Как BIM‑технологии помогают в проектировании инженерных сетей

BIM‑технологии позволяют превратить традиционные 2D‑чертежи в динамичные, богатые данными 3D‑модели, способные одновременно отражать физические аспекты здания и их функциональные характеристики. Такой комплексный подход позволяет подрядчикам, инженерам и руководителям объектов визуализировать элементы, вроде инженерных сетей (ИС), задолго до начала строительства. В этой статье мы расскажем о специфике применения технологий информационного моделирования в проектировании сетей ОВиК и преимуществах, которые приносят инновационные цифровые инструменты.

BIM при проектировании инженерных систем

Внедрение технологии в этот процесс помогает сделать его непрерывным, так что каждый этап, который мы рассмотрим далее, будет опираться на предыдущий:

• Во время концептуального проектирования инженеры используют упрощенные пространственные модели для определения основных требований к системе и выделения свободного пространства для оборудования и трасс. Сотрудничество с другими участниками проекта на ранних этапах помогает не ошибиться в этих расчётах.
• В ходе эскизного проектирования модель инженерных сетей приобретает чёткие очертания и наполняется предварительными данными о размерах и местах размещения основных элементов. Именно на этой стадии специалисты начинают работать над координацией ИС, чтобы найти потенциальные коллизии и обозначить основные маршруты обслуживания.
• На следующем этапе все компоненты прорабатываются максимально детально (включая светильники, ответвления, оконечные устройства и т. д.), регулярно проводится проверка на пересечение элементов.
• При разработке строительной документации полная и до конца согласованная между собой 3D‑модель используется для создания высокоточных чертежей, графиков и спецификаций. На этом этапе она служит единым источником данных для всех участников проекта, что значительно снижает частоту ошибок в документации.

BIM‑технологии также улучшают процесс монтажа инженерных сетей, позволяя подрядчикам просматривать сложные соединения в 3D‑среде с помощью мобильных устройств, вместо того, чтобы пытаться интерпретировать многочисленные 2D‑чертежи. Это приводит к значительному ускорению работ из-за сокращения количества запросов на получение информации.

Богатые данными BIM‑модели дают преимущества и на этапе закупок, позволяя генерировать точные спецификации материалов непосредственно из модели. Благодаря этому специалисты могут быть уверены, что нужные компоненты будут доставлены на стройплощадку в срок.

Важность координации инженерных систем

Сложные хитросплетения сетей ОВиК требуют тщательной проработки для предотвращения катастроф и обеспечения оптимальной производительности. BIM в этом деле помогает создать виртуальную среду, в которой участники проекта смогут выявлять и устранять коллизии ещё до начала строительства.

Обычно для этого проводятся регулярные совещания, на которых консолидированная 3D‑модель рассматривается различными проектировщиками, а все проблемы фиксируются и отслеживаются вплоть до их решения.

Помимо технических аспектов, BIM‑координация также способствует развитию культуры сотрудничества, помогая людям выработать общее понимание целей и ограничений проекта. Другими словами, происходит значительный сдвиг в корпоративной культуре: от изолированных процессов проектирования все переходят к интегрированной командной работе, что позволяет создавать уникальные решения для конкретных вопросов, которые никогда бы не обнаружили раньше.

Тем не менее, специалисты регулярно сталкиваются со следующими проблемами:

• Установление последовательности уровней проектирования для различных этапов проекта
• Сопротивление изменениям и трудности в освоении BIM‑технологий, особенно для тех, кто ранее имел опыт работы только с 2D‑чертежами
• Несовместимость между различными форматами файлов и программными платформами
• Несогласованность стандартов моделирования в разных дисциплинах
• Устаревшее программное и аппаратное обеспечение, которое неспособно поддерживать большие и сложные модели

Многие из этих проблем влекут за собой дополнительные трудности на протяжении всего проекта, что подрывает доверие к BIM‑технологиям.

Обнаружение коллизий в инженерных системах

Трёхмерная среда позволяет автоматически обнаруживать пересечения между элементами задолго до начала строительства. В целом можно выделить два типа таких конфликтов: серьёзные (в виде наложения элементов друг на друга) и коллизии меньшей сложности, заключающиеся в нарушении зазоров между объектами. Непрерывный процесс проверки позволяет наладить каналы для лёгкого обмена обратной связью, благодаря которой проект будет постепенно совершенствоваться, а затраты на него — снижаться.

Стоит также упомянуть недостатки, которыми может сопровождаться анализ модели на коллизии:

• Часто бывает трудно отличить незначительные ошибки от значительных
• Передача информации персоналу на местах может быть затруднена
• Многие команды слишком сильно полагаются на автоматические инструменты, не проверяя результаты самостоятельно
• Исправлять расположение элементов в обновленных версиях моделей порой чрезвычайно сложно
• Ложные уведомления об ошибках
• Халатное отслеживание устранения коллизий на нескольких этапах проверок
• Ограничения производительности ПО при обработке большого количества пересечений за короткий промежуток времени
• Неправильная расстановка приоритетов, ведущая к некорректной последовательности решения проблем
• Сложности в коммуникации с участниками проекта, которые не используют BIM‑технологии

Большинство из пунктов этого списка могут резко снизить эффективность использования BIM‑модели, если на них не обратить внимание на этапе проектирования. Выявив конфликты заранее, команды смогут потратить на их решение намного меньше ресурсов, так как будут вносить исправления не в реальный физический объект.

