BIM – Nič več prihodnost, temveč sedanjost!

Povzetek

Namen prispevka je pojasniti razloge za uvajanje pristopa BIM (angl. building information modelling) in opredeliti osnovne pojme, ki so ključni za pravilno razumevanje BIM. Poudarek dajemo tudi potencialu in vlogi sodobnih načrtovalskih tehnologij BIM za sodelovanje in za digitalizacijo projektnih informacij ter prihodnosti “digitalnih dvojčkov” grajenega okolja. Izpostavljamo glavne mejnike uvajanja BIM v projektivnih in izvajalskih podjetjih ter ključne elemente za implementacijo BIM na nivoju poslovnega okolja regije, podjetja in projekta.

Razlogi za uvajanje BIM

Študije pilotnih projektov kažejo, da se lahko s pomočjo BIM stroški skupnega lastništva (skozi vso življenjsko dobo stavb) zmanjšajo kar za 30 %. Skupni stroški lastništva stavb predstavljajo kar 5-kratnik investicijskega stroška, kar lastniki zlasti velikih in tehnološko zahtevnih stavb pogosto spoznajo (pre)pozno. V tujini smiselnost investicije v BIM nazorno prikazujejo na naslednji način: za vsak vloženi 1 EUR v BIM se prihrani 5 EUR pri izvedbi investicije in 20 EUR stroškov skupnega lastništva objektov pri uporabi. Prihrankov zaradi BIM se ne meri samo v finančnem smislu, čeprav so ti prihranki od 5–10 % investicije, ampak tudi v smislu prihranka časa, ki je potreben za izvedbo, to je 10–15 %, in v povečani vrednosti objekta, ki se odraža v večji funkcionalnosti pri enakem finančnem vložku ali s prihranki pri neokrnjeni funkciji. BIM zahtevajo tisti naročniki, ki skrbijo za transparentnost, prihranke in spoštovanje rokov.

Pri gradbenih objektih, kot sta hotel ali železniška proga, se vsak dodaten dan gradnje odraža v izgubi prihodka ali časa uporabnikov, kar so pogosto prezrti posredni “stroški” projekta. Pomemben je tudi prispevek BIM k zmanjšani količini odpadkov med gradnjo, k manjši porabi energije, vode in zmanjšanim skupnim vplivom na okolje. Tudi ti trajnostni vidiki so bili med povodi za EU direktivo 2014/24/EU. Prenos direktive v nacionalno zakonodajo (ZJN-3) je omogočil znatno posodobitev javnega naročanja in upoštevanje trajnostnih vidikov, direktiva pa je tudi tlakovala pot k digitalizaciji gradbeništva in kakovostnejšim ter bolj transparentnim investicijskim projektom, kar so samo nekatere prednosti, ki jih omogoča pristop BIM.

Morda so najpomembnejši, primarni razlogi za uvajanje BIM boljše upravljanje s projektnimi informacijami, izboljšana projektna komunikacija in lažja, nedvoumna ter samoumevna interpretacija načrtovalskih rešitev. BIM omogoča bolj informirano odločanje s prostorskim zavedanjem – načrtovalske rešitve in posledice lahko razumemo v kontekstu, strukturno in prostorsko. BIM ima pomembno vlogo tudi pri sodelovanju med strokami, prostorski koordinaciji, usklajenosti strok, pri odpravljanju napak, natančnejših analizah, simulacijah itd.

Pri načrtovalskih tehnologijah, ki so se uporabljale desetletja (npr. CAD-datoteke in papirni projekti), je bilo pogosto zelo težko preveriti, ali so rešitve usklajene ali ne, saj so bili prikazi ločeni, pogosto brezdimenzijski (shematični ali topološki) in nematerialni, standardi pa so skrbeli za definicijo enotnih inženirskih konvencij in potrebne poenostavitve prikazov. Pristop BIM na zelo preprost način “prisili” projektante in druge udeležence v projektu, da bolje komunicirajo, preprosteje koordinirajo in tesneje sodelujejo, saj so modeli dimenzijski in materialni, modele različnih strok pa preprosto združujemo ter preverimo njihovo usklajenost. Še več, pri obdelavi tehnologija poskrbi za standardne prikaze, projektni timi pa lahko delajo sočasno na istem modelu, kar bistveno spreminja učinkovitost. Zato so lahko projekti kakovostnejši in usklajeni v neprimerljivo krajšem času kljub večkratnim spremembam.

