Akronim BIM bez wątpienia jest już dobrze znany architektom. Wciąż jednak nie do końca zdajemy sobie sprawę, na czym właściwie polega ta technologia, jak bardzo jest innowacyjna, jaka jest jej teraźniejszość i przede wszystkim, jaka jest jej przyszłość. Ważne, by jak najszybciej się z nią zapoznać – w przeciwnym razie rewolucja BIM odbędzie się bez nas.

Czym jest technologia modelowania informacji o budynku BIM?

Historia powstania BIM

Uniwersalny, otwarty system wymiany danych pomiędzy aplikacjami

Rola obiegu aktualnych informacji między uczestnikami procesu inwestycyjnego

Technologia BIM w pracy architekta

Modelowanie informacji o budynku BIM a optymalizacja rozwiązań

Technologia BIM a wyzwania przyszłości w projektowaniu

Sam termin BIM jest skrótem anglojęzycznego określenia Building Information Modeling (Modelowanie Informacji o Budynku). Wiele osób sądzi, że BIM jest rozwinięciem metod CAD, czyli Projektowania Wspomaganego Komputerowo (CAD – ang. Computer Aided Design, również Computer Aided Drafting). Jednak znaczenie BIM wykracza daleko poza sam proces opracowania projektów. O ile celem CAD było usprawnienie przygotowania dokumentacji, o tyle celem BIM jest zinformatyzowanie całego procesu realizacji inwestycji. Dzięki technologii BIM wielobranżowy projekt stanie się źródłem zorganizowanego i spójnego strumienia informacji płynącego nie tylko na budowę, lecz także do podwykonawców, dostawców materiałów budowlanych i elementów wyposażenia. Projekt BIM będzie więc narzędziem bezpośredniego sterowania procesem realizacji inwestycji jako całością i na tym polega rewolucja BIM, dotycząca tak firm projektowych, jak i całego przemysłu budowlanego.

Trochę historii

Idea BIM nie jest nowa. Podstawy tej technologii opracowane zostały już ponad 30 lat temu w firmie Graphisoft, która w 1984 roku wprowadziła na rynek pierwszą wersję programu ARCHICAD. Projektowanie w tym programie od początku polegało na tworzeniu wirtualnej makiety przyszłej budowli, na podstawie której rysunki generowane były samoczynnie. Początkowo niewystarczająca wydajność komputerów i brak wspólnego formatu wymiany danych nie pozwalały na szersze zintegrowanie opracowań branżowych z projektem architektonicznym, jednak już w roku 1987 firma Graphisoft opublikowała koncepcję wirtualnego budynku (ang. Virtual Building), zakładającą zintegrowanie w formie modelu całości informacji zawartej dotychczas w wielobranżowej dokumentacji projektowej. W ten sposób zostały sformułowane zasady rozwoju technologii BIM. Program ARCHICAD jest konsekwentnie rozwijany według tych zasad, będąc od lat wiodącą aplikacją ustanawiającą standardy BIM.

Znaleźć wspólny język

Istotną przeszkodą w rozwoju technologii BIM był brak wspólnego formatu wymiany danych, umożliwiającego wymianę danych pomiędzy specjalistami różnych branż. By pokonać tę barierę, na początku lat 90. duża grupa uczelni i firm informatycznych powołała stowarzyszenie International Alliance for Interoperability(IAI), które postawiło sobie za cel opracowanie wspólnego formatu wymiany danych, umożliwiającego współpracę międzybranżową w budownictwie niezależnie od stosowanego oprogramowania. Owocem wspólnych działań stał się standard IFC (Industry Foundation Classes), przyjęty obecnie przez ogromną większość wiodących światowych firm informatycznych tworzących oprogramowanie dla budownictwa. To właśnie opracowanie uniwersalnego otwartego systemu wymiany danych pomiędzy różnymi aplikacjami sprawiło, że idea BIM staje się rzeczywistością – polega przecież na integrowaniu wirtualnego modelu budowli opracowywanego przez architektów z danymi przygotowywanymi przez inżynierów różnych branż.

Doskonaleniem wspólnych standardów zajmuje się międzynarodowa organizacja buildingSmart, powstała w 2005 r. z przekształcenia stowarzyszenia IAI. Ostatnio kilka najpoważniejszych polskich firm wykonawczych postanowiło podpisać porozumienie, którego celem jest powołanie polskiego oddziału buildingSmart. Być może więc niedługo również Polska włączy się do prac tej organizacji.

