Poniższy artykuł opracowano w oparciu o stan prawny obowiązujący w momencie powstania tego artykułu.
Redakcja nie gwarantuje aktualności tekstu w okresie późniejszym, jak również nie ponosi odpowiedzialności za ew. stosowanie się do zawartych w nim zaleceń.

Proces BIM, czyli jak to działa w Ameryce

Modelowanie informacji budowlanych (Building Information Modeling, BIM) przyjęto do stosowania w USA najpierw jako nowinkę techniczną, która później urosła do rangi głównego nurtu w branży zarządzania projektowaniem, budową i obiektami, począwszy od wczesnych lat trzeciego tysiąclecia.

Artykuł ten nie omawia twórczych narzędzi BIM, takich jak ArchiCAD, Revit, Micro Station, Plant Design itd., lecz sam proces BIM, w którym wszyscy uczestnicy aktywnie współpracują przy rozwiązywaniu problemów projektu, budowy i przyszłego utrzymania, korzystając z jednego źródła informacji, to jest akumulacyjnego modelu informacji budowlanych (BIM). Akumulacyjny BIM składa się z modeli architektonicznych, budowlanych, konstrukcyjnych i mechanicznych (urządzenia mechaniczne, rurociągi, instalacje hydrauliczne, elektryczne, urządzenia medyczne, ochrona pożarowa).

 

 

Współpraca

Powodzenie procesu BIM zależy od tego, czy biorą w nim udział wszystkie strony, tj. czy inwestorzy, wykonawcy, podwykonawcy, architekci, straż pożarna, dostawcy i administratorzy obiektów współpracują ze sobą, dążąc do obniżania ryzyka i eliminacji strat zarówno u siebie, jak i u współuczestników, dzięki usprawnieniom wnoszonym przez procesy BIM. Projektowanie, budowa i - na koniec - zarządzanie cyklem życia z wykorzystaniem BIM stwarza ogromną szansę na obniżenie kosztów inwestycji, gdyż pozwala zespołom projektantów i budowlanych uczyć się na błędach i eliminować je, zanim rozpocznie się budowa. Dziś inwestorzy obiektów budowlanych idą w pierwszym szeregu tej techniki. W końcu to oni są sercem branży projektowania i budownictwa i to oni mogą zyskać najwięcej. Mogą wyeliminować kosztowne marnotrawstwo czasu i zasobów wraz z odnośnymi nakładami, które obciążają budżet branży AEC. I tak ma być, ponieważ w tej branży tempo zmian wymuszają kontrahenci.

 

Rys. 1. Tradycyjne podświetlane stoły przydawały się w procesie koordynacji wielkich inwestycji. Dwuwymiarowe rysunki CAD służyły powszechnie jako nakładki do rozwiązywania problemów koordynacji MEPF.

 

Rys. 2. Na placach budowy zainstalowano tzw. iRooms - inteligentne biura, które umożliwiają całej załodze szybką i skuteczną wymianę informacji BIM. Technika integracji inteligentnych tablic (SMART Boards Integration) zastąpiła podświetlane stoły w procesie koordynacji budowy.

 

 

Pierwsza inwestycja BIM w USA

Centrum sztuki cyfrowej Letterman (Letterman Digital Arts Center, LDAC) jest pierwszym na świecie ośrodkiem, gdzie zgromadzono pakiety awangardowej produkcji efektów specjalnych i gier komputerowych. Mieści się w kalifornijskim San Francisco na 23-akrowej działce w Presidio National Park. LDAC zaprojektowano dla 1500 pracowników na wzór kampusu. Złożony z czterech budynków i bloku wykładowego, liczy sobie razem 865 tys. stóp kwadratowych powierzchni oraz 717 tys. stóp kwadratowych podziemnego czterokondygnacyjnego garażu na 1500 samochodów. W budynkach położono podłogi techniczne z systemem MEP na posadzkach betonowych, pokryte i uszczelnione metalowymi płytami podłogowymi. System podłóg dystansowych był całkiem nową koncepcją w USA, choć bardzo rozpowszechnioną w Europie. Budowa projektu ruszyła w styczniu 2003 r. i zakończyła się w czerwcu 2005 r. Inwestycja kosztowała 350 mln USD. Centrum LDAC stało się w branży sztandarem za którym poszli inni. Projekt oddano do użytku przed terminem i oszczędzono na nim ponad 10 mln USD.
Przez ostatnie 13 lat w pracach nad BIM dokonał się ogromny postęp w zakresie oprogramowania, sprzętu i talentu do tych procesów. Dziś w USA mamy doświadczenia branżowe, wytyczne do BIM i wdrożone postępowanie, przekształcające nasze projekty, budowy i zarządzanie obiektami, wynosząc je na nowy, wysoki poziom.