Z orodji BIM lahko modeliramo geometrijsko zahtevne zgodovinske objekte tudi na osnovi laserskih posnetkov. Ti modeli so neprecenljivi pri prenovah in vzdrževanju. Stavbe s pomočjo modela lahko bolje razumemo in razberemo točno geometrijo in informacije o njej. Tipala in pametni sistemi, integrirani z modeli, pa postajajo del sodobnega upravljanja stavb.
Vir: CEH, inc, model BIM 130 let stare opere v Budimpešti – izdelano z ARCHICAD

Definicija BIM

Zaradi različnih pojmovanj in razumevanj BIM (tudi v tujini) podajamo osnovne definicije. Informacijsko modeliranje zgradb BIM (angl. building information modelling) razumemo v širšem pomenu kot pristop, ki ga tvori skupek procesov, tehnologij in standardov za boljše upravljanje informacij skozi življenjski cikel projekta, oziroma digitalno upravljanje projektnih informacij o konkretnem gradbenem objektu. Zrelost pristopa BIM lahko merimo z rezultati, ki jih ustvarimo, z značilnostmi sodelovanja in z uporabljenimi standardi. V ožjem pomenu besede BIM označuje uporabo avtorskega okolja za izdelavo informacijskih modelov zgradb.

Za ponazoritev ožjega pomena (modeliranja) bomo uporabili preprost procesni zapis IPO (input, proces in output), to so vhodni podatki, proces in izhodni podatki oziroma rezultati.

(I) Input za BIM. Vhodne podatke za izdelavo modela lahko razmejimo na dve kategoriji: kreativni in tehnični del. Kreativni del inputa je lahko izdelan po klasični poti (svinčnik in papir), čeprav BIM omogoča tudi nove kreativne poti načrtovanja oziroma načrtovalskega raziskovanja, o čemer morda nekaj več v nadaljevanju. Tehnični del inputa so predhodno izdelane podloge in digitalne predloge. Slednje so del programskih orodij BIM, ki imajo vgrajene oblikovne, vsebinske in funkcionalne digitalne predloge na ravni projekta (na primer predloga za bolnico), predloge za elemente stavb in njihove lastnosti, ki določajo stotine primerkov, ali predloge za dokumentacijo, vizualizacijo in analize.

(P) Proces BIM. Modeliranje lahko poteka izolirano od drugih deležnikov na projektu in koordinacija poteka na klasičen način, lahko se izmenjujejo in koordinirajo modeli, ali pa se modelira sočasno. Proces modeliranja lahko razdelimo v dve glavni kategoriji:
• vstavljanje parametriziranih elementov in določanja metapodatkov,
• lokalna in globalna geometrijska parametrizacija.

Pri vstavljanju parametriziranih elementov gre za geometrijsko modeliranje. Modeliranje poteka s 3D-digitalnimi elementi stavb, ki so inteligentni in parametrizirani, tako da odražajo bistvene lastnosti elementov dejanskih, fizičnih stavb. Določanje metapodatkov vključuje definicijo metapodatkov oziroma lastnosti (imen, podatkovnega tipa in zaloge vrednosti) ter vnos oziroma pripis vrednosti metapodatkov za elemente modela BIM.

Pri lokalni in globalni geometrijski parametrizaciji gre za zahtevnejše operacije, ki omogočajo določitev novih predlog za elemente ali predmete v stavbi (angl. BIM objects), ali pa globalno parametrizacijo, kjer lahko z posebnim vizualnimi grafičnim okoljem (angl. visual programming) shematično definiramo predloge za definicijo celotne geometrije, vključno z izbiro tipov elementov, samodejnim pozicioniranjem in stikovanjem elementov stavb.

(O) Output BIM. Rezultat procesa BIM je informacijski model zgradbe (angl. BIM model), ki je digitalni zapis in predstavitev informacij, ki jih izdelajo arhitekti in inženirji za komunikacijo med udeleženci gradbenega projekta. Model BIM tvorijo digitalni ekvivalenti fizičnih elementov stavb z geometrijskimi informacijami, ki so potrebne za načrtovanje, analize, simulacije, vizualizacije, dokumentacijo, izvedbo, obratovanje, upravljanje, prenovo ali rušenje zgradbe. V modelu je vsaka informacija zapisana le enkrat: projektna dokumentacija, izdelana na podlagi modela BIM, je kakovostnejša in vedno usklajena. V grobem ločimo modele po fazah (angl. as-designed; as-built) in strokah: model arhitekture, model gradbenih konstrukcij in model inštalacij, ki morajo biti med seboj usklajeni. V zadnjem času se je začel čedalje pogosteje uporabljati izraz digitalni dvojček. Digitalni dvojček je pojem, ki označuje dvojnost oziroma podobnost, v našem primeru je to digitalna predstavitev fizičnega sveta – grajenega okolja, predmetov, procesov in tehnologij. Torej, BIM lahko postane digitalni dvojček, če predstavlja lastnosti fizičnih, že zgrajenih elementov stavb.

