PETER HROVAT
IZDELAVA IZVEDBENEGA NAČRTA BIM, 3D MODELA IN SIMULACIJE GRADNJE GALERIJE
JELIČNI VRH
MAGISTRSKO DELO
MAGISTRSKI ŠTUDIJSKI PROGRAM DRUGE STOPNJE GRADBENIŠTVO
Ljubljana, 2022
Hrbtna stran: HROVAT PETER 2022
Kandidat/-ka:
PETER HROVAT
IZDELAVA IZVEDBENEGA NAČRTA BIM, 3D MODELA IN SIMULACIJE GRADNJE GALERIJE
JELIČNI VRH
Magistrsko delo št.:
CREATION OF BIM EXECUTION PLAN, 3D MODEL AND SIMULATION OF JELIČNI VRH GALLERY
CONSTRUCTION
Master thesis No.:
Mentor/-ica: Predsednik komisije:
izr. prof. dr. Marijan Žura
Somentor/-ica:
Član komisije:
Ljubljana, 2022
POPRAVKI – ERRATA
Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo
ZAHVALA
Zahvaljujem se dr. Marjanu Ţuri za mentorstvo in vso podporo pri izdelavi magistrskega dela.
Velika zahvala gre podjetju Irgo Consulting, ki mi je nudilo pomoč in podporo v času pisanju magistrske naloge.
Zahvaljujem se tudi neformalnemu mentorju Elvirju Muhiću za predlog teme magistrske naloge in pomoč pri pridobivanju gradiva za izdelavo praktičnega dela magistrske naloge.
Hvaleţen sem tudi sodelavcem Mitji Pečovniku, Darku Pavloviću in Borutu Bajcu za vso pomoč in nasvete pri praktičnem delu magistrske naloge.
Nenazadnje pa sem neizmerno hvaleţen svoji druţini in še posebej partnerki Špeli za vso podporo in motivacijo med študijem ter pisanjem magistrskega dela.
BIBLIOGRAFSKO – DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK
UDK: 69:004(497.4)(043.3)
Avtor: Peter Hrovat, dipl. inţ. grad. (UN)
Mentor: izr. prof. dr. Marijan Ţura, univ. dipl. inţ. grad.
Naslov: Izdelava izvedbenega načrta BIM, 3D modela in simulacije gradnje galerije Jelični vrh
Tip dokumenta: Magistrsko delo – Magistrski študijski program druge stopnje Gradbeništvo, Nizke gradnje
Obseg in oprema: 78 str., 4 pregl., 52 sl., 1 pril.
Ključne besede: izvedbeni načrt BIM, 3D model, 4D model, simulacija gradnje
Izvleček:
V magistrski nalogi obravnavamo problematiko in pomen izdelave izvedbenega načrta BIM za infrastrukturne projekte, ki smo jo aplicirali na projekt izgradnje galerije Jelični vrh.
V teoretičnem delu magistrske naloge smo se osredotočili na predstavitev pomena izvedbenega načrta BIM za uspešno implementacijo BIM-a v fazi projektiranja. Predstavljena so posamezna poglavja, ki jih mora izvedbeni načrt BIM vsebovati, da se zagotovi kakovosten pretok informacij med posameznimi udeleţenci projekta.
V praktičnem delu magistrske naloge je predstavljen 3D model galerije Jelični Vrh, ki je bil izdelan na podlagi PGD in PZI načrtov, s strani podjetij PROMICO d.o.o. ter BPI d.o.o., ki v fazi projektiranja nista uporabljala BIM pristopa. Namen izdelave BIM modelov ni bil opozarjati na morebitne pomanjkljivosti v fazi projektiranja, ampak zagotoviti uspešno nadgradnjo infrastrukturnega projekta ter s tem naročniku in izvajalcu zagotoviti prikaz objekta v prostoru in izpostaviti kritične faze gradnje. Izdelan 3D model je razdeljen na ustrezne faze, kar je omogočilo povezavo s terminskim planom in izdelavo 4D BIM modela, ki s simulacijo predstavlja potek izgradnje objekta.
BIBLIOGRAPHIC–DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT
UDC: 69:004(497.4)(043.3)
Author: Peter Hrovat, dipl. inţ. grad. (UN) Supervisor: assoc. Prof. Marijan Ţura, Ph.D.
Title: Creation of BIM Execution Plan, 3D model and simulation of Jelični vrh gallery construction
Document type: Master Thesis
Scope and tools: 78 p., 4 tab., 52 fig., 1 ann.
Keywords: BIM Execution Plan, 3D model, 4D model, construction simulation
Abstract:
In the master's thesis we discuss the issue and importance of creating a BIM Execution Plan for infrastructure projects, which we applied on the project of the Jelični vrh gallery construction.
In the theoretical part of the master's thesis, we focused on presenting the importance of the BIM Execution Plan for the successful implementation of BIM in the design phase. Theoretical part also contains descriptions of the individual chapters that the BIM Execution Plan must contain in order to ensure that the quality flow of information between individual project participants is achieved.
In the practical part of the master's thesis, a 3D model of the Jelični Vrh gallery is presented, which was made on the basis of PGD and PZI plans made by the companies PROMICO d.o.o. and BPI d.o.o., who did not use the BIM approach at the design stage. The purpose of making BIM models was not to draw attention to possible flaws in the phases of current project design, but to ensure the successful upgrade of the infrastructure project with providing the client and contractor a visual display of construction as well as highlighting the critical construction phases. The 3D model is divided into phases that are linked to a schedule to create a 4D BIM model, which represents a construction simulation of the represented object.
KAZALO
POPRAVKI – ERRATA ... I ZAHVALA ... II BIBLIOGRAFSKO – DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK ... III BIBLIOGRAPHIC–DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT ... IV KAZALO ... V KAZALO PREGLEDNIC ... VII KAZALO SLIK ... VIII LIST OF TABLES ... X LIST OF FIGURES ... XI OKRAJŠAVE ... XIII
1 UVOD ... 1
1.1 Problematika ... 2
1.2 Cilj in namen dela ... 3
1.3 Metodologija in struktura dela ... 3
2 BIM ... 5
2.1 Cilji uporabe BIM – pristopa ... 7
2.2 Zrelost BIM – pristopa ... 8
2.2.1 BIM stopnja 0 ... 8
2.2.2 BIM stopnja 1 ... 8
2.2.3 BIM stopnja 2 ... 9
2.2.4 BIM stopnja 3 ... 10
2.3 Dimenzije BIM – modela ... 10
2.3.1 BIM 3D ... 11
2.3.2 BIM 4D ... 11
2.3.3 BIM 5D ... 12
2.3.4 BIM 6D in 7D ... 13
2.4 LOD ... 13
2.5 Format izmenjave podatkov ... 15
2.5.1 Zgodovina... 15
2.5.2 Temeljni industrijski razredi - IFC ... 16
2.5.3 Zaprti in odprti BIM-pristop ... 16
3 IZVEDBENI NAČRT BIM ... 19
3.1 Namen izvedbenega načrta BIM ... 20
3.2 Vloge in odgovornosti udeleţencev v BIM procesu ... 21
3.2.1 BIM manager ... 23
3.2.2 BIM koordinator ... 24
3.2.3 BIM modelarji, BIM avtorji oz. BIM tehniki ... 24
3.3 Proces izdelave izvedbenega načrta BIM ... 25
3.3.1 Identifikacija ciljev BIM pristopa ... 26
3.3.2 Identifikacija in opis uporab BIM tehnologije ... 27
3.3.3 Načrtovanje uporab BIM z ustvarjanjem procesnih diagramov ... 35
3.3.4 Načrtovanje izmenjave informacij ... 41
3.3.5 Izdelava izvedbenega načrta BIM ... 43
4 GALERIJA JELIČNI VRH ... 49
4.1 Podloge za izdelavo 3D modela ... 50
4.2 BIM model galerije Jelični vrh ... 51
4.2.1 Digitalni model terena ... 52
4.2.2 Osnovni elementi trase ... 53
4.2.3 Modeliranje nosilne konstrukcije galerije Jelični vrh ... 58
4.3 Atributne tabele ... 65
5 IZDELAVA SIMULACIJE GRADNJE GALERIJE JELIČNI VRH ... 67
5.1 Terminski plan ... 67
5.2 Navezava BIM modela s terminskim planom ... 69
5.3 Nastavitve vizualnih učinkov simulacije ... 71
6 ZAKLJUČEK ... 73
VIRI ... 75
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Proces izbire uporabe BIM tehnologije na primeru galerije Jelični Vrh. ... 29
Preglednica 2: Legenda uporabljenih simbolov po notaciji BPMN. ... 36
Preglednica 3: Primer transponirane preglednice za načrtovanje izmenjave informacij. ... 43
Preglednica 4: Primer atributne tabele za TipElementa Pilot. ... 66
KAZALO SLIK
Slika 1: Gradniki CAD in BIM. [2] ... 1
Slika 2: Povezave med različnimi udeleţenci projekta po klasičnem (levo) in BIM načinu projektiranja (desno). [12] ... 2
Slika 3: Prikaz doprinosa BIM-a za arhitekte in inţenirje. [11] ... 6
Slika 4: Stopnje zrelosti BIM – pristopa. [15] ... 9
Slika 5: Shema BIM stopnje 2. [19] ... 9
Slika 6: Dimenzije BIM – modela. [22] ... 10
Slika 7: Različne stopnje LOD na primeru jeklenega I profila. [30] ... 14
Slika 8: Format izmenjave podatkov IFC.[35] ... 16
Slika 9: Shematski prikaz organizacijske strukture BIM projekta. [4] ... 22
Slika 10: Organizacijska struktura BIM projekta. ... 23
Slika 11: Proces izdelave izvedbenega načrta BIM. [42] ... 25
Slika 12: Najpogostejše uporabe BIM tehnologij. [42] ... 28
Slika 13: Uporaba 3D laserskega skenerja med gradnjo galerije Jelični Vrh. ... 30
Slika 14: Prikaz BIM modela druge faze gradnje galerije Jelični Vrh s prikazanimi atributi za pilot. . 31
Slika 15: Primer kontrole kolizij modela galerije Jelični Vrh ... 32
Slika 16: Primer sheme za izdelavo in usklajevanje popisov. (Vir Slike 14: [46]) ... 34
Slika 17: Izsek iz generalnega procesnega diagrama faze PZI za primer galerije Jelični Vrh. ... 38