 

Rys. 3. Modelowanie informacji budowlanych (BIM) znacznie usprawniło zacofaną od lat branżę i procesy. Wartość dodana przez View By View do tego projektu oszczędziła fundacji Lucasfilm wydatku milionów dolarów - Thomas M. Brady, dyrektor projektu, Fundacja Lucasfilm

 

Rys. 4. USC: Kompleks Szkoły Sztuki Filmowej. View By View, Inc.

 

 

Wdrażany ustawowo

Amerykańska Generalna Administracja Usług (General Services Administration, GSA), największy na świecie właściciel gruntów i obiektów zarządzający ponad 107 mln metrów kwadratowych powierzchni, była pierwszym oddziałem rządu USA, który nie tylko wdrożył proces BIM, lecz go nakazał ustawowo. Rząd USA podjął decyzję, by od roku 2016 wymagać od dostawców działających w sektorze inwestycji publicznych stosowania narzędzi i procesów (BIM). Władze australijskie i brytyjskie poszły za przykładem GSA w stosowaniu procesu BIM (patrz http://gsablogs.gsa.gov/gsablog).

Wygląda na to, że w Polsce BIM nabiera rozpędu od około roku. Z całego serca polecam polskiemu rządowi stopniowe wprowadzanie tego procesu, zarówno na szczeblu ogólnokrajowym, jak i lokalnym, lecz wymaga to sporządzenia wytycznych BIM, ustalających, kto, kiedy i jak wdraża robocze procedury BIM.

W sieci można znaleźć kilka doskonałych wytycznych BIM online. Jedną z takich niemal kompletnych instrukcji zawierających BIM na każdym etapie cyklu życia opublikował University of Southern California (USC) – patrz http://facilities.usc.edu/uploads/documents/cas/BIMGuidelines_VS1_6_2012.pdf.
USC nie tylko aktywnie uczestniczy w stosowaniu BIM we wszystkich najważniejszych inwestycjach, lecz również zajmuje główną pozycję we wspólnych pracach nad oprogramowaniem do zarządzania obiektami, bezpośrednio zintegrowanym z procesem BIM.
Dziś USC może korzystać z jednego rozwiązania do wyszukiwania danych i dokumentów, pozyskiwać informacje o wykonaniu w czasie rzeczywistym i oglądać graficzną reprezentację umiejscowienia komponentów systemu w trzech wymiarach, przedstawianą w kontekście budowli rozumianej jako całość.
Zastosowanie BIM zaowocowało obfitującymi w dane modelami wykonawczymi, które zawierają bogactwo informacji przydatnych do inteligentniejszej eksploatacji budynków. Uniwersytet uzyskał dzięki BIM strategiczną szansę na lepsze zarządzanie obiektem.

 

Rys. 5. BIM nie zawsze jest niezawodne. Szara, przezroczysta płyta na zdjęciu powyżej to graficzna reprezentacja dodatkowej płyty, która zostałaby wylana, gdyby nie wizja lokalna dosłownie na minutę przed tymi robotami. Nie da się zaprzeczyć, że poprawki pochłonęłyby później majątek, taka płyta bowiem i jeszcze trzy dodatkowe to strunobeton.

 

Rys. 6. Typowe złożone instalacje mechaniczne, które trzeba zmieścić między sufitami a górną płytą stropową w projekcie szpitala.

 

 

BIM w służbie zdrowia

Niezwykle złożony sektor medyczny funkcjonuje pod presją - i tu właśnie BIM ma największy wpływ. Nie zaskoczy fakt, że to instalacje mechaniczne generują od 45% do 55% wszystkich kosztów inwestycji szpitalnych, a zatem stosowanie BIM w procesie koordynacji MEP wnosi większą wartość dodaną. Projekty szpitali to doskonały przykład złożoności ciążącej szczególnie na instalacjach mechanicznych, które muszą wpasować się w ograniczoną przestrzeń nad sufitami. BIM nadaje się szczególnie do upraszczania produkcji komponentów MEP poza obiektem, co stanowi kolejną, coraz silniejszą tendencję w sektorze opieki medycznej. Dzięki prefabrykacji słabnie problem braku siły roboczej w terenie, gdyż montaż prefabrykowanych komponentów nie wymaga licznej ekipy.
Wciąż jednak najważniejszą dziś kwestią pozostaje kulturowa mentalność. Trzeba zmienić sposób, w jaki pisze się postanowienia kontraktów, i postawić jasno sprawę, że wszystkie strony muszą rozumieć, czego mogą oczekiwać od BIM, co to da i kto jest właścicielem danych BIM. Wdrożenie BIM w pełnym zakresie wymaga od projektantów ogromnej aktywności w stosowaniu tego modelowania na etapie projektu koncepcyjnego.
Jestem głęboko przekonany, że tradycyjne umowne związki inwestora z architektem muszą ulec zmianie tam, gdzie inwestor bądź jego agent ma większą rolę do odegrania w całym procesie BIM. Proces BIM już zmienił całą branżę projektowania i wyniósł budownictwo na nowe poziomy współpracy.