Orodja BIM omogočajo iskanje in grafični prikaz elementov modela. Elemente lahko iščemo, ker jih želimo spremeniti, izbrisati ali izpisati pripisane lastnosti. Slika prikazuje obrazec za določitev kriterijev za iskanje. Sestavimo poizvedbe, ki jih lahko shranimo in uporabimo na več projektih (npr. za preverjanje zakonskih zahtev). Razvija se poseben poizvedovalni jezik, ki bo omogočal določitev zelo zahtevnih poizvedb, na primer v stavbi lahko poiščemo in označimo prostore, ki nimajo naravnega prezračevanja, in skozi katere potekajo ali se dotikajo cevi, v katerih je dušik. SOLIBRI model checker že zdaj omogoča zelo zahtevne preveritve modela z zapletenimi pravili, ki jih program samodejno logično interpretira in prikaže uporabniku.
Vir: Izdelano z ARCHICAD

Standardizacija BIM

Pri standardizaciji, ki je bistvenega pomena za uspešnost izvedbe projektov BIM, ločimo tri ključne kategorije standardov, ki obravnavajo upravljanje projektnih informacij:
• produktni standardi: IFC (angl. industry foundation classes) za izmenjavo modelov,
• procesni standardi: IDM, ISO 29481 in neformalni standardi za pravila modeliranja,
• meta podatkovni standardi: ISO 16003 in bsDD (buildingSMART data dictionaries).

Upravljanje projektnih informacij je eno najslabše raziskanih področij v arhitekturi in inženirstvu, ki imajo sicer odločilen vpliv na uspešnost projekta. Skladno s pojmovanjem, ki se je po objavi javno dostopne specifikacije PAS (angl. Publicly Available Specification) BS 1192 razširilo praktično po vsem svetu, ločimo naslednje ključne definicije:
• stopnja zrelosti BIM (angl. BIM levels): stopnja zrelosti je mednarodno uveljavljena posplošena klasifikacija uporabe BIM na stopnjah od 0 do 3, kjer je trenutni cilj BIM stopnja 2, ki temelji na izmenjavi datotek z modeli BIM pri projektni koordinaciji.
• informacijski model: model, ki se deli na projektni informacijski model PIM (angl. Project Information Model) in AIM (angl. Asset Information Model).
• specifikacija stopenj določenosti (angl. LOD specification): dokument, ki specificira stopnje določenosti za elemente stavbe in njihovih sistemov ter se uporablja pri opredeljevanju zahtev v načrtu izvedbe projekta BIM, kjer se za element modela določa, kdaj in kako podrobno mora biti podana geometrija ter kateri metapodatki morajo biti pripisani.

Standardizirano upravljanje projektnih informacij je ključnega pomena za uspešno izvedbo projektov, kar potrjujejejo standardizacija na ravni CEN TC 442 in ISO TC59/SC ter nedavno objavljeni standardi za projektne informacije ISO 19650. Pomembno novost prinaša tudi standard za stopnje informacijskih zahtev LOIN (angl. level of information needs), ki niso nujno vezane na element stavbe, ampak na model ali skupino informacij za odločanje.

Orodja BIM za gradbene konstrukcije omogočajo parametrično načrtovanje konstrukcijskih elementov s parametrično povezanimi stiki, detajli, armiranjem in podobno. Tudi zelo zahtevne in obsežne objekte obvladujemo z avtomatičnim generiranjem delavniških načrtov, načrtov armature, opažev in druge projektne dokumentacije, vključno s podrobnimi izvlečki za projektantski popis del.
Vir: Arup, Optus Stadium – izdelano s Tekla Structures

Implementacija BIM

Gonilo implementacije BIM so na eni strani investitorji, ki BIM lahko zahtevajo kot naročniki, in na drugi strani ponudniki storitev BIM s kompetencami, izobraževalne institucije ter drugi deležniki, ki niso neposredno udeleženi pri investicijskih projektih.

