Od dziesięcioleci poszukuje się rozwiązań usprawniających proces budowlany i umożliwiających jego skuteczną kontrolę na wszystkich etapach. Modelowanie budynków doszło do fazy 6D, obejmującej także kompleksowy model powykonawczy. Proces ten przewartościowuje role jego uczestników i wymaga sprawnego zarządzania przez menedżera, a nie architekta.
Gdy w roku 1999 odwiedziłem firmę Digitales Bauen, zafascynowała mnie prezentowana tam wizja projektowania parametrycznego. Grupa architektów zamierzała realizować w praktyce wieloletnie doświadczenia Instytutu Produkcji Budowlanej Uniwersytetu w Karlsruhe.
Fot. stock.adobe / wladimir1804. Metodologia BIM
Projektowanie parametryczne pozwala na tworzenie skomplikowanych kształtów, a także ich fabrykację. Tego rodzaju rozwiązania umożliwiają zarówno tworzenie wirtualnych modeli przestrzennych, jak i wykonywanie przez urządzenia sterowane numerycznie rzeczywistych detali o skomplikowanych kształtach. Warunkiem jest odpowiednio wczesne włączenie branż inżynierskich, aby już na etapie koncepcji położyć nacisk na powtarzalność modułów i umożliwić efektywną prefabrykację. Działania zespołu koncentrowały się na stworzeniu trójwymiarowego modelu obiektu w stopniu szczegółowości pozwalającym na daleko idącą prefabrykację większości elementów przyszłego budynku. Myślano też o stworzeniu płaszczyzny pozwalającej na bezpośrednią komunikację pomiędzy modelem a automatyczną linią produkcyjną podzespołów, pracującą w systemie CNC (Computerized Numerical Control). W myśl tej koncepcji na budowie miałby miejsce jedynie montaż wykonanych precyzyjnie w warunkach warsztatowych podzespołów. W tym nowatorskim zespole współdziałali na równych prawach architekci i branże inżynierskie, aby wspólnie wypracować kompozycję modularną, pozwalającą na prefabrykację jej elementów. Nie było wtedy jeszcze nic słychać o BIM, a projektowanie w 3D wykorzystywano z reguły w branży mechanicznej i przemyśle samochodowym.
Miałem później okazję zwiedzać zakład produkcyjny podzespołów dla Mercedesa, budowany w oparciu o tę technikę. Kompletne centrale techniczne wykonane jako moduły w kontenerach (kotłownia, sprężarkownia, wentylacja itp.) montowane były na konstrukcji stalowej, jeszcze przed pokryciem dachu. Podzespoły instalacyjne dostarczano w konfekcjonowanych częściach (łącznie z trasami rurociągów z armaturą), które na budowie były jedynie montowane. Upraszczało i usprawniało to zdecydowanie logistykę procesu budowlanego, prowadząc do skrócenia czasu realizacji o ponad 40%.
Zobacz:
- Metodyka BIM dla infrastruktury kolejowej
- Świadomość i adopcja BIM w Polsce. Raport
- Technologia BIM. Pięć mitów na temat BIM-u
Generalni wykonawcy byli szczególnie zainteresowani znalezieniem rozwiązań usprawniających proces budowlany i pozwalających na jego skuteczną kontrolę na wszystkich etapach realizacji. Poszukiwano oprogramowania, które umożliwiałoby już na etapie projektowania wykonanie wielobranżowego modelu obiektu, możliwego do wielorakiego wykorzystania w fazie budowy i po jej zakończeniu.
W Niemczech w 2008 r. powstał w tym celu zespół pod nazwą 5D-initiative, w skład którego weszły firmy: Ballast Nedam, BAM, CCC, Max Bogl i Ed. Zublin. Dziś określenie BIM (Building Information Modeling) stało się powszechnie używanym w budownictwie pojęciem, w którym moduł 5D został uzupełniony o fazę 6D obejmującą kompleksowy model powykonawczy.
Firma córka Ed. Zublin AG (dzisiaj Zublin Strabag) – RIB, twórca programu kosztorysowego Arriba i jego późniejszej wersji iTWO, pracuje nad powiązaniem wskaźników czasowych oraz kosztowych odpowiednio z fazą 4D i 5D modelu.
Metodologia BIM zdobywa sobie w Europie coraz większą popularność. Jej wdrażanie jest proporcjonalne do poziomu innowacyjności poszczególnych krajów.
W holenderskim portalu USP Marketing Consultancy Dirk Hoogenboom opublikował ciekawy artykuł prezentujący rozpowszechnienie BIM w poszczególnych krajach europejskich.