 

 

Tendencje i techniki

W miarę jak coraz bardziej komplikują się projekty budowlane z użyciem BIM i jak rośnie znaczenie wymiany coraz to bardziej złożonych informacji o budowie między licznymi, zazębiającymi się ekipami, proces BIM może udrożnić komunikację między branżami dzięki technice inteligentnej tablicy SMART Board.
Jednak większość „projektów BIM" opracowano na potrzeby trójwymiarowego wykrywania sprzeczności. Przygotowanie danych jest dalekie od ideału: tajemnicze nazwy inwestycji; charakterystyka inwestycji albo niekompletna, albo w ogóle jej brak; niezdefiniowane systemy budowlane (nikt nie wie, jak łączą się ze sobą poszczególne dzieła); problemy z geometrią (np. powielanie robót i nakładanie się powierzchni w modelach itd.). A ponadto inwestorzy otrzymują pliki BIM/CAD w rozmaitych formatach (tj. produkcyjne GAD) i nie mogą ich zmienić. Nowe techniki, takie jak modelowanie informacji budowlanych (BIM), coraz częściej wkraczają do projektowania, eksploatacji i utrzymania obiektu na rynku opieki zdrowotnej, gdyż inwestorzy walczą o ograniczanie kosztów. Eksploatacja i utrzymanie generują około 80% łącznych kosztów całego cyklu życia obiektu.

 

 

Co to jest BIM cyklu życia?

Projekt i budowa to niewielka (około 20%) część wszystkich kosztów stworzenia cyklu życia budynku, za to około 0,25$ za stopę kwadratową przepada co roku w USA z powodu problemów z zarządzaniem danymi. Modelowanie informacji budowlanych (BIM) ma zastosowanie do całego cyklu życia obiektu i odnośnej infrastruktury; składają się nań: BIM utrzymania, wydajności energetycznej, zarządzania kosztami, bezpieczeństwa, zarządzania ryzykiem itd. BIM cyklu życia („wizualna baza danych") to fundament danych - idealnie skompletowane informacje o twoim obiekcie.

 

 

Studium przypadku

USC zastosował BIM do zarządzania cyklem życia łącząc bogate w dane modele projektu wykonawczego nowych budynków z istniejącą platformą oprogramowania do eksploatacji i konserwacji. Nowy kompleks szkoły sztuk filmowych to pierwszy przypadek projektowania instalacji budowlanych na kampusie USC z wykorzystaniem procesu BIM.
Na koniec, uczelnia po raz pierwszy mogła zastosować BIM w „inteligentnych" operacjach budowlanych oraz do monitorowania konserwacji prewencyjnej w czasie rzeczywistym.
Wcześniejsze modele BIM głównych budowli kompleksu - pierwsza faza inwestycji - nadawały się doskonale do projektowania, budowy i koordynacji, lecz nie zawierały niestety danych potrzebnych Uniwersytetowi do zarządzania obiektem. W drugiej fazie USC współpracował z zespołem projektantów, wykonawcami montażu i agentem oddania do użytku nad wbudowaniem danych powykonawczych o inwestycji w modelach BIM. Włączone do BIM dane dotyczyły numerów seryjnych urządzeń, skrzynek VAV i klap pożarowych oraz sprawności elektrycznej i prędkości wentylatorów; utworzono hiperłącza do gwarancji i instrukcji obsługi. Większość danych w tej fazie znajdowała się w dokumentacji, na papierze i na rysunkach. W trzeciej fazie większość danych stała się nieodłączną częścią BIM, dzięki czemu kierownictwo obiektu miało do nich dostęp w czasie rzeczywistym, co ogromnie skróciło ogólny czas reakcji i napraw.
Na zamówienie opracowano rozwiązanie oprogramowania wraz z interfejsem użytkownika, które łączy modele i dane Revit z platformą eksploatacji oraz utrzymania i nadaje całości dokładniejsze, bardziej interaktywne opcje wizualizacji w trzech wymiarach.
Zainstalowano oprogramowanie cyklu życia produkcji EcoDomus, Inc., umożliwiając uczelni porównywanie danych „eksploatacyjnych" z czujników i liczników z bazującymi na BIM danymi „powykonawczymi" oraz zwiększenie wydajności dzięki wykorzystaniu danych „post-konserwacyjnych" z własnej aplikacji USC do zarządzania utrzymaniem. Dziś USC może korzystać z jednego jedynego rozwiązania do wyszukiwania danych i dokumentów, uzyskiwania na żywo informacji o wydajności, a także do oglądania graficznej, trójwymiarowej reprezentacji komponentów systemu, pokazywanej w kontekście budynku jako całości.

