ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

УДК 625.731: 69:338

ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ BIM ТЕХНОЛОГИЙ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ПРОЕКТОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Т.А. Молдакимов, аспирант

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)», Омск, Россия

СибАДИАннотация.Техническое нормирование рассмотрено с позиций обеспечения эффективности и достоверности проектных решений в строительстве. Проанализированы сложности увязки конструкт вных технолог ческ х параметров информационной модели объекта с ресурсной нормативной базой. Предложены методы формирования гибких нормативов, учитывающих линейный характер сооружен й и вариативность технологий в дорожном строительстве. Рассмотрен новый подход к генерации современных норм с использованием BIM технологий и методов искусственного нтеллекта.

Ключевые слова: нформац онное моделирование;техническое нормирование, BIM технологии, дорожное стро тельство, класс фикатор.

TECHNICALREGULATION BASED ON BIM TECHNOLOGIES AS A FACTOR OF INCREASING PROJECT RELIABILITY IN ROAD CONSTRUCTION

T.A. Moldakimov, graduate student

Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «The Siberian State Automobile and Highway University», Omsk,

Annotation.Technical rationing is considered from the standpoint of ensuring the effectiveness and reliability of design solutions in construction. Analyzed the complexity of linking the structural and technological parameters of the information model of the object with the resource regulatory framework. Methods for the formation of flexible standards that take into account the linear nature of structures and the variability of technologies in road construction are proposed. A new approach to the generation of modern standards using BIM technologies and artificial intelligence methods is considered.

Key words:information modeling; technical regulation, BIM technology, road construction, BIM classifier

Введение

Как правило строительный проект принимается к реализации при условии его экономической эффективности. На фоне снижения маржинальности работ и роста издержек в строительноинвестиционном цикле, интерес к информационному моделированию (BIM) растет, несмотря на сложности внедрения этих технологий как в России, так и в странах СНГ. Главным аргументом в пользу перехода к информационному моделированию являются примеры успешной реализация проектов в Великобритании, Сингапуре, США др. странах. Результатыэксперимента по внедрению информационного моделирования в Великобритании для госбюджетных объектов в первые годы 21 века продемонстрировали эффективность этих методов.Типовой характер объектов позволял сравнить результаты эксперимента (проектирование строительство с помощью BIM) с ранее полученными данными по традиционным технологиям. Результаты сравнения впечатляли. Школы, построенные при помощи BIM, оказались на 30% дешевле! [1]. Ежегодный отчет исследований за 2017 г. в Великобритании говорит о том, что 70% респондентов заявили о сокращении затрат на 33% [2].

Актуальность. Состояние вопроса.

Прежде всего технология информационного моделирования обеспечивает упорядоченность и автоматизацию процессов управления проектированием и реализацией строительных проектов. Необходимость перехода к информационным технологиям и цифровой экономике отражена в документах, принимаемых на уровне Президента и Правительства РФ. [3]. На пути широкого внедрения новых технологий возникает ряд проблем. Прежде всего, отсутствие нормативной базы на уровне государственной экспертизы BIM проектов .Если современные системы CAD могут частично конвертировать чертежи в 3D модели, например, продольные и поперечные профили, то смета составляется так же, как и «до CADовских» времен. Несколько решений данного вопроса предложено Мальцевым В.Л. [4]. Они заключаются в следующем:

361

Направление 5. Экономика и управление в дорожно транспортноми строительном комплексах

1.Стимулировать выполнение пилотных проектов, состав которых будет отличаться от

утвержденных ранее нормативных документов.о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию1;

2.Рекомендовать для отдельных проектов выполнение одновременно двух вариантов, один в «классическом виде», второй в качестве BIM модели;

3.Демонстрировать конвертацию BIM модели в обычный проект.

При этом остается вопрос об экономическом эффекте, который является первоочередной задачей и актуальностью принятия решений по проекту. Действующаясистема ценообразования базируется на государственных элементных сметных нормах, но оникак правило отстают от развития техники и

создания и вза мосвязи нормат вных баз ресурсов и классификаторов для разных типов проектов [6].

Предлагаемые методы решен я проблем.

При информац онном модел ровании пространственная структура объекта обладает рядом дополнительных характер ст к кроме трёх линейно независимых векторов евклидового пространства.К н м относятся временные и стоимостные параметры и связи при выполнении работ. Например, очередность монтажа элементов (четвертое D), стоимость (пятая D). Возможна какая-то иная характер ст ка, допуст м экологическая оценка (шестая D) и т.д. В общепринятой терминологии 4D – это пр вязка к срокам, 5D – к стоимости [6, 7]. И то и другое невозможно рассчитать без норм, которые в первом случае покажут за какое время можно выработать заложенный в проекте физический объём, а во второмпокажут затраты за счет количества ресурсов и их стоимости. Сделать это возможно только при наличии технических нормативов, учитывающих вариативность процессов в ед ной нормат вной азе, основанной на актуальном нормировании.