Slika 18: Teoretični primer izdelave podrobnega procesnega diagrama. [42] ... 39
Slika 19: Podrobni procesni diagram za 3D koordinacijo za primer galerije Jelični Vrh ... 40
Slika 20: Podrobni procesni diagram za 4D modeliranje za primer galerije Jelični Vrh ... 40
Slika 21: Podrobni procesni diagram za vrednotenje količin na osnovi modelov za primer galerije Jelični Vrh ... 41
Slika 22: Načrtovanje izmenjave informacij. ... 42
Slika 23: Stanje pred izgradnjo galerije (junij 2016). (Arhiv Irgo Consulting d.o.o.) ... 49
Slika 24: Karakteristični prečni prerez na območju galerije. (Projektna dokumentacija za fazo PZI) . 51 Slika 25: Digitalni model terena za galerijo Jelični vrh. ... 53
Slika 26: Karakteristični prečni prerez ceste. (Projektna dokumentacija za fazo PZI) ... 54
Slika 27: Diagram poteka za izdelavo prereza za KPP cestišča za galerijo. ... 55
Slika 28: Prerez cestišča za galerijo v SA Composerju s podanimi »targeti«. ... 55
Slika 29: Izsek prereza cestišča v SA Composerju z definiranimi točkami in njihovimi povezavami. 56 Slika 30: »Targeti« na katere se navezuje prerez iz SA Composerja. ... 56
Slika 31: Uvoţen prerez cestišča za galerijo z označenimi »targeti«. ... 57
Slika 32: Povezovanje "Targetov" in »Subassemblyjev« ... 57
Slika 33: BIM model za 1. fazo gradnje galerije Jelični vrh. ... 59
Slika 34: BIM model za 2. fazo gradnje galerije Jelični vrh. ... 60
Slika 35: BIM model ob koncu prve gradbene sezone. ... 61
Slika 36: BIM model po končani fazi 5. ... 62
Slika 37: BIM model po končani sedmi fazi gradnje. ... 62
Slika 38: BIM model pred začetkom izdelave krovne plošče v kampadah 5-7. ... 63
Slika 39: BIM model galerije po dokončani fazi 11. ... 64
Slika 40: BIM model galerije med izdelavo zaščitnega nasipa galerije . ... 65
Slika 41: BIM model galerije Jelični vrh po koncu gradnje. ... 65
Slika 42: Izsek terminskega plana v MS Projectu za prvo fazo gradnje. ... 67
Slika 43: Uvaţanje informacij terminskega plana v Navisworks Manage. ... 68
Slika 44: Nastavitve ob uvozu terminskega plana. ... 68
Slika 45: Izbira podatkov za izdelavo terminskega plana ... 69
Slika 46: Iskanje BIM gradnikov preko atributov za izdelavo »Search Setov«. ... 70
Slika 47: Zavihek s »Search Seti« za prvo fazo gradnje. ... 70
Slika 48: Povezovanje aktivnosti terminskega plana. ... 70
Slika 49: Apliciranje pravil za povezavo BIM gradnikov s terminskim planom. ... 71
Slika 50: Aktivnosti z ustrezno navezavo BIM gradnikov. ... 71
Slika 51: Nastavitve barve in prosojnosti posameznih tipov aktivnosti. ... 72
Slika 52: Dodatne nastavitve za izdelavo simulacije. ... 72
LIST OF TABLES
Table 1: The process of choosing the use of BIM technology in the case of the Jelični Vrh gallery. ... 29 Table 2: Description of symbols used in BPMN notation. ... 36 Table 3: Example of a transposed spreadsheet for planning information exchange. ... 43 Table 4: Example of the attribute table for the ElementType concrete pile. ... 66
LIST OF FIGURES
Figure 1: CAD and BIM components. [2] ... 1
Figure 2: Connections between different project participants according to the classic (left) and BIM design method (right). [12]... 2
Figure 3:Presentation of BIM's contribution to architects and engineers. [11] ... 6
Figure 4: Maturity levels of the BIM approach. [15] ... 9
Figure 5: BIM level 2 scheme. [19] ... 9
Figure 6: Dimensions of the BIM – model. [22] ... 10
Figure 7: Different LOD levels for the case of steel I profile. [30] ... 14
Figure 8: IFC data exchange format. [35] ... 16
Figure 9: Schematic representation of the organizational structure of the BIM project. [4] ... 22
Figure 10: Organizational structure of the BIM project. ... 23
Figure 11: BIM implementation plan development process. [42] ... 25
Figure 12: Most common uses of BIM technologies. [42] ... 28
Figure 13: Use of a 3D laser scanner during the construction of the Jelični Vrh gallery. ... 30
Figure 14: Presentation of the BIM model of the second phase of construction of the Jelični Vrh gallery with the attributes for concrete pile. ... 31
Figure 15: Example of clash detection of the Jelični Vrh gallery model ... 32
Figure 16: Example of a scheme for creating and coordinating bill of quantities. (Source Figure 14: [46]) ... 34
Figure 17: Part of the general process diagram of the design execution phase for the case of the Jelični Vrh gallery. ... 38
Figure 18: Theoretical example of making a detailed process diagram. [42] ... 39
Figure 19: Detailed process diagrams for 3D coordination for the case of Jelični Vrh Gallery ... 40
Figure 20: Detailed process diagram for 4D modeling for the case of Jelični Vrh Gallery ... 40
Figure 21: Detailed process diagram for evaluation of quantities based on models for the Jelični Vrh Gallery ... 41
Figure 22: Information exchange planning. ... 42
Figure 23: Situation before the construction of the gallery (June 2016). (Archive of Irgo Consulting d.o.o.) ... 49
Figure 24: Characteristic cross-section in the gallery area. (PZI phase project documentation) ... 51
Figure 25:Digital model of terrain for Jelični vrh gallery. ... 53
Figure 26: Characteristic cross-section of the road. (Project documentation for the PZI phase) ... 54
Figure 27: Flowchart for creation the characteristic cross section of road structure after gallery. ... 55
Figure 28: Cross-section of the road after the gallery in SA Composer with given targets. ... 55
Figure 29: Part of cross section of the road in SA Composer with defined points and links. ... 56
Figure 30: Targets to which the cross-section from SA Composer refers. ... 56
Figure 31: Imported cross-section of the road for the gallery with marked targets. ... 57
Figure 32: Linking of the Targets and Subassemblies ... 57
Figure 33: BIM model for the 1st construction phase of the Jelični vrh gallery. ... 59
Figure 34: BIM model for the 2nd construction phase of the Jelični vrh gallery. ... 60
Figure 35: BIM model at the end of the first construction season. ... 61
Figure 36: BIM model after completed phase 5. ... 62
Figure 37: BIM model after the completion of the seventh construction phase. ... 62
Figure 38: BIM model before the roof structure construction in blocks 5-7. ... 63
Figure 39: BIM model of the gallery after the completed phase 11. ... 64
Figure 40: BIM model during the construction of the protective embankment of the gallery. ... 65
Figure 41: BIM model of the Jelični vrh gallery after the end of construction. ... 65
Figure 42: Part of the schedule in the MS Project for the first phase of construction. ... 67
Figure 43: Importing schedule information into Navisworks Manage. ... 68
Figure 44: Settings when importing a schedule. ... 68
Figure 45: Data selection for scheduling ... 69
Figure 46: Searching for BIM elements via attributes for creating Search Sets. ... 70
Figure 47: Search Sets tab for the first phase of construction. ... 70
Figure 48: Linking activities from time schedule plan. ... 70
Figure 49: Application of the rules for connecting BIM elements with the time schedule. ... 71
Figure 50: Activities with appropriate links with BIM elements. ... 71
Figure 51: Color and transparency settings of individual activity types. ... 72
Figure 52: Additional settings for simulation creation. ... 72
OKRAJŠAVE 2D – Dvo-dimenzijsko 3D – Tri-dimenzijsko 4D – Štiri-dimenzijsko 5D – Pet-dimenzijsko
PGD – Projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja PZI – Projekt za izvedbo
DGD – Dokumentacija za pridobitev gradbenega dovoljenja
BIM – Building Information Modelling (Informacijsko modeliranje gradenj) BEP – BIM Execution Plan (izvedbeni načrt BIM)
BPMN - Business Process Modelling Notation (Notacija za modeliranje poslovnih procesov in delovnih tokov)
CDE – Common Data Enviroment (Skupno informacijsko okolje) DMR – Digitalni model terena
IFC – Industry Foundation Classes (Temeljni industrijski razredi)
LOD – Level of Development, Level of Definition, Level of Detail (Stopnja razvitosti)
»Ta stran je namenoma prazna.«
1 UVOD
Gradbeništvo kot gospodarska panoga je bilo ţe od nekdaj gonilo napredka. V današnjem času si uspešnega razvoja ni mogoče predstavljati brez vlaganja v infrastrukturo, ki ljudem izboljšuje kvaliteto ţivljenja. Napreden način razmišljanja je tudi v samem procesu projektiranja zgradb povzročil mini revolucijo. Zgodil se je BIM.
