BIM (Building Information Modelling) – co to jest?

BIM czyli Building Information Modelling w dosłownym tłumaczeniu oznacza „modelowanie informacji o budynku”. Intuicyjnie nasuwa się pytanie jakie informacje są modelowane oraz w jaki sposób można te informacje wykorzystać. W tym artykule zostanie wyjaśnione czym jest BIM, jakie są jego główne założenia, cele, możliwości oraz wymagania stawiane przed użytkownikiem tej stosunkowo nowej, ale bardzo szybko rozwijającej się technologii.

BIM jest nowym, cyfrowym podejściem do procesu inwestycyjnego na każdym jego etapie począwszy od koncepcji, przez tworzenie projektu obiektu, jego użytkowanie, aż do etapu zakończenia funkcjonowania budowli czyli rozbiórki. Wszyscy znamy problemy wiążące się z naturalną koniecznością wymiany informacji między branżami biorącymi udział w inwestycji. Wielokrotnie spotykamy się błędami projektowymi, kolizjami wynikającymi z niewłaściwej współpracy na linii architekt-konstruktor, czy konstruktor-instalator. Często takie problemy wiążą się z opóźnieniami, a co za tym idzie  z dodatkowymi kosztami całej inwestycji. Technologia BIM ma na celu wyeliminowanie wyżej wymienionych sytuacji, a przynajmniej zminimalizowanie prawdopodobieństwa ich wystąpienia. Jest to możliwe dzięki głównemu założeniu BIM jakim jest jednoczesny dostęp do tworzonego modelu BIM przez wszystkich członków procesu. Zazwyczaj model BIM powstaje w oparciu o główny serwer lub jest przechowywany w chmurze co umożliwia międzybranżowy, natychmiastowy dostęp do danych w nim zawartych. Wszystkie dane modelu są aktualizowane na bieżąco. Dzięki temu zmiany wprowadzane np. przez architekta są widoczne dla inwestora, konstruktora czy technologa. Ciągły dostęp do aktualnych danych zawartych w modelu BIM daje możliwość szybkiego reagowania i podejmowania decyzji związanych z inwestycją.  Projektowanie BIM to nie tylko model przestrzenny 3D, ale również model uwzględniający czas trwania całego procesu inwestycyjnego. Tworząc model możemy uwzględnić moment dostawy surowców, czas niezbędny na prefabrykację, czas montażu konstrukcji czy czas przeznaczony na prace wykończeniowe. Dlatego można powiedzieć, że projekt BIM pełni też swego rodzaju harmonogram prac. Kolejną zaletą stosowania technologii BIM jest możliwość automatycznego tworzenia wszelkiego rodzaju wykazów, zestawień, raportów, kosztorysów, list w oparciu o jeden, wspólny model. Tego typu dokumenty powstają w oparciu o bazy danych, które są zawarte w modelu, a dokładniej ujmując w jego elementach składowych. Każdy element modelu opisują jego właściwości. Bazy danych umożliwiają szybkie i precyzyjne filtrowanie modelu oraz odnajdywanie obiektów w modelu. Elementom przypisujemy nazwy takie jak słupy, belki główne, okna, drzwi, podciąg, rurociągi, podpory itp. W ten sposób tworzymy rodziny obiektów. Mówimy tutaj o bardzo dużej liczbie zmiennych. Poza podstawowymi cechami jak długość, szerokość, materiał, cechy przekroju poprzecznego czy masa netto, masa brutto możemy przypisywać bardziej wyszukane wartości (oporność cieplna, właściwości ogniochronne materiału, szczelność, powierzchnia malowania elementu). Właśnie ta różnorodność danych oraz różny rodzaj szczegółowości modelu BIM są podstawą do klasyfikacji jakościowej każdego modelu BIM. Jest ona oparta o stopień zaawansowania LOD (Level of Development). Poniżej pokrótce scharakteryzowano 6 stopni zaawansowania modeli:

