Анализ программного обеспечения для автоматизированного формирования сметных документов на основе BIM-моделей

Введение

В наше время цифровизация стала неотъемлемой частью прогресса мирового сообщества. Любая отрасль, в том числе и строительная, претерпевает стремительные изменения в сторону упрощения и автоматизации труда работников, задействованных в создании финального продукта. Сфера прошла путь от CAD-проектирования, которое позволяло составлять проекты, чертежи и информация в которых не была напрямую связана между собой, до BIM-проектирования, в котором устанавливается не только взаимосвязь между отдельными элементами, но и появляется возможность полноценно моделировать проектируемое здание с учетом всех используемых материалов и их свойств. В ходе BIM-моделирования составляется единая база данных, которая позволяет перевести понимание о разрабатываемом объекте на новый уровень – уровень цифровой модели, тогда как продукт CAD-моделирования лишь условно отображает информацию об объекте.

В конечной информационной модели заключены все свойства и параметры будущего здания, а именно физические и функциональные свойства используемых материалов, внешние нагрузки, влияющие на здание, и другие характеристики, позволяющие приблизить положение модели к реальным условиям. В модели учитываются все корреляции и взаимосвязи, которые оказывают влияние на конечное состояние сооружения. Также BIM с точки зрения именно подхода к проектированию – это интеллектуальный интегрированный процесс создания 3D-моделей, фундаментом которого служит точная информация об объекте строительства, в ходе которого разрабатывается и собирается воедино скоординированная проектная информация и документация, в том числе и сметная документация [1].

2D-проектирование позволяет производить формирование стоимости строительства спроектированных конструкций только вручную, что неизбежно ведет к уменьшению степени точности подсчетов и к дальнейшим неувязкам в принятой на основании бюджета финансовой модели организации. В случае, когда речь идет о небольшой компании, занимающейся ограниченным спектром строительных работ, такие ошибки могут не понести за собой существенных потерь. Однако, когда просчеты касаются бюджета строительства многоэтажного здания, комплекса зданий или целого списка проектов крупной строительной компании, они могут привести к колоссальным издержкам.

Большую роль в ручном расчете стоимости строительства здания играет человеческий фактор – невнимательность инженера-сметчика и длительность проведения работ по оценке стоимости на разных стадиях проектирования и строительства приводят к непреднамеренной потере данных и неточности информации об объемах строительства. В случае крупных объектов, когда помимо формирования бюджета на начало строительства в ходе возведения здания приходится обновлять стоимость согласно вносимым изменениям в проектную документацию, ошибки и высокая длительность пересчета недопустимы. До сих пор включение сметных специалистов в работу с BIM-моделями не происходит в полной мере [2–5].

С приходом качественного BIM-моделирования появилась возможность снизить количество проектных коллизий до минимума, что максимально уточняет объемы каждого отдельного элемента здания в проекте. В случае, если информация об объемах приходит напрямую из BIM-модели, сметный расчет самым полным образом отражает реальную стоимость возведения здания. Опыт внедрения автоматизации сметных расчетов крупнейшего девелопера Российской Федерации (ГК «Самолет») позволил добиться увеличения точности сметных расчетов и ускорил работу инженеров-сметчиков на 70 % [6].

Основной раздел

На российском рынке появилось множество программных систем, позволяющих автоматизировано формировать сметы на основе цифровых моделей. Рассмотрим несколько программных комплексов.

«BIM-смета ABC» от компании АВС-Н предлагает сметчику работу непосредственно внутри BIM-программ, в список которых входят Autodesk Revit, Nemetschek Allplan, Graphisoft ArchiCAD, Renga Software. В состав программного комплекса входят:

– плагин для BIM-систем, с помощью инструментов которого элементам модели назначаются сметные свойства;

– база знаний, представляющая собой сметно-нормативную базу, элементы которой назначаются элементам модели;

– «АВС-транслятор», внутри окна которого происходит настройка назначений элементам модели.

База знаний может быть сформирована по утвержденным российским сметным нормативам (ГЭСН, ФЕР, ТСН, НЦКР), нормативам стран СНГ и нормативам, установленным внутри компании, выполняющей формирование смет. При этом одному и тому же элементу модели может быть назначен целый список работ и материалов без ограничений. После назначения всех необходимых норм полученный проект экспортируется в формат XML для дальнейшей работы в сметных системах. Информация о назначенных сметных нормах сохраняется в том числе непосредственно в информационной модели здания в отдельном специально созданном параметре элемента.

Плюсами работы с данной программой являются относительная простота использования для инженера-сметчика и легкость интеграции в программное обеспечение. Для использования программы «BIM-смета ABC» инженеру требуется наличие минимальных навыков работы с BIM-системой, которые заключаются лишь в выборе элемента модели и назначении ему работы и материала из структуры сметы. К самой модели не предъявляется никаких дополнительных требований, поскольку все назначения производятся вручную. Также существует возможность визуальной проверки модели на верность назначенных ей сметных нормативов путем использования фильтров, имеющихся в функционале плагина для BIM-системы.