Projektiranje v gradbeništvu je zadnja tri desetletja slonelo na računalniško podprtem načrtovanju (2D CAD – Computer Aided Design), z razvojem računalniške tehnologije pa je tudi na tem področju prišlo do napredka, saj se je začelo postopno uvajanje BIM tehnologije.
BIM (Building Information Modelling) »je zelo širok pojem, ki opisuje proces ustvarjanja digitalnega modela zgradbe z uporabo objektno orientiranih informacij.« [10]
Pod pojmom BIM oziroma informacijsko modeliranje zgradb lahko razumemo tri pomene:
kot proces izdelave 3D modela zgradbe obogatenega z dodatnimi informacijami,
kot upravljanje informacij modela,
oziroma imamo v mislih sam model. [1]
Bistvene razlike med CAD in BIM načinom projektiranje lahko enostavno prikaţemo s pomočjo Slike 1. Osnovni gradniki CAD tehnologije so 2D elementi (črta, krog, lok,…), zato pogosto brez dodatnega teksta niti ne vemo kaj predstavljajo. Pri BIM gradnikih pa podobnih teţav nimamo, saj so elementi tridimenzionalni, poleg tega pa lahko s klikom na element izvemo dodatne informacije, ki so zapisane v elementu (prostornina, dolţina, material, opis,…).
Slika 1: Gradniki CAD in BIM. [2]
Figure 1: CAD and BIM components. [2]
Z namenom čim večje uporabe BIM pristopa ter prepoznavanja prednosti, ki jih implementacija BIM tehnologije v gradbeništvu prinaša, so se v svetu ustanovile različne organizacije, ki so usmerjene v razvoj digitalizacije gradbenih projektov. Evropska Unija je z namenom poenotenja implementacije BIM v javnem sektorju ter izgradnje konkurenčnega in odprtega gradbenega trga ustanovila BIM EU Task Group, v katerem ima predstavnike 21 drţav Evropske Unije, med drugim tudi Slovenija. [3]
Gradbeni projekti v infrastrukturi (ceste, ţeleznice, plinovodi,…) so običajno zelo obseţni, zato se različna podjetja povezujejo v konzorcije. To še posebej velja za Slovenijo, saj so po nastopu gospodarske krize v letu 2008 propadla vsa podjetja, ki bi bila sama sposobna izpeljati velike projekte.
Za uspešno implementacijo BIM pristopa se mora na začetku projekta vzpostaviti organizacijska struktura iz katere so razvidne posamezne vloge udeleţencev v projektu. Najpomembnejšo vlogo v konzorciju ima vodilni partner, ki na čelo projekta postavi BIM managerja, ta pa predstavlja odgovorno osebo načrtovanja implementacije BIM metodologije na strani naročnika. [4]
Slika 2: Povezave med različnimi udeleţenci projekta po klasičnem (levo) in BIM načinu projektiranja (desno). [12]
Figure 2: Connections between different project participants according to the classic (left) and BIM design method (right). [12]
V magistrskem delu je predstavljena vloga izvedbenega načrta BIM oz. BEP-a (BIM Execution Plan).
izvedbeni načrt BIM predstavlja dokument v katerem so zapisane vloge in odgovornosti projektnih udeleţencev za različne faze projekta.
1.1 Problematika
Na podlagi delovnih izkušenj v projektivi smo mnenja, da je za nemoteno odvijanje delovnih procesov pomembna dobra organizacijska struktura ter razdelitev vlog in odgovornosti ţe znotraj enega samega podjetja. Še toliko večji pomen pa dajemo dobri organizaciji na projektih, kjer sodelujejo strokovnjaki iz različnih podjetij. Krovni dokument, ki predstavlja vse kar je potrebno za uspešno implementacijo BIM procesov na BIM projektih je izvedbeni načrt BIM (BEP).
Izvedbeni načrt BIM predstavlja odgovor na projektno nalogo, v njem pa so definirane informacijske zahteve naročnika. Za izdelavo izvedbenega načrta BIM je zadolţen vodilni partner konzorcija. S kvalitetno izdelanim izvedbenim načrtom BIM ponudnik dokaţe svojo kompetentnost za izvajanje BIM procesa. [4]
Do leta 2021 je bilo v Sloveniji ţe kar nekaj infrastrukturnih projektov preko sistema javnega naročanja, ki so izdelani z BIM tehnologijo – pilotni BIM projekt je bila Vzhodna cev predora Karavanke, izdelan s strani Projektantske skupine Karavanke, v kateri so sodelovala praktično vsa največja slovenska podjetja, ki se ukvarjajo s projektiranjem infrastrukturnih projektov. Drugi velik BIM infrastrukturni projekt je bil 2. tir MB-Šentilj, ki je bil v letu 2020 predan v izvedbo, največji preboj na področju BIM projektiranja infrastrukturnih objektov pa je projekt 2TDK – drugi tir Divača- Koper. Vseeno lahko rečemo, da smo v Sloveniji še v fazi razvoja BIM projektiranja infrastrukturnih objektov, zato bi bil dobrodošel pregled pomembnih poglavij, ki jih mora vsebovati kvalitetno izdelan izvedbeni načrt BIM.
1.2 Cilj in namen dela
V teoretičnem delu magistrske naloge se ţelimo osredotočiti na predstavitev pomena izvedbenega načrta BIM (BEP-a) za uspešno implementacijo BIM pristopa projektiranja. Predstavljena bodo posamezna poglavja, ki jih mora BEP vsebovati, da se zagotovi kakovosten pretok informacij med posameznimi udeleţenci projekta.
V praktičnem delu magistrske naloge bosta predstavljena 3D in 4D modela za galerijo Jelični Vrh, ki bosta izdelana na podlagi PGD in PZI načrtov, ki sta jih izdelali podjetji PROMICO d.o.o. ter BPI d.o.o., ki v fazi projektiranja nista uporabljala BIM pristopa. Namen izdelave BIM modelov ni bil opozarjati na morebitne pomanjkljivosti v fazi projektiranja, ampak zagotoviti uspešno nadgradnjo infrastrukturnega projekta ter s tem naročniku in izvajalcu zagotoviti prikaz objekta v prostoru in izpostaviti kritične faze gradnje. 3D model bo razdeljen na ustrezne faze, tako da jih bo mogoče povezati s terminskim planom ter izdelati 4D BIM model, ki predstavlja simulacijo gradnje.
1.3 Metodologija in struktura dela
Teoretični del magistrske naloge se začne z razlago osnovnih pojmov in definicij, ki jih mora bralec osvojiti za dobro razumevanje.
V nadaljevanju teoretičnega dela se osredotočamo predvsem na izvedbeni načrt BIM. Predstavljena so značilna poglavja in informacije, ki morajo biti zapisane v izvedbenem načrtu BIM. Razloţena je tudi organizacija BIM procesa, opisane so vloge ter zadolţitve posameznih udeleţencev BIM načina projektiranja, predstavljeni so tudi procesni diagrami za implementacijo BIM tehnologije.
Udeleţencu v BIM procesu mora izvedbeni načrt BIM sluţiti kot navodila, v katerih pišejo vse potrebne informacije in postopki, ki se bodo v fazi izdelave BIM projekta izvajali. V njem so zapisani vsi podatki o samem projektu, vsi pomembni roki za oddaje, kontakti ključnih oseb v BIM procesu, smernice za modeliranje, sheme prenosa informacij,…
Osnova za izdelavo praktičnega dela magistrske naloge je izdelana projektna dokumentacija PGD in PZI. Sledilo je modeliranje vseh potrebnih elementov v skladu s smernicami za modeliranje in vsemi potrebnimi atributi. Izdelan 3D BIM model smo s pomočjo terminskega plana nadgradili v 4D model ter tako naredili simulacijo gradnje.
