ТЕХНОЛОГИИ

Новые технологии проектирования с трудом прокладывают путь в строительной индустрии

Достаточно одного взгляда на здание музея Гугенхейма в испанском городе Бильбао или на концертный зал Уолта Диснея в Лос-Анджелесе, чтобы понять, почему архитектор Фрэнк Гери не смог обойтись одними лишь стандартными плоскими чертежами. Трудно поверить, что эти фантастические сочетания криволинейных поверхностей созданы из стальных конструкций. Кажется, будто они сделаны из бумаги.

Концертный зал Уолта Диснея

Эти сооружения выделяются не только причудливыми формами. Они демонстрируют возможности нового подхода к проектированию и строительству, основанного на информационных моделях здания (Building Information Model, BIM). В этом случае вместо чертежей и другой двумерной документации используются трехмерные цифровые модели, в которых с каждым элементом конструкции связана информация об его реальных свойствах, например о том, какой вес может выдержать стальная балка.

Архитектор Фрэнк Гери стал одним из пионеров освоения BIM. Но сделать это его заставили обстоятельства. Просто в своих проектах он использует необычные материалы и реализует экзотические формы. "Музей в Бильбао знаменует собой новый этап в архитектуре. Он показал всему миру, на что способна технология BIM, - сказал Деннис Шелден, руководитель по информационным технологиям компании Gehry Technologies, которая продвигает ПО и услуги, разработанные для реализации проектов Фрэнка Гери. - Здания, спроектированные Фрэнком, невозможно было бы создать с помощью традиционных методов проектирования и документирования. Но как добиться, чтобы эта технология нашла широкое применение при выполнении более обычных проектов?" Это вопрос на миллион долларов, ответ на который очень важен архитекторам, подрядчикам, домовладельцам и вообще всем, кто занят в строительной индустрии. Первые перемены здесь начались двадцать лет назад, с появлением систем автоматизации проектирования. САПР первого поколения, позволившие применить цифровые технологии к традиционным методам проектирования, значительно ускорили создание плоских чертежей и повысили их точность.

Переход на трехмерные модели совершит настоящий переворот в области строительного проектирования. По оценке аналитической компании Jon Peddie Research, уже сейчас на трехмерные инструменты приходится больше половины рынка строительных САПР. В следующем году, по прогнозу, объем их продаж достигнет 3,2 млрд. долл. и в дальнейшем будет быстро расти. Это не удивительно. Ведь BIM сулит немало преимуществ: сокращение числа переделок и ошибок, ускорение строительных работ, упрощение обслуживания готового здания. Однако для внедрения этой технологии нужно существенно изменить привычные бизнес-процессы, которые регламентируют обработку и использование информации в ходе проектирования и строительства.

Архитекторы, строители и аналитики считают, что именно организационные проблемы тормозят переход на BIM. Тем не менее ведущие поставщики строительных САПР, в частности Autodesk, делают ставку на трехмерную технологию, считая, что ей принадлежит будущее.

Интеллектуальный проект

BIM обеспечивает гораздо более интеллектуальный подход к проектированию, чем традиционные методы, уверен Амар Хенспел, вице-президент Autodesk по средствам коллективной работы для строительной индустрии. Трехмерные строительные САПР, такие, как Revit компании Autodesk, открывают перед архитекторами массу новых возможностей. Ведь они позволяют создавать проектную документацию, состоящую не просто из линий и плоских поверхностей, а из трехмерных моделей, в которых каждый элемент связан с важной информацией. "В таких моделях все элементы представляют собой реальные объекты, и для них существуют твердые правила, которым они обязаны соответствовать, - объяснил Хенспел. - Например, о лестнице известно, что она должна опираться на плиту. Если вы переместите плиту, то лестница передвинется вместе с ней".