Analiza oparta jest na obserwacjach wykorzystania BIM od 2013 r. w przedstawionych na rys. krajach. Jak widać, wdrażanie tej metodologii przebiega sprawniej w mniejszych krajach, które łatwiej mogą przeprowadzić radykalne zmiany związane ze stosowaniem nowatorskich technologii. Nie dziwi również niski procent w Niemczech, które są bardzo zachowawcze i nieufne w stosowaniu nowości. Obserwowałem właśnie w Niemczech krótkie zainteresowanie prywatnych jednostek operacyjnych ideą „panowania nad procesem”, jednak brak kompetentnych, wielobranżowych zespołów projektowych spowodował powrót do sprawdzonych i znanych metod tradycyjnych. Sektor państwowy inwestuje wprawdzie w implementację BIM bardzo poważne środki, jednak z pewnością potrzeba jeszcze dużo czasu, aby ten trend się upowszechnił.
Projekty architektoniczne w BIM, z których korzysta główny wykonawca (rys. USP Marketing Consultancy)
Jedną z przeszkód stojących na drodze do przekonania się do tego nowatorskiego podejścia do projektowania, realizacji oraz późniejszego użytkowania jest nieunikniona zmiana ról. Wobec uwarunkowań wynikających z powszechnego modelu generalnego wykonawstwa, dominująca tradycyjnie rola architekta osiąga poziom równy z branżami inżynierskimi – jako uczestnika procesu, a nie nim sterującego. Decydującą rolę odgrywa zarządzający projektem przedstawiciel generalnego wykonawcy, który oczekuje od wszystkich partnerów redukcji kosztów i usprawnienia realizacji.
Architekt jest z reguły aktywny do momentu uzyskania pozwolenia na budowę, po czym inicjatywa przechodzi w ręce wykonawców. Im więcej problemów zostanie rozwiązanych w fazie koncepcyjnej, tym mniej szkodliwych, wymuszonych kompromisów w fazie wykonawczej. Metodologia BIM przesuwa środek ciężkości projektowania w kierunku projektu budowlanego, który teoretycznie powinien zawierać większość rozwiązań i uzgodnień, aby w fazie wykonawczej nie trzeba było już dokonywać istotnych zmian systemowych. Do nich należą obligatoryjne opinie rzeczoznawców SANEPID, PIP i przede wszystkim rzeczoznawcy ppoż. Zbyt późna negatywna opinia rzeczoznawcy, np. ppoż., może wymusić powrót do koncepcji z wszystkimi konsekwencjami czasowymi i finansowymi.
Polecamy:
- Wdrażanie BIM – co PIIB robi w tej sprawie?
- Projektowanie w BIM – dlaczego warto?
- BIM – teraźniejszość i bliska przyszłość
Aktualna tendencja w polskiej legislacji podąża niestety w odwrotnym kierunku. Zmniejszenie wymogów w stosunku do projektu budowlanego, a tym samym zredukowanie jego wymiaru do, mówiąc drastycznie, „paru obrazków i skopiowanego z podobnego projektu opisu”, sprzeczne jest również z systematyką BIM, gdzie od samego początku wszystkie branże pracują wspólnie z inwestorem nad stworzeniem optymalnej kompozycji przyszłego obiektu.
Cytując autora opracowania Dirka Hoogenbooma: „Oprócz umożliwienia architektom łatwiejszego wymieniania się informacjami z zainteresowanymi stronami oraz prowadzenia bieżącej kontroli nad projektami, metodologia BIM pozwala również innym zaangażowanym stronom na pobieranie i dodawanie informacji. Ta wymienność danych jest podstawową zaletą BIM. Ale oznacza to również, że metodologia BIM pozwala stronom innym niż architekt na uzyskanie wpływu na ogólny projekt. Generalny wykonawca, aktywnie zaangażowany w wykorzystanie modelu BIM, może na przykład wywierać wpływ na wcześniejsze etapy, tj. fazę powstawania projektu. Staje się to oczywiste, gdy przyjrzymy się projektom związanym z BIM w Holandii i Belgii, w których generalny wykonawca bierze udział w wykorzystaniu modelu BIM. W około połowie tych projektów architekt jest nadal wiodącą stroną, której chodzi o aktualizowanie i odpowiedzialność za dokładność modelu BIM. Jednak w jednym na pięć projektów w Niderlandach i jednym na sześć w Belgii ta wiodąca rola jest podejmowana przez generalnego wykonawcę. Ponadto w przypadku 1/5 projektów w obu krajach obowiązki te są dzielone między wszystkie zaangażowane strony.”
Do administracyjnej kontroli modelu nie są absolutnie konieczne kwalifikacje architekta, a często są one wręcz szkodliwe. W przypadku jednego z dużych projektów w Monachium to właśnie niezbyt kompetentni architekci, którzy próbowali sprawować, zgodnie z tradycją, dyrektywną kontrolę nad modelem, wywołali chaos i bardzo poważne opóźnienia procesu projektowego, które skutkowały spiętrzeniem terminów wykonawczych.