»Ta stran je namenoma prazna.«
2 BIM
Način projektiranja gradbenih objektov vedno stremi k razvoju in izboljšavam. S pojavom CAD-a je bila tradicionalna 2D risba popolnoma izpodrinjena. Tendenca razvoja pa kaţe v smer, da bo BIM tehnologija nekoč popolnoma izpodrinila CAD tehnologijo. [6]
Za samo kratico BIM obstaja več definicij, ki so nastale s strani različnih organizacij oziroma avtorjev.
V nadaljevanju so zapisane nekatere izmed najbolj uporabljenih in priznanih:
Eastman (2008) v svojem priročniku z naslovom BIM Handbook pojem BIM definira kot:
»BIM uporabljamo kot glagol ali pridevnik, ki opisuje orodja, procese in tehnologije, ki omogočajo digitalno, strojno - berljivo dokumentacijo o stavbi, njeni učinkovitost,
načrtovanju, gradnji in pozneje delovanju. Torej BIM ne opisuje objekta, temveč proces. Za opisovanje rezultata procesa modeliranja pa uporabljamo izraz building information model.«
[5]
NBIMS-US (National BIM Standards – United States) definira BIM kot »dejanje ustvarjanja digitalnega modela objekta za namene vizualizacije, inženirske analize, analize konfliktov, preverjanja skladnosti s pravili, stroškovnega inženiringa, zgrajenega izdelka, proračuna in za številne druge namene. Informacijski model so digitalno predstavljene fizične in funkcionalne karakteristike objekta. BIM je deljena baza znanja za informacije o objektu, kar tvori zanesljivo osnovo za odločitve skozi njegovo celotno življensko dobo – od začetnih konceptov do rušitve. Osnovna predpostavka BIM-a je sodelovanje različnih udeležencev v različnih fazah življenske dobe objekta, z namenom vstavljanja, razširjanja in posodabljanja informacij v BIM-u ter z namenom podpiranja vloge udeleženca.«
Standard ISO 16757-1: 2015 BIM opredeljuje kot gradnjo modela, ki vsebuje informacije o zgradbi skozi vse faze življenjskega cikla objekta. [7]
National Institute of Building Science (NIBS) definira »BIM kot digitalno predstavitev fizičnih in funkcijskih karakteristik objekta.« Model služi kot vir informacij na podlagi katerih se sprejemajo odločitve o objektu. Model se uporablja v te namene vse od zasnove samega objekta, preko gradnje, uporabe pa vse do sanacije oziroma rušenja objekta. [7]
General Services Administration (GSA) opisuje BIM kot razvijanje in uporabljanje digitalnega modela ne samo za izdelovanje projektne dokumentacije ter simulacijo gradnje, temveč tudi za uporabo digitalnega modela v fazi obratovanja objekta. [7]
Cerovšek (2010): »Model BIM je digitalni zapis in predstavitev informacij o konkretni stavbi za komunikacijo med udeleženimi v gradbenem projektu. Model BIM vsebuje geometrijske in negeometrijske informacije, ki jih potrebujejo in izdelajo arhitekti in inženirji za načrtovanje, analizo, simulacije, vizualizacije in dokumentacijo tako v fazah pred, med in po gradnji. Geometrijske informacije določajo digitalni 3Dmodel stavbe, sestavljen iz elementov, ki so digitalni ekvivalent »pravih« elementov stavb (od temeljev do strehe).
Negeometrijski del določa dodatne informacije o stavbi in njenih elementih ter lastnosti, ki se nanašajo na funkcijo, obliko in materiale.« [8]
Autodesk: »BIM je proces, ki vključuje ustvarjanje in uporabo inteligentnega 3D modela za obveščanje in sporočanje projektnih odločitev. Projektiranje, vizualizacija, simulacija in sodelovanje, ki jih omogočajo rešitve Autodesk BIM, zagotavljajo večjo jasnost za vse zainteresirane strani v celotnem življenjskem ciklusu projekta. BIM olajša doseganje projektnih in poslovnih ciljev.« [7]
Iz zgoraj zapisanega lahko hitro razberemo, da so si definicije med seboj precej podobne. Sama definicija je odvisna od perspektive iz katere gledamo na problem. Iz naročnikovega zornega kota predstavlja BIM predvsem orodje in način za povečanje učinkovitosti vodenja investicije gradnje v vseh fazah projekta. Naročnik si z uporabo BIM pristopa zagotovi večjo kakovost končnega objekta ter večjo učinkovitost delovnih procesov. [4]
Za projektante predstavlja BIM proces načrtovanja zgradb sledeče prednosti:
Zmanjšanje obsega ponovnega dela
Povečanje produktivnosti
Zmanjšanje konfliktov in sprememb med samo gradnjo zgradb
Prihranek na času in denarju zaradi izvajanja kontrole kakovosti v fazi projektiranja ([4],[9])
Slika 3: Prikaz doprinosa BIM-a za arhitekte in inţenirje. [11]
Figure 3:Presentation of BIM's contribution to architects and engineers. [11]
Na sliki 3 so prikazane priloţnosti, ki jih BIM ponuja za arhitekte in inţenirje. Nabor le-teh je res širok in predstavlja velik prihranek časa in denarja tako za naročnika kot za projektante. Inţenirji, ki so zadolţeni za projektiranje različnih vrst opreme (npr. električna napeljava, vodovod, prezračevanje,…) lahko hitro in brez teţav pridobijo potrebne podloge za izdelavo svojih načrtov. S pomočjo 3D vizualizacij se poenostavi tudi predstavitev projektantskih rešitev naročniku. Dobro izdelan BIM model vsebuje dovolj informacij, da se lahko izdela kvaliteten projektantski popis del. BIM model omogoča tudi različne analize objektov, kot so na primer statične analize, dinamične analize ter analize energetske učinkovitosti.
2.1 Cilji uporabe BIM – pristopa
Potrebno je poudariti, da BIM – pristop ne nadomešča faze klasičnega projektiranja, ampak predstavlja njegovo nadgradnjo. Najboljše je uporabljati BIM – pristop vzporedno s klasičnim načinom projektiranja, čeprav se v praksi uporablja tudi izdelava BIM modela po ţe zaključeni fazi projekta. V slednjem primeru se izdeluje BIM model predvsem z namenom optimizacije projekta oziroma za odkrivanje morebitnih nepravilnosti, ki bi se v nasprotnem primeru odkrile šele v fazi gradnje objekta. [4]
Najpomembnejši cilji uporabe BIM –pristopa so [25], [4]:
»zmanjšanje projektnih tveganj in potencialnih reklamacij,
večja storilnost projektiranja (v primerjavi s klasičnim),
natančen model že v fazi snovanja in načrtovanja,
enostavno modeliranje variantnih rešitev,
lažje možnosti analize, študije izvedljivosti in simulacije izgradnje ter uporabe oz.
obratovanja,
zaradi integracije gradnikov in procesov lažje usklajevanje, posebno ob spremembah (zato je tudi lažje timsko delo različnih ekspertov na kompleksnem projektu)
zmanjšanje projektnih tveganj in potencialnih reklamacij;
boljša usklajenost projekta,
boljša predstavitev projekta naročniku in drugim deležnikom v celotni investicijski fazi;
hitrejše potrjevanje projektnih rešitev s strani naročnika;
zagotavljanje učinkovite kontrole kakovosti;
natančnejši izračun količin in potrebnih del za izvedbo gradnje;
boljši nadzor nad gradnjo in evidentiranje sprememb;
zmanjševanje stroškov investicije in upravljanja objektov;
boljše časovno in finančno načrtovanje in spremljanje gradnje;
boljše upravljanje z informacijami (arhiviranje …) v življenjskem ciklu gradnje (objekta);
lažje upravljanje in vzdrževanje gradnje (objekta);
večja učinkovitost procesov načrtovanja, izvedbe in upravljanja investicije;
optimalna vrednost za predvidene stroške – vrednostni inženiring (npr. optimizacija resursov, energetska učinkovitost – študija variant),
preglednost investicije,
pregledovanje in hranjenje vseh informacij, ki so vezane na investicijski proces, gradnjo in upravljanje objekta v informacijskem modelu,
uporaba informacij, izdelanih v različnih programskih okoljih na enem mestu.«
2.2 Zrelost BIM – pristopa
Zrelost BIM – pristopa je pogosto uporabljen termin, ki opredeljuje razvitost uporabe BIM-a skozi celotni ţivljenjski cikel objekta. Na Sliki 4 je dobra ponazoritev, kaj posamezni nivo sploh predstavlja.