Минусом данного программного обеспечения является работа непосредственно в BIM-системах. Во-первых, для их использования необходима компьютерная техника с высокими техническими характеристиками, для обеспечения всех инженеров-сметчиков такими электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) потребуются дополнительные финансовые вложения. Во-вторых, работа сметчика напрямую в модели может понести за собой изменение самой модели (случайное удаление элементов, изменение основных параметров и прочее), что является недопустимым [7].

Программа «5D-смета» компании НПФ «Гектор» предназначена для применения совместно с такими BIM-системами, как nanoCAD, Renga, Model Studio CS, Autodesk Revit, Autodesk Navisworks. Программа состоит из двух надстроек – надстройки «Сметная информация» для работы проектировщика и модуля «Привязка сметных норм» для работы инженера-сметчика.

Надстройка «Сметная информация» является настраиваемым плагином для BIM-системы, с помощью которого инженер-проектировщик экспортирует модель целого здания или отдельных его элементов для дальнейшего составления сметы. Далее работа с моделью происходит в отдельном приложении, где уже инженер-сметчик назначает сметные нормы элементам модели. Интерфейс модуля «Привязка сметных норм» позволяет осуществлять интеллектуальный поиск сметных норм по названиям и физическим параметрам, корректировать формулы расчета объемов работ, создавать пользовательские наборы норм для типовых элементов и проектов в целом.

Среди плюсов применения данной программы можно отметить четкое разделение работы между проектировщиком и сметчиком, где сметчик не имеет прямого доступа к модели здания и не имеет необходимости дополнительно обучаться работе с BIM-системой. Интерфейс окна работы инженера-сметчика удобен и понятен, поскольку все элементы модели и их параметры выгружаются списком. Модель также не нуждается в назначении дополнительных параметров, определяющих принадлежность элементов к сметному нормативу.

К минусам можно отнести невозможность визуальной проверки модели на назначение сметных норм инженером-сметчиком. Такая функция доступна в надстройке «Сметная информация» внутри BIM-системы, доступ к которой имеет только проектировщик [8][9].

Программное обеспечение «BIM WIZARD» от компании «ВИЗАРДСОФТ» позволяет работать с программами Renga, nanoCAD, ModelStudioCS, CADLib, Autodesk Revit, Navisworks, Archicad, Tekla, Solibri. Устройство рабочего места схоже с устройством программы «5D-смета» – инженер-сметчик также имеет свое рабочее место вне BIM-системы, а информация о проекте из BIM-модели экспортируется инженером-проектировщиком.

Плагин внутри BIM-системы дает проектировщику возможность выбрать необходимые для расчета элементы здания и все здание целиком, экспортируя их для дальнейшей работы сметного отдела. Также можно выбрать расценку для привязки к элементу прямо внутри системы, что будет учтено в информационной модели как дополнительное свойство элемента.

Сметчик в своем окне имеет список всех элементов модели, выбранную сметно-нормативную базу и 3D-модель проекта. В качестве нормативной базы так же, как и в прочих рассмотренных приложениях, может использоваться любая база – от государственной до коммерческой, принятой в конкретной организации.

«BIM WIZARD» можно охарактеризовать теми же плюсами и минусами, что и программу «5D-смета», за исключением одного момента – сметчик в своем рабочем окне видит 3D-модель и может производить дополнительную визуальную проверку назначений сметных норм элементам. Это значительно снижает вероятность допущения ошибок инженером [10].

Программное обеспечение «Larix» от компании «Айбим» предоставляет работу с такими системами BIM-моделирования, как Autodesk Revit, Autodesk Navisworks, Renga и Bentley, в специализированном для программы формате IMC, также существует возможность загружать табличные данные формата XLSX. «Larix» – многомодульная система, в которую входят:

– Larix.Manager – программа для проверки BIM-модели на коллизии и несоответствия (аналог Autodesk Navisworks). Здесь инженер-сметчик может предварительно проверять элементы модели на полноту и верность присвоенных ей параметров в BIM-системе.

– Larix.EST, в состав которого входят модули Larix.Designer и Larix.Analyzer. Larix.Designer предназначен для формирования логических цепочек отнесения элементов модели к элементам сметно-нормативной базы и создания решений для конкретных IMC-моделей на их основе, а Larix.Analyzer – для последующей проверки произведенных решений и формирования отчетов.

– Larix.CDB – система для ведения сметно-нормативной базы. Аналогично вышеуказанным приложениям имеет возможность как формировать собственную базу, так и использовать государственные.

Формирование сметных отчетов происходит следующим образом. Проектировщик либо BIM-координатор экспортирует информационную модель здания из системы BIM-проектирования в формат IMC. BIM-координатор импортирует полученные файлы в Larix.Manager и производит проверку модели на коллизии и верность параметров. В случае, если проверка выявит ошибки, BIM-координатор имеет возможность изменить параметры прямо внутри модуля Larix.Manager и выгрузить лист изменений для его дальнейшего импорта в BIM-систему.