Naročniki. Pomembni vzvodi implementacije BIM so v rokah države, ki bi morala imeti interes, da kot največji naročnik in lastnik nepremičnin zagotovi transparentne projekte in znatne prihranke skozi vso življenjsko dobo objektov, v katere vlaga in jih uporablja. O upravičenosti BIM pričajo investitorji, ki zahtevajo BIM za investicije, ki se ne financirajo iz javnih sredstev. Naročnike BIM je treba razumeti tudi širše, naročnik je lahko ponudnik sistemov in elementov stavb, upravnik stavbe ali drug ponudnik storitev projektiranja.

Ponudniki. Na trgu projektantskih storitev mora sistem javnega naročanje dovoliti, da se trg storitev BIM krepi in razvija in da so nagrajeni najboljši. Pri tem je treba zagotoviti odprtost proti EU in omogočiti inovativne storitve ter s tem posodobitev sektorja. BIM morajo ponudniki storitev prepoznati kot konkurenčno prednost. Zato je treba ustvariti pogoje za gradnjo kompetenc in postopno gradnjo referenc, ki jih bodo podjetja lahko uporabila pri oddaji ponudb. BIM podjetjem odpira nove možnosti za digitalizacijo, razvoj novih storitev, inovativne poslovne modele, kot je industrija 4.0, in konkurenčnost na evropskem trgu.

Izobraževalne institucije. V akademskih krogih se izziva zavedamo in že 10 let uvajamo ter študentom posredujemo ustrezne vsebine o BIM. Žal so nekateri dobri študenti že odšli v tujino zaradi znanja BIM, vendar bi lahko bistveno prispevali k implementaciji BIM v podjetjih. Na UL uvajamo tudi vrhunski mednarodni magistrski študijski program BIM A+ za naše in tuje študente. Program smo posebej prilagodili zaposlenim, ki si ne morejo privoščiti daljše odsotnosti z dela. Več o tem na www.bimaplus.org.
Implementacija BIM se lahko bistveno pospeši tako v javnem kot v zasebnem sektorju. Pripravljenost za uvajanje BIM se lahko izboljša le z ustrezno strategijo, ki zagotavlja večjo ozaveščenost o prednostih BIM ter posledično ustrezno institucionalno podporo ključnih odločevalcev. Zato so potrebne strategije na treh glavnih ravneh:
• regije,
• podjetja,
• projekta,

Implementacija na regijskem/nacionalnem nivoju. Strategija EU za uvajanje BIM je izpostavljena s priročnikom za BIM v javnem sektorju. V Sloveniji je treba izpostaviti strategijo vlade za uvajanje BIM v okviru digitalizacije, ki je zelo ambiciozna in ki bi jo bilo morda treba dopolniti z ustreznimi merljivimi učinki. Izpostaviti gre, da je s strategijo storjen pomemben prvi korak. Za uspešno implementacijo BIM pa so ključni koraki, ki sledijo. Primerov dobre prakse v tujini in v Sloveniji je dovolj, treba pa bo zagotoviti ustrezno vodenje projektov BIM v sistemu javnega naročanja, ki ima jasno določene zahteve in merila (kvalifikacije) za vodje in izvajalce projektov BIM na strani naročnika in ponudnikov. Med izvedenimi razpisi BIM, ki jih financira država, je treba izpostaviti projekte, kot so druga cev Karavanke ter oba večja projekta Stanovanjskega sklada RS (MB in LJ), pred kratkim pa je bil objavljen tudi razpis za drugi tir, ki je po obsegu do zdaj največji za BIM.

Prednosti BIM na projektih pridejo do izraza, če so sodelujoča podjetja kompatibilna, tj. na zadovoljivi ravni, da lahko uspešno sodelujejo z modeli, ki jih izdelajo podjetja in sodelavci različnih strok. Nekdo, ki se udeleži konference o BIM, še ne postane strokovnjak za BIM, ampak mora imeti zadostno poglobljeno teoretično znanje in večletne praktične izkušnje na projektih BIM. Za uspešno sodelovanje so pomembni pogodbeni odnosi in ustrezen nadzor.

Implementacija BIM v podjetjih. Za oceno uporabe BIM v birojih je pomembno opredeliti raven uporabe BIM. Na osnovni ravni, kjer se uporablja BIM zgolj za izdelavo projektne dokumentacije, je podjetij zdaj že dovolj, na naprednejši ravni, ki temelji na modelni izmenjavi in uporabi koordinacijskih modelov različnih strok, pa so redkejši. Pri uvajanju BIM lahko izpostavimo tri mejnike, ki po odločitvi za uporabo BIM določajo stanje uvajanja:
• enak rezultat,
• enak rezultat v enakem času,
• samostojno delo brez pomoči drugih.