  • LOD 100 jest przeznaczony dla projektu podstawowego lub koncepcyjnego. Elementy takiego modelu są przedstawione w sposób ogólny i symboliczny. Dane w nim zawarte to powierzchnia, wysokość, lokalizacja, orientacja w terenie omawianego obiektu.
  • LOD 200 odpowiada modelowi schematycznemu. Elementy prezentowane są za pomocą symbolu lub ogólnej bryły, umożliwiając określenie kubatury. Ten stopień zaawansowania umożliwia wprowadzanie korekt funkcjonalno-użytkowych.
  • LOD 300 to dokładność zbliżona do projektu budowlanego, gdyż elementy pozwalają na ich wstępne zliczanie ilościowe oraz obmiary. Elementy reprezentowane są już jako konkretne obiekty konstrukcyjne.
  • LOD 350 jest rozwinięciem szczegółowości LOD 300 o połączenia, podpory, czytelne opisy. Odpowiada on projektowi wykonawczemu.
  • LOD 400 jest wykorzystywany na etapie budowy, do użycia przez wykonawcę. Elementy są modelowane jako szczegółowe zespoły z pełną informacją o produkcji, montażu i detalach wykonania. Model posiada dane powalające na wykonanie dokładnych obliczeń ilości, rozmiarów, kształtów, mas czy orientacji w terenie.
  • LOD 500 jest odpowiedni dla dokumentacji powykonawczej. Elementy modelowane są odzwierciedlając ich faktyczne wykonanie na budowie. Dane zawarte w modelu służą na potrzeby konserwacji oraz obsługi obiektu już po jego wybudowaniu.

Kluczowym zagadnieniem przy tworzeniu modelu BIM jest parametryzacja. Czym ona jest? Czemu ona służy? Dlaczego jest tak istotna? Parametryzacja to połączenie modelu geometrycznego z logicznym modelem matematycznym. Ponieważ model geometryczny to tak naprawdę zbiór punktów, których graficzną prezentację widzimy na ekranie monitora, to można im nadać warunki umożliwiające interakcję. Mówimy tutaj o zależności geometrycznej (prostopadłość, równoległość powierzchni) oraz wymiarowej (szerokość, długość, wysokość elementu). Użytkownik określa cechę obiektu, którą chce uzyskać, wybiera wejściowe elementy geometryczne (belki, ściany, stropy) oraz określa parametry opisujące wyjściowy geometryczny efekt. Można to w prosty sposób opisać na podstawie parametrycznego modelowania biegu schodowego. Wybieramy w modelu poziomy, które mają łączyć nasze schody (elementy wejściowe). Następnie określamy parametry takie jak szerokość biegu, wysokość stopnia, profil wykonania belek policzkowych itp. Po wskazaniu poziomu początkowego oraz końcowego automatycznie zostają dodane do modelu wspomniane schody o zdefiniowanych wcześniej własnościach. Zatem parametryzacja bez wątpienia przyspiesza modelowanie BIM. Zdecydowanym atutem parametryzacji jest fakt, że zmiany dokonywane są w sposób automatyczny. Jeśli we wspomnianym przykładzie zmienimy poziom schodów, to aplikacja sama dostosuje liczbę stopni oraz długość czy kąt nachylenia belek schodowych. Możliwe jest oczywiście zapisywanie ustawień sparametryzowanych dla wykorzystywania w innym miejscu i czasie w modelu. System BIM opiera się zatem na współdziałaniu użytkownika oraz oprogramowania.