Для связки 3D-4D-5D, нео ходимо увязать конструктивные элементы модели с ресурсной нормативной базой, которая при этом удет ги кой и адекватной. Рассмотрим несколько методов реализации данной задачи в в де 3-х вариантов.

Вариант 1: При внедренииBIMпроектирования в компании Bi-Group(Республика Казахстан) процесс нормирования представлен в следующейпоследовательности:

1. Выполняется проектирование BIM модели в AutodeskCivil 3D, в котором на каждый вид работ назначается классификатор, означающий детализацию вида работ.Он представляется шестиуровневым цифровым кодом: ХХ ХХХХХХХХХХ (ХХ –две цифры порядкового кода). В общем случае каждый уровень может последовательно представлять следующие показатели: конструктивный элемент, технологический процесс, вид ведущей машины, характеристика машины (мощность), характеристика обрабатываемого материала, условия производства работ. Например, код 010101010101 расшифровывается следующим образом:

01 - Земляные работы:

01 – Разработка грунта;

01 – Бульдозерами;

01 – Мощностью 50 кВт;

01 – 1 группы;

01 – с расстоянием перемещения10 м .

В цифровом коде заложена многовариантность технологических процессов в строительстве. Возможна другая интерпретация уровневых показателей.

2. Далее с помощью обра отчика осуществляется выбор ведомости объемов и определение потребных ресурсов на выполнение объема в автоматическом режиме.

Сложность данного метода состоит в том, что на участках линейных сооружений виды работ могут меняться в зависимости от проектных решений, рельефа, конструктивных особенностей и т.д.Следовательноструктура норматива может оказаться достаточно сложной.При расчете производительности техники нужно учитывать много факторов, влияющих на сроки и условия работ.Это обстоятельствотребует увеличения количества классификаторов.Так выполнение 30 видов дорожных работ при строительстве земляного полотна и дорожной одежды с учетом изменения возможных факторов влияния потребует более 14 тыс. разных норм для определения потребности машин всех видов.Каждый новый фактор, который влияет на условия производства работ, будет увеличивать количество норм в геометрической прогрессии. Подбор и оптимизация составов звеньев машин при изменении внешних условий также требует дополнительной ресурсной нормативной базы.Выбор рациональной структуры нормативов оказывает существенную роль при вариантном проектировании организации строительства, обосновании сроков и стоимости работ.

1Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 № 87 "О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию";[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_75048/

362

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

Вариант 2: Предпочтение отдается организационно-технологической модели проекта с назначенными объемами и материальными ресурсами. Далее формируется ведомость объемов, с заданными условиями, которые влияют на производительность техники и, как следствие, на сроки работ и подбор звена.То есть в этой системе модель объекта первична.

Преимуществом такого подхода является автоматический принцип подбора звена техники на основе сформированной базы данных. Есть возможность гибко менять календарный график, увязав его с моделью и наглядным представлением ресурсов.

Недостатком такого подхода является увеличение объема базы данных для автоматического назначения вида работ по классификатору. При отсутствии необходимых норм невозможно получить

оценку работ.

СибАДИвремени формируя ежедневный пул данных с увязкой параметров BIM модели, мы можем получать фактические показатели по производительности технологического процесса. Эти показатели можно загрузить в систему Machine Learning (класс методов искусственного интеллекта, характерной чертой которых является не прямое решение задачи, а обучение в процессе применения решений множества сходных задач). Данная система позволит видеть загруженность техники, выполняемый объем, корректировать сроки работ за счет оперативных данных с участка, а также исключить человеческий фактор из отчетных данных.

В качестве альтернативы второму варианту предлагается использовать не информационную базу с характеристиками техники по производительности, а специальный расчетный модуль для определения д нам ческ х характеристик, отражающих производительность техники и параметры других ресурсов. Рассмотр м данный подход на упрощенной схеме расчета сменной производительности асфальтоукладчиков. В модуль расчета закладывается формула технической

производительности ведущей маш ныП , м2/ч

П 60 ,(1)

где – шир на полосы укладки, м (может приниматься по геометрическим данным модели);

– рабочая скорость укладки, м/м н.

корость укладки можно пр нять по усредненным данным, порядка 2,5-3 м/мин в зависимости от типа асфальтоукладч ка. Одн м з эксплуатационных факторов может быть ограничение выпуска смеси на АБЗ. Остальные данные, такие как количество часов оператора, дорожных рабочих, расход смеси и т.д. форм руются автомат чески с учетом принятого режима работы и других характеристик модели.Из-за разнообраз я факторов, влияющих на норму выработки можно использовать метод таксономии л нейного сооружен я, который о еспечит научно-обоснованный подход к разделению

объекта на участки с однородными параметрами природной среды[8].