Ti mejniki so povezani z izkušnjami iz prakse in fazami uvajanja, čas, ki je potreben, da dosežemo enak rezultat kot z orodji pred uvedbo BIM, pa ni zanemarljiv. Čeprav je res, da pristop BIM nudi številne možnosti in nepremirno večjo učinkovitost, lahko v začetku uvajanja porabimo bistveno več časa kot pri uveljavljenem načinu dela. Pri tem je treba izpostaviti, da pristop zahteva nova znanja in spremembe v načinu dela. Če orodja ne znamo uporabljati, je lahko nezadovoljstvo veliko in nepotrebno: čas, ki je potreben, da izdelamo enak izdelek kot z orodji ni zanemarljiv, še manj pa čas, da dosežemo enak rezultat v enakem času kot na ustaljen način s poznanimi orodji. Pri tem uvajanju je pogosto potrebna pomoč bodisi ponudnikov programske opreme bodisi zunanjih konzultantov.

Orodja BIM za strojne in elektro inženirje omogočajo postopno načrtovanje in tudi analize, kot je na primer hidravlični izračun. Parametrično povezani elementi napeljave se lahko v veliki meri prilagajajo spremembam tras in zagotavljajo konsistentno projektno dokumentacijo s številnimi možnostmi za avtomatizacijo in napredno koordinacijo.
Vir: Lasten, projekt poslovne stavbe – izdelano z Revit MEP

Pri implementaciji v podjetju se pojavljajo standardne faze uvajanja BIM (angl. BIM stage), ki se začnejo s poglobljenim zavedanjem prednosti, pripravljenostjo za implementacijo, pripravo strategije uvajanja, odločitvijo za BIM, implementacijo s primerno izbiro opreme, z učinkovitim programom usposabljanja vseh ključnih kadrov po strokah in specialističnih profilih BIM (konstruktor, koordinator, manager) za delo na projektu, ob postopni testni uporabi na pilotnih projektih vse do uspešne gradnje referenc in suverenega sodelovanja na razpisih.

Implementacija BIM na projektu. Ključen element za implementacijo in standardizacijo BIM na nivoju projekta so ustrezno opredeljene zahteve naročnika EIR (angl. Employers Information Requirements), ki se uporabijo za razpis in vodijo do jasnega načrta izvedbe BIM (angl. BIM Execution Plan). Načrt izvedbe BIM za konkreten gradbeni projekt najprej izdela ponudnik pred podpisom pogodbe kot del ponudbe, in nato predstavnik naročnika po podpisu pogodbe kot del dogovora vseh izbranih sodelujočih na projektu.

Načrt izvedbe BIM dokumentira projektne informacije o sodelujočih in vlogah, identificira projektne funkcije BIM po mejnikih projekta in ustrezno strukturo modelov, za katere določa stopnje določenosti elementov modela, kdo jih izdela, način zagotavljanje kakovosti, standarde za modeliranje in upravljanje informacij ter uporabo tehnologij IT, vključno s skupnim okoljem za izmenjavo informacij CDE (angl. Common Data Environment).

V kolikor naročnik natančno določi vse ključne pogoje za sodelovanje na projektu, se izogne morebitnim zapletom ali brezpotrebnemu ponovnemu delu. V kolikor naročnik na primer ne zahteva, da mu ponudnik izroči modele BIM v izvirnem formatu, tega ne more pričakovati. Modeli lahko vsebujejo komponente, v katere je ponudnik vložil znatna sredstva in jih ne želi deliti. Vprašljivo je tudi lastništvo modelov, v katere je eden od deležnikov vgradil del, ki ga ni mogoče ločiti od celote modela, ki ga je izdelal drugi deležnik. Pri modelih BIM, ki jih zaradi lastnih potreb ponovno izdelajo na primer izvajalci, se lahko tudi zgodi, da model ni enak modelu avtorjev arhitekture ali gradbenih konstrukcij, zaradi česar je lahko izvedeni del drugačen od potrjenega projekta, kar se ugotovi prepozno. Vendar se lahko tovrstnim težavam izognemo z ustreznim vodenjem projekta, koordinacijo in nadzorom. Zelo pomembno je, da so funkcije BIM jasno opredeljene, kriteriji pa vnaprej določeni v tehničnem, pravnem in komercialnem smislu ter jasno opredeljeni v načrtu izvedbe BIM.

Pripravil: dr. Tomo CEROVŠEK, univ. dipl. inž. grad.
RICS Certified BIM Manager
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo