14.07.2022

Как построить качественную 4D BIM модель: особенности и типичные ошибки

Как построить качественную 4D BIM модель: особенности и типичные ошибки

В статье мы разберем, что такое 4D моделирование, для каких целей его действительно стоит использовать, и рассмотрим на примерах, какие распространенные ошибки допускаются при создании информационной модели строительного объекта.

  1. Что такое 4D-моделирование
  2. Особенности 4D BIM модели
  3. Ошибки 4D модели

Что такое 4D моделирование

4D BIM моделирование — это процесс создания 3D моделей в сочетании с информацией о времени, календарными и сетевыми графиками, управлением логистикой и визуализацией строительства. 4D модель — это визуализация процесса строительных работ, поэтому ее также называют строительной информационной моделью (СИМ).

Александр Лапыгин, обозначает цели создания 4D BIM модели следующим образом:

Для создания качественной 4D модели нужно разобраться с целями, для чего она нужна. Ведь строгого определения этого термина нет, и все его понимают по-своему.

Главная ошибка — это делать 4D ради 4D, то есть не определить цель процесса. От цели уже будут ставиться конкретные задачи, что моделировать, как, в каких программных продуктах и с какими допущениями.

Цели создания модели могут быть, например, такими:

  • поиск пространственно-временных коллизий на стройплощадке (при стесненных условиях строительства, крайне ограниченных сроках и/или при наличии большого числа подрядчиков и техники), чтобы заранее запланировать все перемещения техники, материалов и конструкций, исключить физически невозможные технологические операции из-за неверной последовательности работ в графике и т. п. Это довольно дорого, требует большой предварительной работы, но используется в некоторых проектах;
  • контроль соблюдения графика строительства с визуальной составляющей. Для этого также нужно сохранить связь 3D модели и графика программно, чтобы можно было в процессе строительства на регулярной основе вносить в график фактические данные, и визуализация процесса позволяла видеть отклонения от графика в виде элементов, которые монтируются с отклонением по времени.
  • планирование сроков поставки оборудования и конструкций на площадку на основе 4D модели.

Александр Лапыгин, Генеральный директор РОСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ

Календарно-сетевое планирование в строительстве в сокращенном виде
Календарно-сетевое планирование в строительстве в сокращенном виде

Анализ строительства с применением информационной модели строительного объекта позволяет:

  • наглядно представить весь процесс строительства и технологии выполнения работ;
  • проверить правильность выбранного сценария выполнения работ;
  • оптимизировать зоны строительной площадки;
  • выявить и устранить на стадии проекта пространственно-временные коллизии;
  • автоматизировано разработать план поставки материально-технических ресурсов с привязкой ко времени;
  • оценить возможность альтернативных вариантов монтажа конструкций, траекторий передвижений транспортных средств, перемещений рабочих, разделения элементов конструкции на захватки и фронты работ.
Визуализация процесса строительства здания
Визуализация процесса строительства здания

Благодаря этим возможностям, планирование в формате 4D BIM сводит к минимуму риски, сроки и затраты, а также улучшает взаимодействие участников строительства в реальном времени.

Переводом модели из 3D (цифровой информационной модели, или ЦИМ) в 4D занимаются инженеры ПОС (проекта организации строительства) и ППР (проект производства работ). 3D модель в процессе перевода в 4D трансформируется в разряды ресурсов: материальные, технические, трудовые, энергетические и ресурс времени. Корректировка, актуализация и ведение СИМ в ходе работы возможны только при сотрудничестве со специалистами на строительной площадке.

Синхронизация календарно-сетевого графика и 3D-модели
Синхронизация календарно-сетевого графика и 3D-модели

Особенности 4D BIM модели

Если исходить из того, что 4D — это 3D + время, то качественная 4D BIM модель — это трёхмерная информационная модель строительного объекта, в которой все элементы или группы элементов программно связаны с календарным графиком планируемого выполнения работ в соответствии со структурой декомпозиции этих работ, принятых на проекте.

Рассмотрим, что это означает на практике.

Элементы сгруппированы по принципу монтажа
Сама по себе 3D модель должна быть предварительно построена с учётом того, что она будет использоваться для связки с календарным графиком. То есть элементы этой модели сгруппированы так, чтобы каждая группа элементов объединяла элементы, являющиеся частью одной конкретной позиции в графике. Должно быть соответствие модели графику. Хороший метод такой привязки — технология AWP, Advanced work packaging. То есть уже при 3D моделировании должны учитываться все особенности технологии монтажа оборудования.

Типовые ошибки: в большинстве моделей группировку делают не по принципу стадии строительства, а по подобию: кирпичи — к группе стены.

Заполнены все параметры для отдела закупок
Для планирования сроков поставки оборудования и материалов на площадку в трёхмерной модели у каждого элемента, представляющего собой поставочную единицу, должны быть корректно заполнены все параметры, важные для отдела закупок. Для оборудования это может быть наименование производителя и модели, для возводимых на месте элементов — материал, цвет, возможно даже поставщик, если он известен заранее, и т. п.