Трехмерный проект здания, выполненный в программе Autodesk Revit

У интеллектуальных элементов есть немало преимуществ, главное из них - высочайшая вероятность того, что готовый продукт будет соответствовать замыслу архитектора. По словам Лачми Кемлани, основателя компании Arcwiz, занятой консалтингом в области архитектуры, на долю ошибок приходится 15-20% стоимости строительного проекта. Обычно они возникают из-за просчетов при проектировании и неточностей в документации. Технология BIM может устранить обе эти причины. "Одно из несомненных достоинств BIM состоит в том, что она избавляет от ошибок при строительстве, возникающих из-за неправильно прочитанных чертежей, - пояснил Кемлани. - Трехмерная технология позволит сэкономить массу времени за счет создания более точных проектов".

Кроме того, BIM значительно упростит обмен информацией между участниками процесса строительства. В настоящее время соблюдается примерно такой порядок: архитекторы создают чертежи здания, а клиенты вносят в проект свои поправки, из-за чего всю документацию потом приходится переделывать. Готовые чертежи передаются подрядчику, который вносит в них уже свои поправки и отправляет их домовладельцу. Но законченный объект с этими чертежами может иметь очень мало общего. Представители других отраслей уже поняли, насколько низка эффективность такого способа работы, сказал Джемс Тимберлейк, партнер архитектурной фирмы KieranTimberlake Associates. "Архитекторы не привыкли к сотрудничеству, главное для них - поскорее выдать готовый проект, - считает он. - Автомобильная индустрия работала так в 50-е годы: конструкторы создавали полный проект автомобиля и отдавали чертежи в отдел производства. В результате на этапе сборки нередко возникали нестыковки между отдельными узлами. Сейчас эта отрасль использует гораздо более прогрессивные способы проектирования, а мы все еще действуем по старинке, упуская колоссальные преимущества коллективной работы и интеграции".

BIM позволит решить эти проблемы, потому что основу процесса строительства в таком случае составят электронные документы, которые модифицируются на разных этапах проектирования и конструирования, давая владельцу здания полное представление об его собственности. "Для клиентов трехмерная модель - это что-то вроде рентгеновской установки, - размышляет Тимберлейк. - С ее помощью он может внести в проект любые изменения, например переместить ванную комнату и посмотреть, что из этого получится. Сейчас клиенты еще мало знакомы с такими инструментами, но я думаю, что чем больше они будут видеть результаты работы трехмерных САПР, тем сильнее они им будут нравиться, и в конце концов они станут требовать от проектировщиков перехода на новые методы".

Однако архитекторам не следует переоценивать преимущества BIM, предупреждает Кен, директор по ИТ архитектурной компании Gensler. "Это очень соблазнительная возможность - предоставить владельцу здания много полезной информации, - говорит он. - Но на самом деле люди стараются сократить объем данных о зданиях, потому что лишние сведения не окупаются. Один мой клиент как-то присвоил всем своим деревьям штрихкод. Это была интересная идея, но она оказалась непрактичной и от нее пришлось отказаться из-за огромного объема данных, которыми нужно было управлять".

Сотрясая основы

К сожалению, на практике реализовать такой беспрепятственный обмен информацией, как это обещает BIM, нелегко. В настоящее время процесс строительства сильно фрагментирован и строго регламентирован. Причины здесь разные - от традиций до юридической ответственности. "Новая технология нарушает привычный порядок, поскольку в ее случае проектировщик должен заниматься работой, которую обычно выполняет подрядчик, например описывать требования к материалам, - сообщила Кристина Феллон, президент Kristine Fallon Associates, консалтинговой фирмы в области архитектуры. - Строительная индустрия состоит из множества относительно небольших предприятий, совместно работающих над одним проектом на контрактной основе. Все зиждется на партнерских соглашениях, заключенных под данный проект. Технология BIM вмешивается в эти взаимоотношения, и поэтому для нее придется создавать новую структуру. Но это не просто. Ведь нынешние методы работы строительной индустрии складывались десятилетиями, и одному игроку не под силу их изменить".

Особую сложность представляют юридические вопросы. "Большое беспокойство вызывает такая проблема, как определение степени судебной ответственности, - продолжает Кристина Феллон. - Стандартные контракты, используемые со времен второй мировой войны, очень четко определяют, кто за что отвечает. Люди боятся отклониться от них".

