффективности строительного проекта.

Ключевые слова: BIM, жизненный цикл строительного объекта, информационное моделирование, транспортное строительство, визуальное представление, контроль параметров проектирования и строительства, программное обеспечение, практическое внедрение, среда общих данных, объективные и субъективные факторы влияния.


Создание информационной модели сооружения основано на трех принципах:

• инфраструктурном, объединяющем этапы пространственного развития территории с учетом не только наземных, но и подземных особенностей (грунтовые условия, подземные сооружения, инженерные сети), с решением конкретных прикладных задач для повышения функциональный ценности и потребительских качеств сооружения;
• принципе замкнутого цикла, характеризующем замкнутость процесса создания пространственно-информационной модели сооружения;
• экономическом, определяющем долгосрочное планирование при оценке затрат, т.е. эффективность проекта в долгосрочной перспективе за счет рационального использования отводимых под сооружение территорий.

В зависимости от сложности (уникальности) объекта, способов разработки, накопления и обработки данных формируется информационная модель данных, используемая специалистами на определенных этапах жизненного цикла сооружения (рис. 1).
Информационное моделирование зданий (Building Information Modeling (BIM)) — это современная технология обоснования, формирования и реализации решений, ориентированная на обработку согласованной достоверной информации обо всех основных периодах жизненного цикла строительного объекта [1].

Преимущества внедрения BIM-технологий в сферу транспортного строительства. Перспективы практического приложения BIM-технологий (включая аспекты законодательного регулирования, процедуры разработки и экспертизы проектных решений) для объектов гражданского и промышленного строительства опубликованы в 2014 г. на официальном сайте Минстроя России. Согласно плану поэтапного внедрения BIM-технологий в результате информационного моделирования строительного объекта формируется модель нового сооружения, в которой содержатся все сведения о будущем объекте.
Реализация BIM-технологий «позволит повысить конкурентоспособность российского строительного комплекса на мировом рынке, улучшить качество изысканий, проектирования и строительства объектов, снизить себестоимость на этапе проектирования и проведения экспертизы проектной документации, а также обеспечит снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций» [4].
Дальнейшая поддержка государством BIM-технологий обеспечивается Постановлением Правительства РФ от 05.03.2021 № 331, в котором введено обязательное использование технологий информационного моделирования на объектах госзаказа [5].

Следует отметить, что основная экономическая эффективность внедрения BIM-технологий обеспечивается не на этапе проектирования сооружения, а на этапах его строительства и эксплуатации, так как именно эти расходы составляют основную часть всей себестоимости возводимого сооружения. Полный цикл сопровождения сооружения позволит собрать дополнительную информацию об изменениях со временем основных характеристик конструкции, что позволит сформировать новые концепции содержания и ремонта и тем самым увеличит экономический эффект.


Объекты в сфере транспортного строительства заметно отличаются от объектов гражданского и промышленного назначения, прежде всего линейным характером, который позволяет сформировать основу для информационного моделирования различных субъектов (транспортная система города, прилегающие здания, подземные коммуникации и т. д.).
По этой причине терминологический аспект BIM-технологий применительно к линейно-протяженным объектам (например, к автомобильным и железным дорогам) имеет скорее вынужденный смысл и декларируемый способ приобщения к современному вектору развития и применения системы автоматизированного проектирования (САПР) для проектирования, возведения и эксплуатации объектов дорожной отрасли [6].
Плановое внедрение BIM-технологий формирует возможности для качественного и количественного роста показателей эффективности объектов дорожной отрасли по следующим направлениям [7]:

• развитие и совершенствование актуальных современных концепций, рассматривающих взаимодействие информационных технологий по сопровождению объекта транспортного строительства на всех этапах его жизненного цикла (см. рис. 1);
• адаптация эффективных международных подходов и стандартов для отечественных условий формирования объектов транспортной инфраструктуры;
• формирование верифицированных и актуальных данных, ориентированных на многократное (типовое) применение: проектирование, строительство и эксплуатацию в различных природно-климатических условиях (дорожно-климатических зонах);
• учреждение и эволюционное изменение стандартов профессионального обучения и совершенствование практических навыков специалистов, занятых в дорожной отрасли.
• Концепция информационной модели объекта строительства упростила схему обмена данными между участниками проекта в ходе его реализации (введено понятие «среда общих данных» (СОД)), а также предопределила формат некоторой специфичной организационно-технической структуры — группы специалистов, вырабатывающих соответствующие управленческие решения (на основе информационных потоков данных различного функционального назначения в рамках единого проекта) с применением соответствующего программного обеспечения [8].

Помимо увеличения скорости получения информации СОД уменьшает ее потери при переходах от одной стадии возведения объекта к другой, повышает скорость обнаружения и исправления коллизий, тем самым уменьшая затраты на возведение объекта.
Сравнение схем обмена данных представлена на рис. 2 [9—10].
В материалах практического вебинара [11] по современным возможностям прикладного программного обеспечения приведен пример одного из возможных вариантов последовательного внедрения BIM-технологии на основных этапах жизненного цикла мостового перехода (моста).
В таблице представлена характеристика видов программного обеспечения, позволяющего формировать BIM-технологии в рамках проектного сопровождения (формирования информационной модели) моста [12].
На рис. 3 представлены результаты применения программного обеспечения, ориентированного на применение BIM-технологий, в контексте жизненного цикла рассматриваемого строительного объекта.
Препятствия внедрения BIM-технологий в сферу транспортного строительства. В настоящее время BIM-технологии не только показали свою состоятельность, но и стали предметом обсуждения в качестве инновационного метода эволюционного развития строительной отрасли [6]. Вместе с тем, их адаптация и широкое внедрение для формирования продукции транспортного строительства сдерживаются рядом объективных и субъективных факторов.
К объективным относятся следующие факторы:

• отсутствие современных программных отечественных продуктов, позволяющих интегрировать информационные модели с системами спутникового позиционирования;
• несоответствие нормативной базы для внедрения BIM-технологий в изыскания и проектирование транспортных сооружений, а также в систему организации их строительства;
• значительно меньшее число участников и объем рынка продукции транспортного строительства по сравнению с аналогичными показателями промышленного или гражданского строительства;
• инерция в области эффективного освоения средств и возможностей организационного, аппаратного и программного обеспечения различными категориями участников процесса формирования и эксплуатации объектов;
• определенная «неготовность» государственных регуляторных органов к законодательному (процедурному) сопровождению BIM-технологии для разработки строительной продукции.

К субъективным факторам относится несоответствие квалификации и качества информационного взаимодействия между группами специалистов BIM-технологии, которые инициировали процесс внедрения и постоянно совершенствуют практические навыки, и участниками процесса, которые только приступают к практическому освоению новой технологии.


Наиболее очевидным риском, который формируется под влиянием рассмотренных факторов, можно считать такое развитие ситуации, когда применение BIM-технологии станет очевидным, доступным и приемлемым средством для всех участников рабочего процесса, но все освоенные инструменты (программные комплексы) к этому моменту уже приобретут признаки морального устаревания.
Заметным достижением (и предполагаемым стимулом для расширения числа специалистов, использующих BIM-технологии в своей практической деятельности) можно признать формирование информационной базы типовых (или наиболее распространенных) В1М-элемен-тов. Содержание и модификация информационной базы данных предполагаются в формате доступной файловой системы, которая сопровождается соответствующими нормативными и методическими указаниями и рекомендациями.

Заключение. Сфера транспортного строительства (в формате линейно-протяженных строительных объектов и (или) специальных технологических сооружений, например мостов, тоннелей, эстакад) не обеспечена полным (для всех этапов жизненного цикла рассматриваемых объектов) сопровождением, которое можно было бы характеризовать как современный вариант BIM-технологии.
В настоящее время усилия специалистов, привлекаемых к процессу формирования и обслуживания продукции транспортного строительства, сводятся к адаптации разработанных универсальных программных комплексов для решения специализированных задач (главным образом, на этапе проектирования объектов, см. таблицу).

Список источников

1. Quirk Vanessa. A Brief history of BIM. URL: http://www. archdaily.com/302490/a-brief-history-of-bim
2. Kensek Karen, Noble Douglas. Building information modeling: BIM in current and future practice. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2014. 432 p.
3. BIM на практике 2017. URL: http://www.pss.spb.ru/bim2017/
4. ЗО-проектирование будет использоваться в области промышленного и гражданского строительства. URL: http://www.minstroyrf.ru/press/3d-proektirovanie-budet- ispolzovatsya-v-oblasti-promyshlennogo-i-grazhdanskogo-stroitelstva
5. 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: Постановление Правительства РФ от 05.03.2021 № 331 (ред. от 20.12.2022). Доступ через СПС Гарант. URL: https://base.garant.ru/400424628/ (Дата обращения 28.07.2023).
6. Баранник С.В. Применимость BIM-технологий в дорожной отрасли // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 1(4). С. 2428. DOI: 10.17273/CADGIS.2015.1.3.
7. Скворцов А.В., Сарычев Д.С. Жизненный цикл проектов автомобильных дорог в контексте информационного моделирования // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 1(4). С. 414. DOL10.17273/CADGIS.2015.1.1.
8. BIM handbook: a guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers and contractors /. Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston. 2nd ed. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2011. 648 p.
9. Стандарт ISO 19650, общая среда данных и Autodesk Construction Cloud. URL: https://www.autodesk.com/autodesk-university/ru/article/ISO-19650-Common-Data Environment-and-Autodesk- Construction-Cloud-2021
10. Савенко А.И., Черенков П.В. Среда общих данных при реализации строительных объектов с применением BIM // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2019. № 2(13). С. 4-12. DOI: 10.17273/CADG1S.2019.2.1.
11. Использование Infaworks, Civil 3D, Inventor при проектировании моста с подъездными дорогами. URL: https:// www.youtube.com/watch?v=QBpdmJ34HVM
12. Антонюк А.А., Чижов С.В. Принципы информационного моделирования транспортных сооружений // Науковедение. Т. 9. № 3 (2017). С. 63. URL: http://naukovedenie.ru/ PDF/70TVN317.pdf

INFORMATION MODELING IN TRANSPORT CONSTRUCTION

Chizhov Sergey — Ph.D., Head of the Bridge department of Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university. Saint-Petersburg, Russia. SPIN code: 6419-1111.
Antonyuk Anatoly — Engineer of the Bridge department of Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university. Saint-Petersburg, Russia. AAA.12.03.1992@mail.ru. SPIN code: 4469-8646.
Avdey Julia — Ph.D., Senior lecturer of the Bridge department of Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university. Saint-Petersburg, Russia. SPIN code: 5962-0456.
Petrik Maxim — Postgraduate student of Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university. Russia, Saint-Petersburg. petrikmksm@mail.ru
Abstract. The features of the application of BIM-technologies as a modern format of information modeling and an automated tool for designing construction objects, typical for the field of transport construction, are considered.
At the moment, the use of BIM technologies is implemented mainly in civil and industrial construction, the organization of the life cycle of such projects in these areas has similar features and allows the introduction and maintenance of BIM technologies in relation to transport structures, such as bridges and tunnels.
The quality of information flows about the operational and actual status of a construction site, combined with a convenient and practical way of exchanging data, is a key factor in the effectiveness of a construction project.
Keywords: BIM, life cycle of building object, information modeling, transport construction, visual representation, control of project and building parameters, software, practical implementation, common data environment, objective and subjective factors of influence.