 

 

Skanowanie laserowe do BIM

Koszty związane z przekształcaniem istniejących obiektów w model BIM sprawiają, że skanowanie laserowe tych obiektów od około roku zyskuje na popularności. Stwierdzenie, że rysunki warsztatowe istniejącego obiektu nijak się mają do warunków „powykonawczych", nie jest żadną rewelacją. Skanerów laserowych jest dziś coraz więcej; można nimi skanować cały obiekt oraz, w razie potrzeby, przekształcać chmury punktów na dokładne modele BIM.

 

Rys. 7. Chmura punktów w laserowym skonie istniejącego obiektu

 

 

Skanowanie laserowe do zarządzania obiektami

Skanowanie laserowe wychwytuje wszystkie istniejące informacje w formie chmur punktów, tak więc firma EcoDomus opracowała nową technikę umożliwiającą podłączanie zgromadzonych danych do chmur punktów. Proces ten sprawia, że gromadzenie danych na użytek kierowników obiektów staje się oszczędną metodą lokalizacji aktywów w obrębie obiektów. Dostępność środków finansowych umożliwi tworzenie modeli trójwymiarowych z chmur punktów, a następnie integrację tych modeli z zarządzaniem obiektem.

 

Rys. 8. Stosowana przez University of Southern California sekwencja czynności BIM

 

 

Przenośne BIM do zarządzania obiektem

Wprowadzenie iPadów do zarządzania sekwencją robót wzbudziło sensację wśród technicznej obsługi obiektów w GSA. Od samego początku przenośne oprogramowanie firmy EcoDomus Mobile pracuje na iPadzie, umożliwiając pełny, trójwymiarowy ogląd modelowania BIM, tworzenie zleceń na roboty i odbiór tych zleceń z CMMS[3] Amerykańskiej Generalnej Administracji Usług.

 

Rys. 9. Narzędziami do zarządzania obiektami są inteligentne tablety i telefony. Można w czasie rzeczywistym wyświetlać informacje o wszelkich aktywach gdziekolwiek na świecie - wystarczy po prostu palcem wskazać daną pozycję na ekranie dotykowym, który ją wyświetla w BIM.

 

 

Wyzwania stojące przed BIM

Nie znamy jeszcze dokładnej miary oszczędności kosztów w procesie BIM projektowania, budowy i utrzymania w cyklu życia wielkich inwestycji. BIM to ciągły i nowatorski proces w technice informatycznej i telekomunikacyjnej na potrzeby projektów budowlanych, budowy i eksploatacji obiektów. Taki proces może stanowić wyzwanie dla nowatorskich myślicieli, lecz być kłopotliwy dla tych, którzy sądzą, że ryzyko da się złagodzić. Inteligentni inwestorzy, projektanci i budowlańcy nadal będą nalegali na innowacje i w efekcie docenią ostateczną, faktyczną wartość procesu BIM.

 

 

 

 

[1] Mieczysław (Mitch) Borysławski jest współzałożycielem EcoDomus Inc. i założycielem View By View, Inc. Początkowo w 1990 r. były to biura usług wizualizacji architektonicznej. Mitch sprawił, że są one dziś jednymi z pierwszych firm, które przeprowadziły BIM przez cały proces budowy.
Mitch urodził się w Polsce; studiował architekturę i zarządzanie projektami budowlanymi na uczelniach w Europie, RPA i USA. Często wykłada architekturę cyfrową i BIM, od 30 lat bierze udział w międzynarodowych konkursach architektonicznych i zdobył kilka nagród, w tym w 2005 r. „Digie" za najlepsze zastosowanie projektowania automatyczno-architektonicznego. Jego trójwymiarowe dzieło cyfrowe o „Zazielenianiu Białego Domu" znajduje się w stałej ekspozycji Old Executive Office Building w waszyngtońskim Białym Domu. Wraz z CREST stworzył również interaktywną płytę CD-ROM „Zazielenianie Białego Domu" - projekt środowiskowy finansowany przez Departament Energii i opublikowany przez AIA w Dystrykcie Waszyngton.
 

[2] AIA (American Institute of Architects) – profesjonalna organizacja zrzeszająca architektów w USA. AIA współpracuje także z pozostałymi członkami "zespołu projektowania i budowy" dla polepszenia koordynacji procesu budowlanego.

 

[3] CMMS - Computerised Maintenance Management System – specjalizowane systemy informatyczne przeznaczone do wsparcia szeroko rozumianego Utrzymania Ruchu w firmach produkcyjnych