Любые правки влияют на всю модель, автоматически обновляя связанные элементы. Это значительно сокращает количество ошибок, возникающих при ручном переносе данных с одного листа чертежа на другой, а также сводит к минимуму объём переделок на площадке и обеспечивает согласованность всего строительного процесса.

Важно отметить, что благодаря способности BIM‑инструментов точно определять необходимое количество строительных материалов, специалисты могут генерировать ведомости объёмов непосредственно из модели, а также выявить возможности сокращения сроков работ за счёт перестановки оборудования или объединения маршрутов для нескольких систем. Это снижает расход материалов и повышает производительность ИС за счёт снижения потерь напряжения, перепадов давления и пр.

Как преодолеть препятствия на пути внедрения BIM для работы с инженерными сетями

К счастью, многие из распространенных проблем с координацией ИС и обнаружением коллизий можно устранить с помощью следующих методов:

1. Разработка грамотного BEP (BIM Execution Plan)

Этот документ должен чётко установить стандарты моделирования, структуру рабочих процессов, обязанности участников, конкретные требования к LOD (Level of Detail) для каждого этапа проекта и типа системы ещё до начала всей деятельности.

2. Внедрение поэтапного подхода к обнаружению коллизий

Начинать всегда следует с основных систем, постепенно переходя к более мелким компонентам. Систематизация задач поможет предотвратить перегрузку команды и дать ей время для детального анализа значимых конфликтам на ранних этапах проектирования.

3. Инвестиции в обучение

BIM — это не только технология, но также люди и процессы. Компании, которые могут предоставить сотрудникам техническую поддержку и постоянное обучение, добиваются значительно лучших результатов, чем те, которые ожидают, что люди научатся всему сами.

4. Создание стандартизированных сценариев для обнаружения коллизий

Они помогают отсеивать несущественные проблемы и уделять больше внимания критическим вопросам. Наиболее эффективные команды разрабатывают собственные правила и процедуры обнаружения коллизий, отражающие приоритеты конкретного проекта и последовательность строительства.

5. Использование облачных платформ для совместной работы

Доступ к моделям в режиме реального времени для всех команд значительно повышает эффективность коммуникации, гарантируя, что все заинтересованные стороны используют самую свежую информацию на протяжении всего процесса согласования.

Ключевые инженерные системы

Правильное понимание отличительных характеристик каждой из сетей существенно помогает при их координации в BIM‑среде. Рассмотрим эти аспекты подробнее.

• Механические системы

Механические системы занимают больше всего пространства в инфраструктуре здания. Они включают в себя трубопроводы для отопления, а также компоненты системы вентиляции и кондиционирования воздуха, такие как воздуховоды, заслонки, диффузоры, вентиляционные установки и т. д.

Основные проблемы координации механических систем связаны с обеспечением к ним доступа как для обслуживания, так и для будущих модификаций. BIM‑инструменты помогают инженерам оптимизировать прокладку этих элементов, выбрать конфигурации сборки и определить расстояние для зазоров. Современные технологии также позволяют специалистам включать в модель данные о производительности сетей для анализа перепадов давления и составления схем воздушных потоков.

• Электросети

Электротехнические системы особенно сложно распределить в пространстве из-за обширности и особых требований к пропускной способности. К таким сетям относятся источники электроэнергии, линии электропередач, распределительные пункты и потребители энергии.

Важным аспектом координации этих компонентов является соблюдение безопасного расстояния от водопроводных труб, сохранение рабочих зазоров вокруг оборудования и обеспечение надлежащей поддержки кабелепроводов или кабельных лотков. Все эти требования можно визуализировать в 3D‑пространстве помощью BIM‑технологий.

Современное ПО также включают в себя набор инструментов для анализа электрической нагрузки, что позволяет проектировщикам убедиться в том, что все компоненты распределительной системы правильно подобраны с учётом всех необходимых пространственных требований. Такой подход к моделированию электротехнических систем повышает их производительность, особенно в сложных объектах, таких как центры обработки данных или больницы.

• Водопроводные системы

Эти сети включают в себя множество различных специализированных трубопроводов, а также дренажную и ливневую канализацию. Особенность их координации заключается в создании надлежащих уклонов и обеспечении доступа к клапанам и очистительному оборудованию. BIM позволяет инженерам моделировать эти компоненты с предельной точностью, проверяя согласованность и доступность всех элементов во время и после установки.