После проверки координатор сохраняет полученный проект внутри системы Larix и передает ее инженеру-сметчику. Сметчик на основании параметров элементов модели формирует логические цепочки, которые соотносят отфильтрованные элементы модели с элементами сметно-нормативной базы. Сметно-нормативная база предварительно формируется сметчиком в модуле Larix.CDB. Здесь же назначаются соответствия ресурсов и работ, а также нормы расходов ресурсов. После формирования логических цепочек сметчик запускает формирование решения и после его получения проверяет полученный отчет в Larix.Analyzer. Здесь, помимо табличного представления решения, также представляется и 3D-модель здания.

Таким образом, можно выделить несколько плюсов использования программного обеспечения Larix, прежде всего – наличие модуля для проверки модели на ошибки. Существует возможность визуальной проверки готового решения. При наличии полноценного EIR (Employer’s Information Requirements – Информационные требования заказчика) или BEP (BIM Execution Plan – План выполнения BIM-модели) настроенные логические цепочки являются универсальными и впоследствии будут использоваться для расчета стоимости любого из проектов компании.

Из последнего факта следует минус – данную программу нецелесообразно использовать в компании, которая не имеет четких требований EIR и BEP, поскольку трудоемкий процесс создания цепочек в таком случае бесполезен. В отличие от других указанных в статье программ, выбор элементов производится не вручную, а с помощью алгоритма внутри цепочек, что требует больше времени для наладки самих цепочек [11].

Каждая из вышеуказанных программ позволяет производить дальнейшие работы с полученными данными в других сметных программах (например, «ГРАНД-Смета»), а также формировать исходные данные для работы в программах календарно-сетевого планирования строительства, таких как Synchro Pro, Plan-R или Microsoft Project. В конечном итоге организация при использовании всего перечня программ получает 5D-модель, включающую в себя информацию о требуемых материалах, технике и прочих ресурсах, геометрии здания, стоимости его возведения и времени, которое потребуется на строительство, с четким графиком выдачи рабочей документации, поставки оборудования и материалов, выполнения строительно-монтажных и пуско-наладочных работ [12].

Заключение

Анализ программного обеспечения, позволяющего автоматизировано формировать сметную документацию на базе BIM-модели, позволяет сделать следующие выводы.

1. Прежде всего, такой подход позволяет увеличить точность и скорость сметного расчета, что, помимо ускорения процесса строительства и уменьшения перерасхода средств на ошибочно определенные объемы, позволяет повысить имидж строительной компании перед организациями-подрядчиками, в ходе работы с которыми не будет возникать проблем с определением фактических объемов работ и материалов.
2. В случае внесения изменений в проектную документацию либо принятия решений об экономической целесообразности применения той или иной технологии данный метод также является выигрышным, поскольку сметный расчет будет заключаться лишь в выгрузке данных из модели и помещении их в сметную программу и будет составлять всего несколько минут. Такой подход позволит существенно сократить время на процесс оценки стоимости.
3. Компания с четкими требованиями к проектам при использовании автоматизированного формирования смет будет иметь возможность выгружать информацию из BIM-модели и на выходе из сметной BIM-программы сразу получать полную информацию об объемах и стоимостях без сопутствующих дополнений модели. В таком случае работа инженеров-сметчиков может быть упразднена вовсе, а процесс расчета стоимости строительства перейдет в зону ответственности проектировщиков, сотрудников производственно-технического отдела либо BIM-координаторов. Подобное повышение производительности труда может существенно снизить затраты организации.
4. Автоматизация процесса создания смет требует повышенного внимания к качеству и полноте BIM-модели, поскольку подобное программное обеспечение позволяет автоматизировать подсчет объемов и стоимостей только для тех элементов, которые содержат определенный перечень параметров или относятся к одному типоразмеру. В этом случае в работе проектировщиков должна присутствовать определенная степень типизации проектов и существовать конкретно обозначенные требования к проектированию в виде EIR или BEP. Такой подход реально организовать в основном в крупных организациях-лидерах рынка, когда как для компаний меньшего масштаба внедрение развитой и продуманной структуры информационного моделирования может оказаться попросту невыгодно.
5. Как и для любого нововведения, касающегося BIM-технологий, присутствует проблема, связанная с необходимостью перехода компании на использование ЭВМ с высокими техническими характеристиками. Дороговизна процессоров с требуемой мощностью и других комплектующих может послужить основной причиной отказа от применения технологии информационного моделирования и всех процессов автоматизации, которые позволяет внедрять BIM-моделирование.

Тем не менее Российская Федерация идет по пути расширения сферы применения информационного моделирования в строительной отрасли, что позволит внедрить автоматизацию сметных расчетов в бόльшее количество компаний страны.