Sprawdź naszą ofertę budowy obiektów przemysłowych

Technologia BIM w budownictwie

Budownictwo jest gałęzią przemysłu, która bardzo aktywnie wykorzystuje technologię BIM, która jest widoczna już na etapie projektów koncepcyjnych, poprzez projekty wykonawcze, montaż, projekty powykonawcze oraz użytkowanie obiektu. Wspólne zarządzanie modelem przez architektów, konstruktorów oraz instalatorów ma wymierne, wspomniane już, korzyści. Architekci posiadają bardzo rozwinięte biblioteki mebli, roślinności, pojazdów, armatury czy elementów dekoracji, które uatrakcyjniają prezentacje projektu. Dzięki parametryzacji mogą oni w prosty sposób modelować obiekt oraz jego otoczenie. Na przykład, użytkownik wybiera ścianę, na której mają znajdować się drzwi lub okna, podaje ich wymiary a oprogramowanie automatycznie wstawia te obiekty do modelu. Oczywiście zestawienia (np. stolarki czy obróbek blacharskich) wykonywane są również w sposób automatyczny w oparciu o wspólny model. Obecnie używana technologia BIM w projektowaniu jest szczególnie pomocna w pracy konstruktora i technologa. Szczegółowo wykonany model umożliwia niemal natychmiastowo uzyskać rysunki warsztatowe konstrukcji stalowych, drewnianych czy żelbetowych. Ciągle rozbudowywane, sparametryzowane biblioteki połączeń, a nawet całych elementów stalowych czy żelbetowych pozawalają ze spokojem zapomnieć o archaicznym już kreśleniu w środowisku CAD 2D. Parametryzacja w pracy konstruktora jest szczególnie widoczna. Na przykład, projektując podstawę słupa stalowego wystarczy w modelu wskazać słup oraz określić liczbę i wielkość kotew, ich rozstaw oraz głębokość zakotwienia a program automatycznie wstawi do modelu geometryczną odpowiedź na wejściowe dane użytkownika. Oczywiście przykładów parametryzacji jest nieskończona ilość. Ponieważ użytkownik sam może tworzyć nowe sparametryzowane obiekty, to można powiedzieć, że jedynie wyobraźnia ogranicza wykorzystanie parametryzacji w modelowaniu BIM. Gotowe kraty pomostowe, stopnie czy płyty stropowe wstawiane są do modeli za pomocą kilku kliknięć. Podkłady technologiczne w formatach IFC, 3D DWG czy DGN pozawalają zaprojektować przebieg instalacji bez kolizji z elementami konstrukcyjnymi. Powszechnie wykorzystywane są już pliki CNC (Computerized Numerical Control). Są to pliki tekstowe, które zawierają cyfrowe informacje o geometrii elementów stalowych (kształt, długość, otwory w blachach). Przekazywane są one do wytwórni konstrukcji stalowych i na ich podstawie maszyny automatycznie wycinają niezbędne elementy. Można powiedzieć, że jest to działanie proekologiczne, gdyż umożliwia zrezygnowanie z drukowania części dokumentacji projektowej. Model BIM jest szczególnie przydatny podczas montażu konstrukcji stalowych. Przy jego pomocy w prosty i szybki sposób określimy w jakim miejscu konstrukcji ma być dany element zlokalizowany. Odczytamy informacje o wielkości i klasie śrub jakie należy zastosować do skręcenia ze sobą elementów stalowych. Modele o stopniu zaawansowania LOD 400 posłużą wykonawcy przy doborze dźwigu, ponieważ określi on miejsce dogodne dla jego postawienia oraz odczyta gabaryty i ciężary poszczególnych elementów podnoszonych. Z całą pewnością budownictwo BIM będzie nadal rozwijane. Na rynku pojawiają się nowe programy umożliwiające modelowanie w technologii BIM. Dodatkowo ważnym aspektem jest kompatybilność oprogramowania, co również stanowi wyzwanie dla programistów. Jest to szczególnie istotne, ponieważ są programy przeznaczone do obliczeń statyczno-wytrzymałościowych czy wizualizacji, natomiast inna grupa to programy przeznaczone do modelowania BIM. Dlatego tak istotnym jest wypracowanie formatu plików umożliwiających płynną wymianę danych. Obecnie najpowszechniejszym formatem do wymiany plików jest IFC (Industry Foundation Classes). Jego popularność związana jest z faktem, iż jest to neutralny format, umożliwiający precyzyjne przekazywanie danych o modelu BIM. Aktualną wersją jest IFC 4, używana od 2013 r. Obecnie trwają prace nad kolejną wersją – IFC 5.

Temat zawarty w tym poradniku jest bardzo obszerny i innowacyjny. Bez wątpienia znajomość i sprawne posługiwanie się technologią modelowania BIM jest przyszłością przemysłu, nie tylko budowlanego, i będzie stanowiło wyznacznik atrakcyjności dla Inwestorów i pracodawców.