Dynamiczny rozwój branż inżynierskich spowodował, że w wielu przypadkach architekt nie jest już w stanie znać wszystkich aktualnych uwarunkowań wynikających z ogromnych możliwości tych branż. W efekcie powstaje nieodzowna konieczność znacznie wcześniejszego, już na etapie wstępnej koncepcji, włączenia do procesu branży konstrukcyjnej i instalacyjnej.
W klasycznym systemie projektowania uzgodnienia koncepcji pomiędzy inwestorem i architektem trwają aż do momentu, gdy geometria pomieszczeń, ich funkcja i rozmieszczenie osiągną stan zadowalający obydwie strony. Architekt w oparciu o posiadane doświadczenie określa założenia konstrukcyjne, lokalizację przestrzeni technicznych (pomieszczeń i szachtów). W efekcie zdefiniowana zostaje przestrzeń użytkowa oraz wysokość pomieszczeń, stanowiące w późniejszym przebiegu prac projektowych sztywne zobowiązanie w stosunku do inwestora.
W trakcie tworzenia koncepcji wielobranżowej prowadzi to często do konfliktów, wynikających z nieprzewidzianego zapotrzebowania na przestrzeń ze strony branżystów. Uwarunkowania konstrukcyjne prowadzą do konieczności zmian pierwotnych założeń architektonicznych. Włączeni w ostatniej fazie projektanci instalacji stwierdzają często, że geometria pomieszczeń technicznych utrudnia lub wręcz uniemożliwia prawidłowe ustawienie dobranych wstępnie urządzeń, a szachty wprawdzie mają w sumie wystarczającą powierzchnię, jednak ich usytuowanie i wymiary komplikują bądź nie pozwalają na prowadzenie w nich rurociągów i kanałów. W efekcie wymusza to stosowanie rozwiązań kompromisowych, ze szkodą dla harmonii całości obiektu i komplikacji w montażu oraz późniejszym użytkowaniu.
Stworzenie modelu obiektu umożliwia, a nawet wymusza odpowiednio wczesne włączenie projektantów branżowych do procesu zagospodarowywania przestrzeni. Na podstawie szacunkowych obliczeń możliwe jest określenie gabarytów i najkorzystniejszej lokalizacji tras oraz urządzeń instalacyjnych, a także uwarunkowań statycznych konstrukcji. Zamawiający otrzymuje rzetelne podstawy do podejmowania racjonalnych decyzji. Model zawierający elementy wszystkich trzech podstawowych branż umożliwia kompleksowe przedstawienie skutków proponowanych rozwiązań i ich racjonalną optymalizację. Uczestnicy spotkań dyskutują z inwestorem na równorzędnych prawach, mogąc wspólnie szukać optymalnego rozwiązania.
Efekty tej dyskusji są demonstrowane w czasie rzeczywistym na modelu. W porównaniu z dotychczasową wymianą płaskich, nie zawsze dla wszystkich zrozumiałych rysunków, stanowi to zdecydowane usprawnienie. Eliminuje czasochłonne powracanie do pozornie zamkniętych tematów z powodu niewłaściwej interpretacji dokumentacji przez któregoś z członków łańcucha decyzyjnego. Praca na modelu umożliwia szybkie dotarcie do każdego punktu projektowanej budowli, bez konieczności porównywania ze sobą kilku rysunków branżowych. Dzięki temu nawet mniej sprawni w interpretacji dokumentacji projektowej członkowie zespołu kreującego przyszły obiekt mogą efektywnie brać czynny udział w poszczególnych fazach projektowania.
Sprawna koordynacja projektu BIM jest kluczem do sukcesu całego przedsięwzięcia, które powinno zakończyć się przekazaniem użytkownikowi modelu powykonawczego ze wszystkimi danymi ułatwiającymi eksploatację. Coraz częściej pojawia się pojęcie „BIM menedżera”, który, poza posługiwaniem się narzędziami w sposób pozwalający na bezkolizyjny wgląd do realizowanego modelu, powinien również panować nad tworzeniem i obsługą powiązanych z modelem banków danych. Metodologia BIM wymusza kolejność wprowadzania do modelu poszczególnych elementów branżowych i ich koordynację. Bardziej potrzebna jest tutaj sprawna logistyka niż bogata wiedza architekta.
Niestety, wpływ lobby architektonicznego na procesy legislacyjne może po wdrożeniu obecnych „uproszczeń” spowodować poważne komplikacje w realizacji kompleksowych obiektów i otworzyć możliwości różnych spekulacji, których ofiarą będzie ich późniejszy użytkownik.
 |
mgr inż. Jacek Janota-Bzowski |
Artykuł ukazał się w „Rynku Instalacyjnym” nr 12/2019.
Literatura