2.2.1 BIM stopnja 0
BIM stopnja 0 pravzaprav predstavlja odsotnost BIM pristopa, saj se projektiranje na tem nivoju izvaja s pomočjo 2D risb predvsem s pomočjo CAD tehnologije. Udeleţenci v procesu projektiranja izmenjujejo informacije s pomočjo tehničnih poročil in načrtov natisnjenih na papir, ki pa si jih lahko pošiljajo tudi v elektronski obliki. [16], [17]
2.2.2 BIM stopnja 1
Pri BIM stopnji 1 udeleţenci v fazi projektiranja uporabljajo kombinacijo 2D CAD načrtovanja in 3D CAD prostorskega načrtovanja. Količine, vire in stroške se ne izračunava s pomočjo 3D modelov, temveč se jih izračuna s pomočjo 2D risb. V tej stopnji si udeleţenci izmenjujejo dokumente preko skupnega podatkovnega okolja (CDE), ki ga najpogosteje upravlja izvajalec. [17], [4]
Organizacija Scottish Futures Trust je šla še korak dlje ter definirala zahteve, ki jih morajo projekti izpolnjevati za doseganje BIM stopnje 1:
določene morajo biti vloge in odgovornosti udeležencev v projektu,
uporabljati se morajo določila za poimenovanje datotek,
projekti morajo biti prostorsko usklajeni,
uporabljati je potrebno skupno podatkovno okolje, ki omogoča deljenje informacij med vsemi udeleženci v projektu,
projekt mora imeti primerno hierarhijo podatkov, ki podpira koncepte skupnega podatkovnega okolja za shranjevanje dokumentov. [18]
Slika 4: Stopnje zrelosti BIM – pristopa. [15]
Figure 4: Maturity levels of the BIM approach. [15]
2.2.3 BIM stopnja 2
Trenutno smo v času, ko je stopnja zrelosti BIM pristopa na stopnji 2. Projekti na BIM stopnji 2 imajo izdelane 3D modele s priloţenimi podatki (geometrijski in negeometrijski atributi), ki so ustvarjeni v ločenih modelih. Ti ločeni modeli so sestavljeni tako, da skupaj tvorijo zbirni model pri tem pa ne zgubijo svoje identitete in integritete. [16]
Slika 5: Shema BIM stopnje 2. [19]
Figure 5: BIM level 2 scheme. [19]
Vsi udeleţenci projekta imajo dostop do vseh 3D modelov preko skupnega podatkovnega okolja. Ti modeli so v taki obliki, da je mogoče posamezne disciplinske modele med sabo zdruţiti v zbirne modele ter tako preveriti, če je morda v fazi izdelovanja prišlo do kakšnih neskladnosti. Če posamezne disciplinske modele med sabo poveţemo v skupni zbirni model ter jih uskladimo in poveţemo s terminskim planom, lahko izdelamo simulacijo gradnje, ki predstavlja 4D model. V kolikor dodamo še stroškovno komponento preraste 4D v 5D model. [19]
2.2.4 BIM stopnja 3
Razvoj BIM tehnologije stremi k preskoku na BIM stopnjo 3, ki se bo vsekakor zgodil v bliţnji prihodnosti. Ideja BIM stopnje 3 je delo vseh udeleţencev v projektu na skupnem enotnem modelu do katerega imajo dostop vsi in vanj hkrati vnašajo spremembe. S takim načinom izdelave modelov se odpravi moţnost prihajanja do nasprotujočih se informacij, kot se to dogaja v BIM stopnji 2 in delu z različnimi disciplinskimi modeli. [20]
Britanska vlada v svojem strateškem načrtu za BIM stopnjo 3 opredeljuje naslednje ključne ukrepe:
izdelava novih, odprtokodnih standardov, ki bodo omogočali enostavno deljenje podatkov znotraj celotne branže,
izdelavo novega pogodbenega okvira za projekte, ki so bili izdelani z BIM procesom, s katerimi bi zagotovili doslednost, preprečili nastanek nejasnosti ter s tem spodbujali odprto sodelovanje pri delu,
ustvarjanje kulturnega okolja, ki spodbuja medsebojno sodelovanje, učenje in deljenje informacij,
spodbujanje domače in mednarodne rasti ter odpiranje delovnih mest v proizvodnji gradbeništvu. [17]
2.3 Dimenzije BIM – modela
Slika 6: Dimenzije BIM – modela. [22]
Figure 6: Dimensions of the BIM – model. [22]
2.3.1 BIM 3D
3D BIM model je oblika BIM modela, ki uporabniku najprej pride na pamet, ko sliši za BIM tehnologijo. Pri 3D BIM modelih gre za proces izdelovanja geometrijskih in negeometrijskih informacij, ki so na voljo za izmenjavo preko skupnega programskega okolja CDE (Common Data Enviroment). [13]
Geometrijske informacije so definirane s pomočjo geometrijskih atributov, ki definirajo razseţnosti BIM gradnika. Največkrat se za definiranje geometrije uporabljajo naslednji atributi:
dolžina,
višina,
širina,
volumen,
površina,
dimenzije,
oblika,…
Geometrijski atributi so največkrat ţe avtomatsko zgenerirani v programskem okolju v katerem izdelujemo BIM model, včasih pa je nekatere potrebno izdelati ročno.
BIM gradniki morajo v sebi nositi tudi dodatne informacije, s katerimi se definira materiale iz katerih so izdelani ter kakšno funkcijo imajo. Te informacije podajamo s pomočjo negeometrijskih atributov kot so npr.:
material,
normativ (šifra, ki povezuje BIM gradnik ter popis del),
toplotna prevodnost,
tip elementa,
oznaka,
trdnostni razred betona,
tip armature,…
Če ţelimo, da je 3D BIM model kvaliteten ter kot tak dobra osnova za izdelavo 4D, 5D in 6D modelov, potem morajo biti za vsako vrsto BIM gradnikov definirani potrebni geometrijski in negeometrijski atributi.
Vsi atributi za posamezen BIM element (pilot, nosilec, okno, vrata, toplotna izolacija, hidroizolacija,…) so definirani v prilogah krovnega dokumenta – izvedbenem načrtu BIM, kateremu se bomo posvetili v tretjem poglavju magistrskega dela.
2.3.2 BIM 4D
BIM 4D predstavlja povezavo med 3D BIM modelom ter terminskim planom gradnje. Dodatno dimenzijo v 4D BIM modelu tako predstavlja časovna komponenta. Najpomembnejša prednost, ki jo prinaša izdelava 4D modela je simulacija gradnje ter planiranje z gradbiščem povezanih aktivnosti.
[14], [23]
Ob predpostavki, da je 3D model pravilno povezan s terminskim planom, lahko s pomočjo pregleda simulacije gradnje hitro ugotovimo, kje so moţnosti za izboljšavo terminskega plana ter optimizacijo procesov gradnje. Pri tem je potrebno poudariti, da 4D model ne nadomešča doprinosa gradbenih načrtovalcev, ki še vedno ostajajo pomembni členi projektne ekipe. V klasičnem pristopu projektiranja so planerji v kasnejših fazah projekta podali predlog zaporedja izvajanja del, medtem ko BIM pristop odpira moţnosti za njihovo zgodnejše vključevanje v projekt. Znanje načrtovalcev gradbenih del je mogoče vključiti ţe od samega začetka projekta, kar lahko povzroči izboljšanje kakovosti projekta in doprinese k zmanjšanju trajanja izvedbe ter zniţanju finančnih stroškov. [13]
V nadaljevanju je naštetih še nekaj prednosti, ki jih prinaša izdelava 4D BIM modela: [24]
»boljša komunikacija med vsemi udeleženci pri graditvi objekta,
predhodna analiza gradbenih aktivnosti na gradbišču,
boljša koordinacija in organizacija na gradbišču,
predhodno odkrivanje konfliktov na gradbišču,
hitrejše in učinkovitejše odločitve o spremembah na gradbišču,
povečanje produktivnosti na gradbišču,
zmanjšanje trajanja gradnje objekta,
uporaba v komercialne namene.«
2.3.3 BIM 5D
5-dimenzionalni BIM model predstavlja nadgradnjo 4D BIM modela. Bistvo 5D BIM modela je na podlagi 3D in 4D BIM modela pridobiti natančne informacije o sprotnih stroških gradnje. Izračun stroškov posameznih elementov temelji na podlagi informacij, ki so povezane z geometrijskim modelom gradnika. Gradbeni kalkulant lahko na enostaven način z izvlečkom količin neposredno iz modela ter ovrednotenjem cene za posamezni gradnik oziroma proces določi, kolikšna bo finančna obremenitev v vsaki fazi projekta. To omogoča redno poročanje o stroških in načrtovanje proračuna, da se zagotovi učinkovita realizacija projekta ter predstavlja zagotovilo, da sama vrednost investicije ostane znotraj vnaprej določenih finančnih okvirjev. [13]
Natančnost izračunov stroškov je odvisna predvsem od kvalitete izdelanih posameznih podmodelov, ki jih udeleţenci v BIM procesu delijo v skupnem podatkovnem okolju. Če modeli niso izdelani dovolj dobro, bo prišlo tudi do napak pri izračunih, ki slonijo na podatkih pridobljenih iz posameznih modelov. V tem pogledu uporaba BIM-a za ovrednotenje stroškov ni nič drugačna od tradicionalnega načina projektiranja. Zaradi tega morajo imeti gradbeni kalkulanti in ocenjevalci še vedno pomembno vlogo, ne le pri preverjanju točnosti informacij, ampak tudi pri razlagi in dopolnjevanju informacij, ki jih model ne vsebuje. Mnogi elementi so še vedno modelirani zgolj v 2D obliki ali pa sploh ne. [13]
Znano je, da se v fazi projektiranja gradbeni projekti velikokrat spreminjajo, kar pri tradicionalnem načinu projektiranja potegne za sabo ogromno ponovnega dela. Velika prednost izvrednotenja stroškov na podlagi BIM modela je dejstvo, da se informacije, ki vsebujejo poročila o stroških redno posodabljajo. Tako imenovani "ţivi" stroškovni načrt pomaga upravljavcem stroškov oblikovati proračun ţe od samega začetka projekta. Pri tem je potrebno poudariti, da morajo biti gradbeni kalkulanti močno vpeti v proces projektiranja od začetnih faz pa vse do konca projekta. [21], [13]
2.3.4 BIM 6D in 7D
V gradbeni stroki obstajajo deljena mnenja kaj spada pod 6D oziroma 7D BIM model. Nekatera mnenja zagovarjajo, da pod 6D BIM model spadajo informacije, ki se uporabljajo za analiziranje objekta z vidika trajnosti in energetske učinkovitosti ter pod 7D BIM model informacije za upravljanje in vzdrţevanje objekta. Druga stran stroke na nek način zdruţuje tako trajnostni način gradnje kot upravljanje BIM modela in ga dojema kot 6D BIM model. [26]
BIM model z informacijami o gradbenih elementih, ki so se vgradili v objekt, se običajno preda naročniku, ko je gradbeni projekt ţe zaključen. S pomočjo 6D modela oziroma 7D modela (odvisno od klasifikacije), je mogoče razbrati detajlne informacije o vgrajenih gradbenih elementih kot so na primer:
podatki o proizvajalcu,
datum vgradnje,
napotki za vzdrževanje,
navodila za primerno uporabo,
pričakovana življenjska doba.