В итоге конфликты между несколькими дренажными системами, несоответствующая высота потолков и всё остальное, что было бы очень сложно обнаружить с помощью традиционных инструментов, выявляется заблаговременно и не мешает на этапе строительства.

Пошаговое руководство по эффективной координации инженерных систем

Успешное проектирование ИС с помощью BIM следует выполнять согласно определённой структурированной методологии. Вместо того чтобы полагаться на спонтанные решения, опытные специалисты создают чёткую последовательность шагов, которые опираются друг на друга.

Такой систематический подход позволяет выявлять и решать проблемы наиболее оптимальным способом, предотвращая большинство (если не все) переделок на поздних стадиях проекта. Лучшие стратегии включают в себя следующие шаги:

1. Выбор подходящего BIM‑шаблона

Правильный шаблон закладывает прочную основу для всего процесса координации. Эффективные варианты включают в себя стандартизированные семейства, согласованные стили аннотаций, визуализации, соответствующие целям проекта, правильно настроенные классификации систем и пр.

Командам следует разрабатывать шаблоны, в которых соблюдается баланс между гибкостью и стандартизацией, а также соблюдать их единообразие в рамках нескольких проектов.

2. Проверка архитектурной составляющей

Прежде чем приступить к моделированию инженерных сетей, нужно проанализировать архитектурную модель на полноту и точность данных. Этот этап критически важен, так как позволяет рассчитать правильный объём пространства, в котором будут располагаться системы.

Процесс проверки должен подтвердить, что каждый элемент и аспект смоделирован правильно, включая помещения для оборудования, расположение шахт, высоту потолков и точки доступа. Особое внимание следует уделить исследованию расстояния зазоров в определенных зонах, таких как коридоры, замкнутые пространства и помещения для оборудования, чтобы избежать серьёзных конфликтов в дальнейшем.

3. Разработка модели

Моделирование инженерных сетей должно проходить в определённой последовательности. Сначала лучше создавать крупные и зависящие от силы гравитации элементы, а затем — системы с большей гибкостью маршрутизации.

Основное оборудование должно быть размещено и согласовано с конструкцией здания до того, как будут смоделированы распределительные сети. В начале работы следует сосредоточиться на магистральных линиях, а оконечные устройства и ответвления добавлять после утверждения первичной инфраструктуры. Также нужно не перегружать модель деталями, чтобы не снижать производительность ПО.

4. Работа с коллизиями

Систематическое обнаружение пересечений элементов — основа эффективной координации. Вместо того чтобы пытаться выявить все проблемы сразу, успешные команды используют поэтапный подход и устраняют основные конфликты перед тем, как пытаются изучить взаимодействие компонентов более детально.

Задачи по выявлению коллизий следует выполнять регулярно, с присутствием, по возможности, ключевых участников проекта для принятия оперативных решений. Каждая ошибка должна быть задокументирована, классифицирована, приписана к ответственному лицу и прослежена вплоть до устранения. Современные BIM‑платформы содержат инструменты по автоматической группировке и фильтрации коллизий, что помогает специалистам определять их приоритетность и не зацикливаться на мелких недочётах.

Процесс разрешения конфликтов между элементами здания требует участия проектировщиков нескольких разделов, так как оценки должны проводиться с учётом множества критериев: выполнимость строительства, доступ к пространству для обслуживания, соответствие целям проекта и влияние на другие системы. После согласования всех решений модель должна быть оперативно обновлена, чтобы отражать все изменения. Этот процесс следует повторять до тех пор, пока все существенные коллизии не будут устранены и модель не станет пригодна для подготовки строительной документации.

Программы для BIM‑моделирования инженерных сетей

Сегодня на рынке представлено несколько специализированных решений, с помощью которых вы сможете решать различные аспекты работы с инженерными сетями, включая первоначальное проектирование, обнаружение коллизий, выпуск документации и др. При выборе конкретного ПО важно учитывать как можно больше факторов: совместимость с цифровой экосистемой, функционал, соответствие корпоративным методам реализации проектов и т. д.

Среди российских программ можно выделить продукты от следующих разработчиков: АСКОН, CSoft Development, Renga и Нанософт. Вы можете познакомиться с функционалом каждого их этих продуктов, записавшись на консультацию наших специалистов.

Запишите меня

Итоги и выводы

Несмотря на то, что проектирование инженерных сетей может быть очень сложным и сопровождаться большим количеством проблем, у современных специалистов есть технологии, которые позволят с ними справиться. Такие трудности, как расчёт расположения систем в пространстве, координация их между собой и актуализация данных модели, больше не требуют множества часов для устранения.

Этим теперь в большей степени занимаются автоматизированные BIM‑инструменты, помогая снизить расход бюджета и материалов, сократить сроки выполнения проекта, увеличить производительность систем и пр. Именно поэтому компаниям следует стремиться к внедрению BIM‑технологий в свою деятельность, ведь от этого они получат только плюсы, пусть иногда и в долгосрочной перспективе.