Obieg informacji

Szczególnie wrażliwym składnikiem procesu projektowania inwestycji jest obieg informacji pomiędzy poszczególnymi uczestnikami procesu inwestycyjnego. Dotychczasowy model wymiany informacji oparty jest wciąż na dokumentacji papierowej, często nie w pełni aktualnej już w momencie przekazania. Jeśli nawet wymiana informacji odbywa się przez internet, to przesyłane są pliki tekstowe, rysunki i tabele niewiele różniące się od swoich papierowych pierwowzorów. Standardem jest selektywne dostosowywanie zakresu dokumentacji do potrzeb poszczególnych odbiorców. Informacja jest rozpraszana pomiędzy różne wersje dokumentacji będące w posiadaniu poszczególnych branż i konsultantów. Problemy związane z koordynacją rosną wprost proporcjonalnie do wzrostu wielkości inwestycji.

Nawet jeśli projektowanie odbywa się w nowoczesny sposób, na modelach 3D, informacje wymieniane podczas poszczególnych faz procesu inwestycyjnego są wciąż przekształcane i upraszczane do płaskich rysunków 2D, opisów i tabel. Każde takie przekształcenie niesie ze sobą ryzyko pominięcia istotnych elementów i popełnienia błędów. Żmudne uzgodnienia i koordynacje pozwalają wychwycić większość błędów i kolizji, ale niestety – nie wszystkie. Ostateczna weryfikacja dokumentacji następuje dopiero na budowie, co generuje konflikty, niepotrzebne koszty i wydłuża czas realizacji inwestycji. Można więc postawić tezę, że przygotowanie, realizacja i eksploatacja inwestycji jako proces wciąż jeszcze czeka na skomputeryzowanie. Skomputeryzowane są poszczególne fazy, ale niecały proces.

Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie zintegrowanych narzędzi (np. Solibri Model Checker) pozwalających na zgromadzenie w jednym miejscu i współdzielenie wszystkich informacji o projektowanej budowli. Temu właśnie służy technologia BIM.

Możemy wyróżnić różne poziomy zaawansowania związane z dostosowaniem tej technologii modelowania informacji do poszczególnych obszarów zastosowań. Podstawowa technika 3D BIM stosowana jest głównie do projektowania, koordynacji i automatycznego generowania dokumentacji. Zintegrowanie z modelem BIM informacji na temat harmonogramu inwestycji (4D) i kosztów jej realizacji (5D) tworzy narzędzia wykorzystywane do analiz wykonalności i kierowania przebiegiem inwestycji. Techniki 6D BIM oraz 7D BIM związane są z pozostałymi etapami cyklu życia budowli i dotyczą zarządzania ukończonym budynkiem lub jego późniejszej utylizacji.

Co zyskują architekci?

Dzięki technologii BIM i idei wirtualnego budynku projektowanie w programie ARCHICAD to coś więcej niż projektowanie w przestrzeni 3D. Zintegrowanie informacji o projektowanej budowli w zbiór danych stanowiących jej przestrzenny model pozwala skoordynować dokumentację i wychwycić kolizje. Generowane rysunki są wynikiem przetworzenia zasobów stanowiących model budowli. Dzięki wzajemnym powiązaniom zmiany przenoszone są samoczynnie na wszystkie elementy dokumentacji. Projektanci mogą skupić się na projektowaniu, a nie na technicznych aspektach pracy nad dokumentacją.

Standard IFC sprawia, że projekty branżowe mogą być wykonywane przy pomocy oprogramowania różnych firm, a wirtualny model budowli może zawierać wszystkie elementy konstrukcji, wyposażenia i instalacji. Architekci mogą współpracować z firmami wykonującymi opracowania branżowe niezależnie od stosowanego przez nie oprogramowania. Proces projektowania może zostać zorganizowany w naturalny sposób nawiązujący do prowadzenia budowy. To ogromnie przyspiesza pracę, zmniejsza ryzyko popełnienia błędów i przynosi znaczne oszczędności nie tylko na etapie projektowania, lecz także podczas realizacji inwestycji.

Optymalizacja rozwiązań

Komputerowy model zawierający w sobie całość informacji o budowli ułatwia koordynację międzybranżową i pozwala wychwycić kolizje, umożliwia też optymalizację rozwiązań konstrukcyjnych, materiałowych i instalacyjnych.

Technologia BIM ma też szczególne znaczenie dla zapewnienia właściwego poziomu sprawności energetycznej budowli, zgodnie z wymaganiami ekologii czy przepisów. „Inteligentne” definicje materiałów budowlanych, wykorzystywane w programie ARCHICAD, mogą zawierać informacje o właściwościach fizycznych, co pozwala na stałe monitorowanie parametrów energetycznych budynku, w każdej fazie jego projektowania. Dzięki możliwości ewaluacji przyjmowanych rozwiązań architekci mogą podejmować decyzje projektowe z pełną świadomością ich wpływu na sprawność energetyczną budynku. Funkcje dynamicznej analizy efektywności energetycznej projektowanego budynku są jednym z elementów programu ARCHICAD. Ocenia się, że efektywność energetyczna inwestycji zależy aż w 80% od decyzji podejmowanych przez architektów już we wstępnej fazie projektowania, jest więc niezwykle ważne, by technologia BIM była wykorzystywana od samego początku projektowania, już od pierwszych chwil pracy nad koncepcją.

Wyzwania przyszłości

By jednak w pełni wdrożyć technologię BIM trzeba jeszcze wiele zrobić. Należy ustalić standardy, opracować nowe normy, uzgodnić systematykę wyrobów budowlanych. Niestety, komputery są bezlitosne i nie tolerują improwizacji i niejasnych definicji. Trzeba też przyjąć odpowiednie standardy wymiany danych. Tu kluczowe znaczenie ma idea Open BIM, bo język, jakim się porozumiewamy podczas projektowania, musi być otwarty i nie może być własnością jednej firmy. Standardy otwartego obiegu informacji opracowuje wspomniana już organizacja buildingSmart. Wprowadzenie ścisłych definicji i weryfikowalnych zasobów danych będzie miało szereg ciekawych zalet, na przykład możliwość automatycznego tłumaczenia zasobów dokumentacji, co jest bardzo ważne w Unii Europejskiej. Te prace już trwają. „Ucywilizowany” ma zostać także proces składania zamówień publicznych, dzięki możliwości pełnej i płynnej weryfikacji cen ofertowych.

Implementacja BIM w projektowaniu wymaga pokonania wielu barier, budownictwo jednak nie będzie czekać. Pełna implementacja BIM to wprawdzie uporządkowanie i zinformatyzowanie całego procesu inwestycyjnego, najwięcej jednak korzyści i oszczędności przynosi na placach budów. Model BIM jest swego rodzaju „wstępną realizacją” przyszłej inwestycji, tworzoną w pamięci komputera. Inwestorzy i wykonawcy wiedzą, że jeśli realizuje się kilka obiektów według tej samej dokumentacji, to na pierwszym obiekcie zbiera się doświadczenia i odkrywa błędy, dzięki czemu kolejne budowane są szybciej i taniej. Czemu tej pierwszej „realizacji” nie przeprowadzić wstępnie w komputerze?

Jeśli nawet do wykonawcy trafia tradycyjna papierowa dokumentacja, to nic nie stoi na przeszkodzie temu, by budowę wstępnie zrealizować, korzystając z zaawansowanego oprogramowania BIM. I tu z pomocą przychodzi program ARCHICAD. Model może posłużyć do precyzyjnego i pozbawionego błędów przedmiarowania, może też być narzędziem optymalizującym składane oferty i weryfikującym oferty przyjmowane. Wizualizacja postępu robót w programie Solibri może być nieocenioną pomocą podczas prac budowlanych.

***

Na zakończenie uwaga optymistyczna: jesteśmy trochę jak pan Jourdain ze sztuki Moliera „Mieszczanin szlachcicem”, który nie zdawał sobie sprawy z tego, że mówi prozą. W pewnym sensie „od zawsze” projektujemy w technologii BIM, tyle że nasze modele powstają od razu na placach budów, w skali 1:1. Możliwość wstępnej realizacji projektu w pamięci komputera (to przecież oferuje technologia BIM) znacznie zwiększy bezpieczeństwo wykonywania zawodu architekta. Projektowanie w technologii BIM wymaga wprawdzie podporządkowania się określonym zasadom i opanowania nowych standardów, jednak z pewnością nie przekracza naszych możliwości.