Для крупногабаритного оборудования должно соблюдаться условие соответствия его габаритов в модели реальным размерам, а также понадобится заполнить параметр массы, чтобы можно было проверить соответствие заложенных в модель характеристик грузоподъемных механизмов той массе, которую им предстоит поднимать.

Структура графика повторяет структуру модели
График должен быть разработан с учётом того, что он будет связываться с 3D моделью. То есть его структура должна повторять структуру модели, а степень детализации (число уровней) должна обеспечивать очередность и объем выполнения работ, должно быть дробление с учетом очередности производимых работ.

Если эти условия соблюдены, такую 4D модель можно использовать для всех трёх целей, озвученных выше.

Назначение трудовых ресурсов. Привязка к каждому элементу модели группы работ
Назначение трудовых ресурсов. Привязка к каждому элементу модели группы работ

    Подпишитесь на рассылку
    Раз в неделю будем присылать вам самые интересные материалы

    Ошибки 4D модели

    Александр Лапыгин, Генеральный директор РОСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ делится опытом:

    Разберем возможные ошибки, которые могут возникнуть случайно, из-за нечёткого представления целей и задач моделирования, либо непреднамеренно в силу отсутствия подходящего ПО:

    1. Нельзя обновить модель в связке с графиком в процессе строительства. Это приводит к необходимости каждый раз создавать 4D модель заново для анализа текущей ситуации на площадке, это очень трудозатратно и как правило эту работу перестают выполнять, модель теряет связь с реальностью.
    2. Структура 3D модели не соответствует структуре графика выполнения работ. В таком случае один элемент модели оказывается задействован в нескольких позициях графика, это усложняет анализ модели.

    Пример: перекрытие площадью 1000 м² в модели является одним элементом, а по графику в него укладывают бетон в три параллельных (или последовательных, неважно) захватки, одна 500 м², другая 300, третья 200. Получается, что эти позиции графика нельзя привязать каждую к своему элементу, он у них получается общий, и с такой разбивкой не получится корректно рассчитать сроки его монтажа.

    1. Модель разрабатывается в отрыве от реального графика выполнения работ и реальных поставочных спецификаций. Это происходит в случае если моделью занимается обособленное подразделение, а рабочий процесс тем временем идёт «по старинке» и его руководители не разбираются в моделировании, его целях, задачах и преимуществах. Такая модель оказывается неверной и от того бесполезной.
    2. Слишком детализированная 3D модель. Это создаёт сложности для просмотра из-за требуемой высокой производительности компьютеров, а также на одну строку графика приходится слишком много позиций модели и их сложно контролировать человеку.

    Пример: производитель противопожарных датчиков заказал разработку семейств своего оборудования. Их выполнили в высокой детализации, чтобы порадовать заказчика: каждый датчик включает в себя сложной формы геометрию, отверстия под саморезы, красивый логотип производителя, и имеет вес например 5 Мб (из-за этой сложной геометрии, лого и резьбы). Когда 10 таких датчиков попадают в модель коттеджа, это не сказывается на производительности компьютера, так как вес модели пожарной сигнализации будет около 50 Мб (если брать в расчёт только датчики). А вот когда такие датчики ставят в модель торгового центра площадью 100 000м2, вес системы ПС только из-за датчиков будет под 10 Гб, хотя ценность в них — только место расположения, и параметры (марка), то есть 10 Гб пустой информации занимают оперативную память. Вес «кружка с параметрами» позволил бы иметь объём модели ПС в 50 Мб вместо 10 Гб.

    Есть рекомендации производителей софта, например, Autodesk, что одна модель не должна весить больше 500 Мб. Можно ориентироваться на этот показатель. Строго детализация не ограничивается, но нужно понимать, какая детальность минимально достаточна, чтобы не делить файлы на десятки и сотни кусочков, которые потом сложно координировать, и в целом это напрасный труд.

    1. Слишком детализированный график: руководитель или планировщик не может его проанализировать.

    Степень детализации графика тоже зависит от проекта. График строительства завода СПГ точно будет иметь тысячу строк или более, а иногда бывает и 10 000 позиций. На таких проектах для анализа этих графиков нанимают специального планировщика, или даже команду планировщиков, которые всё время работают только с графиком.

    А вот если мы строим себе коттедж, вряд ли позиций будет больше 100. Вручную можно контролировать от 100 строк (если меньше — то график недостаточно детален) до 2000 (если это не уникальный проект с отдельной командой планировщиков).

    1. Недостаточная степень детализации модели и/или графика — тогда период контроля результатов работ на площадке оказывается сильно короче длительности позиций нижнего уровня в графике.
    2. Главная ошибка — повторюсь — непонимание цели моделирования, и отсутствие связи задач моделирования с этой целью. Если просто пытаться сделать всё, на что способно имеющееся ПО, не задумываясь о том как в строительстве будет использоваться результат, есть риск потратить большие ресурсы на моделирование и календарно-сетевое планирование, и никак не повысить эффективность работ. Тогда моделирование превращается в карго-культ, и результат вызывает у всех участников разочарование.

    В следующей статье мы расскажем о том, в каких программах строятся четырехмерные модели и какие требования предъявляются к разным этапам.