Vsi ti podatki so preko prilagojenega lastniškega spletnega okolja dostopni lastniku oziroma upravitelju objekta ter predstavljajo veliko dodano vrednost pri obratovanju in vzdrţevanju objekta.
[26]
V tradicionalnem načinu projektiranja se naročniku po zaključku gradnje predajo ogromne količine tiskanih načrtov, kar predstavlja za upravitelje objekta velik izziv, kako vse te informacije obvladovati.
Digitalni model izgrajenega objekta predstavlja bolj nadzorovan, dostopen in enostaven način upravljanja informacij. S podatki, ki jih ponuja digitalni model, lahko upravitelji določijo stroške obratovanja objekta in vnaprej načrtujejo aktivnosti za vzdrţevanje objekta. Pomembno je tudi poudariti, da je naloga upraviteljev objekta v digitalni model objekta vnašati izvedene aktivnosti na objektu. S takim način upravljanja objekta zagotovimo moţnost izkoriščanja prednosti izdelanega digitalnega modela objekta skozi celotno ţivljenjsko dobo. [27]
V prihodnosti bo mogoče podatke o objektih z aţuriranim digitalnim modelom med sabo primerjati.
Te primerjave bodo poleg izkušenj z upravljanjem objektov, pomenile odlične temelje za izboljšanje kvalitete gradbenih objektov.
2.4 LOD
V angleškem jeziku obstajajo trije pojmi za katere se v praksi uporablja kratica LOD:
Level of Development,
Level of Detail,
Level of Definition.
Vsem trem pojmom je skupno to, da obravnavajo razvitost oz. dodelanost BIM elementov, vendar iz različnih perspektiv. Potrebno je poudariti, da se ne uporablja izraza LOD ### model, saj ni nujno, da so vse BIM komponente znotraj posameznega modela modelirane na isti stopnji razvitosti. [31]
Leta 2008 je Ameriški inštitut arhitektov (kratica AIA) definiral 5 stopenj razvitosti BIM elementov (LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 400, LOD 500), v katerih je obravnavan najpomembnejši vidik
razvitosti BIM elementov, ki ga poznamo pod pojmom Level of Development. Od leta 2013 organizacija BIM Forum letno izdaja specifikacije LOD v katerih natančno podaja zahteve, katerim morajo zadoščati BIM elementi, da dosega določeno stopnjo LOD. Obstoječim 5 stopnjam razvitosti modela je organizacija BIM Forum dodala še LOD 350, ki predstavlja prehod med stopnjama LOD 300 in LOD 400. [29]
Slika 7: Različne stopnje LOD na primeru jeklenega I profila. [30]
Figure 7: Different LOD levels for the case of steel I profile. [30]
V nadaljevanju sledi nekoliko podrobnejši opis zahtev za doseganje posameznih stopenj razvitosti:
LOD 100: Ta stopnja razvitosti se uporablja pri idejni zasnovi zgradbe, zato je modelirani element v geometrijskem smislu shematski ter vsebuje približne geometrijske informacije (površina, prostornina, višina,…), katerim so lahko dodane tudi negeometrijske informacije.
[4], [29]
LOD 200: BIM model z elementi te stopnje razvitosti vsebuje arhitekturne elemente, ki so modelirani natančneje od stopnje LOD 100, vseeno pa so izvlečki količin teh elementov zgolj približki. Modelirani 3D elementi so generični in imajo ponavadi tako obliko, da lahko brez dodatnih informacij prepoznamo katero komponento predstavljajo. Približno je določena tudi lokacija in orientacija elementov na katere so lahko vezane tudi negeometrijske informacije.
[4], [29]
LOD 300: Elementi LOD 300 niso generični, temveč so izbrani iz knjižnice pametnih BIM- gradnikov, zato je njihova geometrija natančna. Število, oblika, velikost, lokacija in orientacija elementov je izmerljiva neposredno iz modela brez oziranja na negeometrijske podatke, ki jih imajo BIM elementi. [4]
LOD 350: Elementi na tej stopnji razvitosti so v medsebojni interakciji. BIM gradniki so detajlirani na tako visokem nivoju, da so primerni za dobavitelje in proizvajalce gradbenih proizvodov. [4]
LOD 400: BIM gradniki imajo natančno obliko, velikost, lokacijo in orientacijo ter imajo vse informacije, ki so potrebne za proizvodnjo komponent in njihovo vgradnjo. BIM model, ki ima vse elemente LOD 400 je v povezavi s terminskim planom dovolj natančen, da se izvede simulacijo virtualne gradnje. [4], [29], [31]
LOD 500: BIM gradniki so detajlirani do te mere, da ponazarjajo dejansko stanje zgrajenega objekta. Elementi imajo tudi vse negeometrijske atribute, ki so uporabni za vzdrževanje in obratovanje objekta. [4], [31]
Potrebno je poudariti, da ni strogo določeno katero stopnjo razvitosti mora dosegati BIM gradniki za posamezno fazo projekta (ni napisanih standardov), ampak je to odvisno od naročnika, ki v projektni nalogi določi stopnje razvitosti modela za posamezne projektne faze. Na našem prostoru se pri infrastrukturnih objektih v idejni zasnovi določi stopnjo razvitosti LOD 100, LOD 200 oz. LOD 300 za fazo DGD (projektna dokumentacija za pridobitev mnenj in gradbenega dovoljenja), LOD 300 oz.