Вариант 3:На сегодняшний день активно проводится внедрение системы машинного управления, например, системы нивелирования AccuGrade, которая берет на себя часть управления рабочего

органа дорожно-строительной техники (рисунок 1).

При корректном формировании BIM модели со всей информацией, которая может влиять на ход процесса, будет сформирован отчет о выполненной работе по данным системы.

налогичный подход предлагает компания Tekla [9]. Зная выполненный объем работ в единицу

Рисунок 1 – Автоматическая нивелировка ножа автогрейдера Caterpillar 160K

(Республика Казахстан, проект Щучинск-Зеренда км0-30)

Искусственный интеллект после инкубационного периода, во время которого в него будет загружаться большое количество данных (расчетных, фактических или оба варианта), будет выдавать «свои» данные. С увеличением объема данных, загруженных в систему искусственного интеллекта, выдаваемые компьютером значения будут становиться более корректными. Система в

363

Направление 5. Экономика и управление в дорожно транспортноми строительном комплексах

будущем так же сможет определять, когда человек попытается её обмануть. В отличие от вариантов №1 и 2, в предлагаемом варианте можно учесть факторы технологичности различных брендов строительной техники в меняющихся условиях. По опыту работы сильный ветер может влиять на корректность данных нивелировки, а система, установленная на отвал автогрейдера, может мешать опытному оператору выставлять нож под определенным градусом необходимым для выполнения работы. Эти недостатки устраняются в процессе опытного использования.

истема позволяет нивелировать выходные параметры для определенных брендов.В дальнейшем при формировании организационно-технологической модели показатели системы предполагается использовать для оценки и принятия организационно-технологических решений в процессе проектирования. Стоимость системы Trimbleдля автогрейдерасоставляет порядка 110 тыс.

СибАДИдолларов, но при анализе использования данной системы на действующих объектах строительства, покупка является экономически целесообразной за счет увеличения производительности техники.

Заключен е

На сегодняшн й день к ц фровому моделированиюидет всплеск интереса у всех стейкхолдеров, задействованных в ж зненном ц кле проекта. Появляются компании, внедряющие у себя BIM и даже цепочки «проект рован е-стро тельство-эксплуатация», происходит рост спроса на специалистов,а среди работн ков стро тельной ндустрии наблюдается потребность в специальном дополнительном образовании. Про звод тели программного обеспечения предлагают все новые продукты [6]. Например, так е современные с стемы как Aliceпозволяют при загрузке цифровой модели объекта прогнозировать разные вар анты графика производства работ, отличающихся временными и ценовыми показателями. С стема при наличии указанных норм сама прогнозирует возможные варианты и зменяет х в зав с мости от ресурсов. Возможно это за счет больших вычислительных мощностей, т.к. с стема спользует сервера Amazon (рисунок 2).

Рисунок 2 – Анализ Aliceпри загрузке BIMмодели жилого комплекса BICityг. Астана

Анализ степени зрелости BIM технологий в странах СНГ с использованием известной диаграммы уровней зрелости BIM Марка Бью Мервина Ричардса [10] позволяет сделать вывод, что развитие этих систем в дорожном строительстве пока находится на начальных уровнях (рисунок 3).В этом направлении ведется достаточно активная работа, о чем свидетельствуют многие научные публикации и разработки нормативных документов [11,12,13].Современное информационное поле позволяет получить себестоимость проекта при корректной цифровой модели, благодаря генерации современных норм, учитывающих технологичность передовых брендов строительной индустрии.

На данный момент сложно сказать, какой из вариантов лучше для оправдания средств, необходимых для разработки программ и проектов. Логичным будет поэтапное внедрение в последовательности рассмотренных вариантов 1, 2, 3. При этом, по нашему мнению, необходимо участие государства в формировании единых стандартов информационного моделирования.

364

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

автомобильной дороги / Т.В. Боброва, .А. Дубенков, Т.А. Молдакимов // В сборнике докладов III Международной научно-практической конференции «Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации». –Омск. . 29-30 ноября 2018 года.

13. СТО АВТОДОР 8.6-2016. Организационная и технологическая поддержка процессов формирования информационных моделей автомобильных дорог на всех этапах жизненного цикла. Введен в действие приказом ГК АВТОДОР 07.04.2016. / ИС ТехэкспертСервис. – М., 2016.

Научный руководитель – Боброва Т.В., д-р техн. наук, профессор СибАДИ.

365