Сегодня процесс строительства полон всевозможных ограничений на задания, которые выполняют его участники, причем все они основаны на архаичном представлении о сооружениях, считает Шелден. Но люди привыкли к этому. "Современная организация процесса крайне неэффективна, но если вы играете по правилам, то чувствуете себя в безопасности", - объяснил он.

Из-за фрагментации каждый сегмент строительной индустрии внедряет технологические новшества по-cвоему. В результате согласованность напрочь отсутствует. Например, передовые архитекторы выполняют проектирование с помощью трехмерных моделей, а затем преобразуют их в плоские чертежи, поскольку таково требование департамента городского планирования или субподрядчиков; при этом теряется масса ценной информации.

"Сталелитейная промышленность перешла на трехмерные методы раньше других, чтобы лучше интегрировать сложные инженерные и механические расчеты, выполняемые в ходе работы", - рассказал Гейб Колмен, директор по ИТ организации American Institute of Steel Contractiors. Но, к сожалению, многие преимущества трехмерного проектирования теряются на разных этапах производства. "При создании стальных конструкций очень важно, чтобы с каждым ее элементом была связана соответствующая информация, так что именно эта индустрия одной из первых ухватилась за моделирование, - объяснил он. - Однако в большинстве случаев сталелитейщики не получают от проектировщиков полную модель, потому что где-то в середине процесса проектирования они переходят на плоские чертежи. Мы стараемся изменить такой порядок, ищем инженеров и проектировщиков, работающих только с трехмерными моделями, но найти их нелегко".

Данная проблема могла бы упроститься, если бы пользователи были уверены, что смогут просматривать модели и манипулировать ими на протяжении всего строительного процесса. Однако сейчас обмен данными сильно затрудняется из-за того, что в различных САПР используются закрытые форматы файлов. По словам Колмена, многочисленные отраслевые комитеты занимаются разработкой стандартов, но пока что им удалось только сократить число несовместимых форматов, сама же проблема осталась нерешенной. "Очень важно, чтобы наша индустрия приняла единый стандарт для обмена данными, - пояснил он. - В крайнем случае подошла бы и система, которая смогла бы как зонтик покрыть различные САПР и связать их вместе".

Сендерс согласен с тем, что строительной индустрии необходимо найти способ обмена данными и извлечь урок из ошибок, допущенных во время первого перехода на цифровые технологии. "Ирония состоит в том, что если вы пообщаетесь с пятьдесятью ведущими архитектурными фирмами, то обнаружите пятьдесят различных стандартов автоматизации проектирования, - сказал он. - Каждая из них применяет свой особый набор стандартов для представления и организации проектной информации. Никто никогда не пытался стандартизировать способы представления данных, и мы жестоко расплачиваемся за это".

BIM дает шанс начать все сначала. Как утверждает Сендерс: "Если мы перейдем на BIM, то новизна этой технологии позволит всей строительной индустрии хорошенько подумать над новым стратегическим подходом и начать работать вместе. Если мы действительно хотим использовать всю информацию из моделей и обеспечить ее передачу от проектировщиков к строителям, сталелитейщикам и другим участникам строительства, то нужно найти общее решение".

Толчок к распространению BIM могут дать домовладельцы, которым очень понравился новый метод. Кроме того, в первых рядах на трехмерное моделирование переходят крупные производители, самостоятельно выполняющие основную часть строительных работ, и сети розничной торговли, оценившие согласованность основанного на моделях метода проектирования. Организация General Services Administration, занятая материальным снабжением федерального правительства, собирается использовать моделирование в своих проектах. Кроме того, BIM внедряют проектно-строительные фирмы, объединяющие архитекторов и строителей.

"Я совершенно уверена, что у BIM большое будущее, потому что эта технология позволяет улучшить результат строительства, ускорить процесс и сократить затраты, - резюмировала Кристина Феллон. - Пока трудно сказать, когда произойдет массовый переход. Ведь это очень консервативный рынок. Тем не менее постепенно люди осознают потенциальные возможности BIM и реализуют эту технологию".