LOD 400 za fazo PZI (projekt za izvedbo) ter LOD 500 za fazo PID (projekt izvedenih del). S smiselnim razvojem BIM modela skozi projektne faze ima naročnik na voljo podatke, ki jih potrebuje pri sprotnih odločitvah razvoja projekta ter pripomorejo k učinkovitejšemu vodenju projekta. [4], [29]
Normalen potek razvijanja BIM modela izhaja iz obstoječih informacij in zahtev, katerim mora objekt zadoščati. Najprej je na vrsti izdelava idejne zasnove zgradbe, ki je geometrijsko zelo preprosta in vsebuje zgolj osnovne podatke o zgradbi, v nadaljevanju pa model raste in se razvija preko virtualnega modela gradnje pa vse do modela, ki prikazuje objekt v zgrajeni - končni obliki. Kasnejša kot je faza projekta bolj je model razvit in dodelan. [4], [28], [29]
Pod kratico LOD se v angleškem jeziku včasih omenja tudi Level of Definition, ki obravnava razvitost BIM modelov z vidika grafičnega detajliranja 3D modela s pripadajočimi geometrijskimi informacijami (Level of Detail) in obogatenostjo z negeometrijskimi informacijami (Level of Information). British Standards Institution je v standardu PAS 1192-2 definirala, katere zahteve morajo biti izpolnjene za BIM modele v posameznih fazah predaje projekta. Določa med drugim, kako natančne naj bi bile informacije v posameznih fazah za potrebe koordinacije projekta ter terminskega in finančnega načrtovanja. [32]
Običajno naročnik v projektni nalogi opredeli zahtevano stopnjo razvitosti BIM gradnikov za posamezno fazo modela, kar se tudi zapiše v izvedbeni načrt BIM in v generalni načrt dostave informacij. Z dobrim definiranjem razvitosti BIM gradnikov in samega BIM modela doseţemo, da so potrebne informacije ob pravem času na voljo določenim osebam in sluţijo kot podlaga za sprejemanje pomembnih odločitev. [32]
2.5 Format izmenjave podatkov 2.5.1 Zgodovina
Sami začetki zasnove standarda za izmenjavo podatkov segajo v leto 1995, ko je podjetje Autodesk ustanovilo privatno zdruţenje 12 podjetij, ki so se ukvarjala z načrtovanjem stavb, inţenirstvom, gradnjo in razvojem programske opreme. S povezavo teh podjetij iz različnih delovnih področij v gradbeništvu so ţeleli pokazati, kakšne so prednosti popolne izmenjave podatkov med različno programsko opremo, ki se je takrat uporabljala v gradbeništvu. Po letu trajajočem medsebojnem sodelovanju je zdruţenje prišlo do naslednjih zaključkov:
interoperabilnost je bila izvedljiva ter je imela velik tržni potencial,
sprejeti standardi ne smejo biti zasebni oziroma lastniški, temveč morajo biti odprti in dostopni vsem zainteresiranim podjetjem. [34]
Sledila je logična poteza in ustanovitev mednarodnega zdruţenja za interoperabilnost (IAI), ki je pod istim imenom delovalo do leta 2008, ko se je preimenovalo v današnji buildingSMART. Sprva je bila organizacija namenjena izdelavi standardov za izboljšanje procesov v visokogradnji, s
preimenovanjem v buildingSMART pa se je področje pokrivanja razširilo tudi na infrastrukturne objekte. Prvi del imena organizacije (building) namreč zajema celotno grajeno okolje, medtem ko drugi del (SMART) definira način gradnje objektov: z inteligenco, interoperabilnostjo in timskim delom za načrtovanje, izgradnjo in upravljanje grajenega okolja. [34]
2.5.2 Temeljni industrijski razredi - IFC
Vsak BIM program, ki se uporablja za modeliranje, naredi svoj zapis izdelanega modela, ki ga je mogoče brez pretvarjanja odpreti zgolj v istem programu. BIM programi za modeliranje morajo podpirati tudi izvoz modelov v obliki IFC, kar pomeni, da se s pomočjo tega standarda izmenjave podatkov zagotovi interoperabilnost med različnimi ponudniki BIM programske opreme.
Kratica IFC izhaja iz angleščine in predstavlja pojem Industry Foundation Classes. IFC je v svojem bistvu standard, ki se uporablja za opisovanje, deljenje in izmenjavo podatkov na področju gradbeništva in upravljanja objektov. [4], [33]
Slika 8: Format izmenjave podatkov IFC.[35]
Figure 8: IFC data exchange format. [35]
2.5.3 Zaprti in odprti BIM-pristop
BIM projekti imajo v izvedbenem načrtu BIM definiran format izmenjave podatkov, ki je lahko dveh vrst:
zaprti BIM-pristop (angl. Closed BIM).
odprti BIM-pristop (angl. Open BIM), [4]
Za zaprti BIM-pristop se včasih uporablja tudi izraz »osamljeni BIM« (angl. lonely BIM), ki omejuje vse udeleţence BIM procesa na točno določeno BIM programsko opremo. V določenih primerih ta pristop celo določa verzijo BIM programa v katerem mora biti BIM model izdelan. Zaprti BIM pristop tako ne izkorišča celotnega potenciala, ki ga BIM tehnologija predstavlja za razvoj gradbeništva v prihodnosti. [36]
Za vzpostavitev odprtega BIM-pristopa je nujna interoperabilnost BIM programov, ki je dolgoročno gledano bolj smiselna odločitev vsakega udeleţenca v BIM projektu. Projektanti različnih strok lahko
ustvarjajo v BIM programih, ki najbolj ustrezajo njihovim zahtevam in potrebam, hkrati pa so njihovi modeli berljivi in lahko dostopni preostalim udeleţencem. V primeru, da se projektanti odločijo obdrţati svoje podatke v formatu točno določenega proizvajalca programske opreme tvegajo, da pride do sprememb v sami funkcionalnosti programa, kar s časom lahko privede do zmanjšanja uporabnosti in dostopnosti BIM modela. [33]
Organizacija buildingSMART ima na svoji spletni strani navedene naslednje prednosti uporabe odprtega BIM-pristopa:
podpira pregleden, odprt delovni tok, ki udeležencem projekta omogoča sodelovanje ne glede na programska orodja, ki jih uporabljajo.
ustvari skupni jezik za široko referencirane procese, ki industriji in oblastem omogočajo izvedbo projektov s preglednim poslovnim sodelovanjem, primerljivim ocenjevanjem storitev in zagotovljeno kakovostjo podatkov.
zagotavlja trajne podatke o projektu za uporabo v celotnem življenjskem ciklu sredstva, pri čemer se izogiba večkratnemu vnosu istih podatkov in posledičnih napak.
majhni in veliki proizvajalci programske opreme lahko sodelujejo in konkurirajo za sistemske rešitve, ki so neodvisne od najboljših.
napaja spletno stran oskrbe z natančnejšimi iskanji povpraševanja uporabnikov in posreduje podatke o izdelku neposredno v BIM. [37]
»Ta stran je namenoma prazna.«
3 IZVEDBENI NAČRT BIM
Načrtovanje izvrševanja BIM projekta je najpomembnejši korak k uspešni implementaciji BIM-a v projekte v gradbeništvu, to pa prinaša izboljšano kvaliteto, prihranek časa ter posledično tudi prihranek denarja.
Izvedbeni načrt BIM formalizira medsebojno razumevanje projektnih partnerjev, tako da se dogovorijo o skupnem pristopu k obvladovanju izziva, ki ga predstavlja BIM projekt. Z izvedbenim načrtom BIM ponudnik naročniku pokaţe način, kako bo izpolnil informacijske zahteve, ki so definirane v projektni nalogi. [38]
V nadaljevanju so naštete najpogostejše naročnikove informacijske zahteve (EIR) za BIM projekte:
določitev programske opreme,
format izmenjave podatkov,
določitev projektnega koordinatnega sistema,
določitev stopnje razvitosti modela za posamezne modele,
smernice in standardi, katere je potrebno upoštevati pri modeliranju,
načrtovanje dela in strukturiranje podatkov,
procesi sodelovanja (okolje za izmenjavo informacij – CDE),
kontrola kakovosti,
varnost (varovanje podatkov),
sistemske zahteve in strojna oprema,
strategija predaje informacij,
načrtovanje predaje modelov,
strateški nameni uporabe modelov,… [4]
V praksi obstajata dve vrsti izvedbenih načrtov BIM:
ponudbeni izvedbeni načrt BIM,
izvedbeni načrt BIM.
Vsebino ponudbenega izvedbenega načrta BIM je kot prva definirala organizacija BSI (British Standard Institution) v specifikaciji za upravljanje informacij gradbenih projektov z uporabo BIM tehnologije - PAS 1192-2:2013. V njej je zapisano, da je ponudbeni izvedbeni načrt BIM dokument, ki ga ponudnik izdela kot odgovor na projektno nalogo. S tem dokumentom ponudnik dokaţe svojo usposobljenost in kompetentnost, kar izkazuje s svojimi pridobljenimi referencami. Ponudnik mora praviloma svoje reference dokazovati na ravni pravne osebe ter tudi na nivoju nosilcev procesa. [4], [39]
Med reference pravne osebe se šteje:
število uspešno izvedenih BIM projektov,
navedba faz izvedenih BIM projektov,
opis prednosti, ki jih je BIM tehnologija prispevala, na primerih iz referenčnih projektov,
opis postopka implementacije BIM tehnologije na referenčnih projektih,
opis kompleksnosti BIM projektov,
navedba pridobljenih BIM certifikatov. [4]
Za referenco nosilcev procesa se upošteva pridobljena izobrazba, opravljena BIM izobraţevanja, pridobljene kompetence na področju BIM tehnologije ter navedba vloge, ki jo je imel nosilec procesa na preteklih uspešno izvedenih BIM projektih. [4]
Ponudbeni izvedbeni načrt BIM običajno vsebuje vse ključne informacije s katerimi dokazuje svojo kompetentnost za uspešno izvedbo projekta v skladu z zahtevami naročnika, te informacije pa lahko razdelimo na sledeča poglavja:
splošne informacije o projektu,
organizacijska struktura projekta,
identifikacija ciljev in uporab BIM tehnologije,
predlog strukture modelov,
koncept kontrole kakovosti,
strategija sodelovanja med udeleženci projekta,
potrebna informacijsko-tehnološka infrastruktura,
načrt dostave informacij. [4]
3.1 Namen izvedbenega načrta BIM
Namen izvedbenega načrta BIM je določiti temeljne okvirje za zagotovitev uspešne uporabe naprednih tehnologij za načrtovanje BIM projekta. Z izdelavo izvedbenega načrta BIM se naredi optimizacije delovnih procesov in modela v celotnem ţivljenjskem ciklu projekta. Ključno je dobro načrtovanje procesa projektiranja za vse faze gradbenega projekta z namenom zmanjšanja moţnosti za nastanek nepredvidenih situacij, ponovnega dela in nepravilnosti v pretoku informacij, ki temeljijo na modelu.
[40], [41]
Izdelava kvalitetnega izvedbenega načrta BIM mora predstavljati prvi korak na poti k cilju uspešne izvedbe kateregakoli BIM projekta, še posebej pa to velja za obseţne infrastrukturne BIM projekte v katerih so udeleţeni projektanti iz različnih strok. Kompleksni BIM projekti zahtevajo celovit pristop k reševanju problematike, zato je potrebno vloţiti veliko časa in energije v izdelavo izvedbenega načrta BIM. Za izvedbeni načrt BIM je zadolţen vodilni partner projektne skupine, ki najprej pripravi ponudbeni izvedbeni načrt BIM v katerem predlaga način BIM pristopa, predstavi okvirne razpoloţljive kapacitete in kompetence projektne skupine ter ga skupaj s ponudbo preda naročniku.
Vodilni partner izbranega ponudnika po uvedbi v delo izdela in preda pogodbeni izvedbeni načrt BIM (angl. contract BEP), v katerem predloţi podrobno obrazloţene predloge BIM pristopa, hkrati pa natančno definira delovne procese izdelavo samega BIM modela. Ta dokument v večini primerov ni dokončen in ostaja »ţiv« vse do zaključnih faz projekta.
EU BIM Taskgroup v svojem Priročniku za uvedbo informacijskega modeliranja gradenj v evropskem javnem sektorju opozarja na pomembnost izvedbenega načrta BIM v smislu, da je prvi in ključni korak za uspešen BIM projekt izdelava skupno pripravljenega in usklajenega izvedbenega načrta BIM.
Za doseganje učinkovite komunikacije in medsebojnega razumevanja udeleţencev v projektu ter
zmanjšanje moţnosti za nastanek nesporazumov in nejasnosti je pomembno, da ţe v najzgodnejših fazah BIM projekta pride do konsenza glede pravil in podrobnosti samega BIM projekta znotraj projektne skupine. Še posebej pomembno je, da so vse stranke (podjetja) projektne skupine aktivno udeleţene v pripravo izvedbenega načrta BIM, saj so le na tak način vsem jasna »pravila igre« in s tem omogočeno delovno okolje za resnično sodelovanje. Ob koncu projekta je smiselno narediti pregled uspešnosti izvedbenega načrta BIM ter tako potegniti pozitivne stvari in ugotoviti, kje je prostor za izboljšave v bodočih projektih. [3]
Največji korak k prepoznavanju pomembnosti planiranja v najzgodnejših fazah BIM projektov pa so naredili na ameriški univerzi Penn State, kjer so v okviru raziskovalnega programa CIC (Computer Intergrated Construction) izdali BIM Project Execution Planning Guide, v katerem so zapisane detajlno opisane smernice za načrtovanje BIM projektov in izdelavo samega izvedbenega načrta BIM.
Zgoraj omenjeni vodnik izpostavlja sledeče prednosti, ki jih prinaša planiranje BIM projekta in izdelava izvedbenega načrta BIM:
dobro razumevanje vseh strateških ciljev za implementacijo BIM na projekt s strani vseh članov projektne skupine,
dobro poznavanje in razumevanje lastnih vlog in odgovornosti za implementacijo BIM s strani vseh strank,
vsaka izmed udeleženih strank bo znala glede na lastno organizacijo v podjetju in običajno poslovno prakso izdelati procese izvrševanja implementacije BIM na projekt,
vsaka izmed udeleženih strank bo s pomočjo izvedbenega načrta BIM ugotovila, kakšni ukrepi (dodaten kader, izobraževanja,…) so potrebni znotraj njihovega podjetja za uspešno
implementacijo BIM na projekt,
izvedbeni načrt BIM bo predstavljal orodje s katerimi se predstavi vse potrebne informacije o projektu in sami implementaciji BIM na projekt za bodoče udeležence, ki se naknadno pridružijo projektu,
vodstvo projekta bo s pomočjo izvedbenega načrta BIM zagotovilo pravne obveze s katerimi se bo zagotovilo, da vsi udeleženci projekta izpolnjujejo svoje obveznosti,
načrt dostave informacij v izvedbenem načrtu BIM bo zagotavljal način za merjenje napredka v celotnem projektu. [42]
3.2 Vloge in odgovornosti udeleţencev v BIM procesu
V BIM procesu so poleg tradicionalnih projektnih vlog (investitor/naročnik, vodja projekta, projektant, vodja del, nadzornik) tudi vloge, ki so primarno namenjene za izvajanje aktivnosti, ki so povezane z implementacijo BIM na gradbenem projektu. Tradicionalne projektne vloge in z BIM povezane vloge se med seboj ne izključujejo, zato lahko ista oseba opravlja več vlog hkrati. [4]
Na Sliki 9 je shematski prikaz organizacijske strukture BIM projekta, kakršno predlaga IZS (Inţenirska zbornica Slovenije) v svojem priročniku za pripravo projektne naloge za implementacijo BIM-pristopa za gradnje.
Slika 9: Shematski prikaz organizacijske strukture BIM projekta. [4]
Figure 9: Schematic representation of the organizational structure of the BIM project. [4]
Izrednega pomena za uspešno implementacijo BIM je poznavanje vlog in odgovornosti posameznih udeleţencev v projektu. Organizacijska struktura projekta predstavlja eno izmed osnovnih poglavij izvedbenega načrta BIM, ki mora biti tekom izvajanja projekta vseskozi aţurirana v primeru, da pride do kakršnih koli sprememb. Iz sheme organizacijske strukture je razvidno, da ima vsaka tradicionalna projektna vloga opredeljeno vlogo povezano z BIM aktivnostmi. Seveda pa to ne pomeni, da mora biti za vsako tradicionalno projektno vlogo določena nova oseba s področja BIM, temveč vloga ter pripadajoče odgovornosti lahko pritičejo enemu BIM koordinatorju. Pogled na najniţji nivo projektanta in tehnično pripravo del nam pove, da se vlogi popolnoma zdruţita, saj poznavanje BIM tehnologije in specifičnih BIM orodij predstavlja dodatne kompetence, ki jih morajo imeti projektanti oziroma drugi strokovni kadri projektantskega podjetja. [4]
Glede na prakso v do zdaj končanih infrastrukturnih BIM projektih v Sloveniji bi bilo potrebno shematski prikaz organizacijske strukture nekoliko osveţiti, zato smo izdelali nekoliko spremenjeno shemo organizacijske strukture projekta, ki je prikazana na Sliki 10.
Slika 10: Organizacijska struktura BIM projekta.
Figure 10: Organizational structure of the BIM project.
3.2.1 BIM manager
Najpomembnejša vloga celotnega BIM procesa definitivno pripada BIM managerjem, ki drţijo vse niti v gradbenih BIM projektih. BIM manager je ključna oseba vsakega sodobnega gradbenega oziroma arhitekturnega podjetja, ki je v koraku s časom in uporablja najsodobnejša BIM orodja in BIM tehnologije, le-te pa dvigajo vrednost celotnega podjetja na višji nivo. Poleg širokega strokovnega znanja in izkušenj z BIM področja mora biti BIM manager komunikativen in nasploh dober pri delu z ljudmi, saj njihovo delo vsebuje intenzivno sodelovanje s praktično vsemi udeleţenci projekta (projektanti, naročnikom, recenzenti, izvajalci, popisovalci del,…).
Odgovornosti BIM managerja so vedno zelo pomembne in obširne, odvisne pa so od tega za koga dela. BIM manager, ki dela na strani naročnika, predstavlja odgovorno osebo načrtovanja strategije implementacije BIM na projekt, njegova vloga pa je pomembna ţe v sami pripravi projektne naloge in določanja zahtev bodočim ponudnikom BIM storitev. Njegova zadolţitev je preverjanje kakovosti predanih modelov v smislu skladnosti z zahtevami podanimi v projektni nalogi ter sledenje uspešnosti implementacije BIM na projekt. BIM manager na strani naročnika mora preverjati in potrjevati ustreznost izvedbenega načrta BIM, ki ga pripravi ponudnik BIM storitev, prav tako pa skrbi za nadzor nad BIM pristopom in postopki izdelave BIM modelov. Izdelati mora tudi končna in vmesna poročila o nadzoru nad procesom izdelave in kontroli predanih BIM modelov. [4]
Odgovornosti in naloge BIM managerja na strani projektanta se nekoliko razlikujejo od odgovornosti BIM managerja na strani naročnika, skupni nabor nalog in odgovornosti pa predstavlja najpomembnejše aktivnosti za zagotovitev uspešne implementacije BIM na projekt.
BIM manager na strani projektanta mora:
načrtovati in nadzirati izvajanje implementacije BIM na projekt,
