Что такое 4D BIM и как оно относится к 3D BIM‑модели

На основе статьи «What is 4D BIM and How it Works with 3D BIM Model» от BIMCommunity

В 2021 году мировой рынок BIM оценивался в 14,72 млрд. долларов. По прогнозам, объём рынка вырастет до 52,5 млрд. долларов, а показатель совокупного среднегодового темпа роста (CAGR) составит 13,9% в период с 2022 по 2030 год.

В общем, можно с уверенностью сказать, что эта технология принесла пользу архитекторам, инженерам, подрядчикам и заказчикам на стадиях проектирования, строительства, управления и эксплуатации зданий и целых инфраструктур, сделав их более эффективными. Однако BIM — это не просто 3D модель. Оно включает в себя также разные уровни, которые добавляют ценную информацию, необходимую для эффективного управления проектом строительства.

Эти уровни известны как 3D (графическая информация), 4D (планирование работ), 5D (планирование бюджета), 6D (воздействие на окружающую среду и экономическая устойчивость) и 7D (управление объектом). Как можно понять из названий, они позволяют лучше понять проект строительства, отображая процессы его проектирования и реализации, сколько он будет стоить, как быстро он будет завершен и как следует эксплуатировать готовый объект.

Определение 4D BIM

4D BIM‑моделирование — это процесс, в котором трёхмерные цифровые информационные модели дополняются решениями по организации строительства, отражающими изменение объекта в течении времени. Такой подход позволяет всем заинтересованным сторонам визуализировать последовательность выполнения строительных работ, провести их грамотный анализ, распознать потенциальные конфликты и принять более обоснованные решения на протяжении всего процесса строительства.

Так, согласно данным исследования Candelario-Garrido et al., 4D BIM‑моделирование на 40% эффективнее традиционных методов планирования.

4D BIM‑модель также предоставляет точную и ценную информацию о строительном проекте для всех его участников. Визуализация 4D BIM‑модели позволяет определить примерную дату начала и завершения проекта, устранить проблемы, связанные с традиционными методами планирования последовательности строительных работ, и ускорить этапы проектирования, управления и развития строительного проекта.

Почему 4D BIM‑планирование необходимо в строительных проектах?

Рассмотрим несколько значимых для успеха проекта аспектов, которых можно будет достичь при внедрении 4D уровня в BIM‑модель:

• Установление более реалистичных сроков проекта
  Вовлечённые в проект специалисты смогут точно оценить время, необходимое для выполнения каждого вида строительных работ, с учётом сторонних факторов и возможных задержек. Таким образом, для проекта будут выставлены более реалистичные и достижимые дедлайны, что положительно скажется на общем планировании и совместной работе.
• Сокращение сроков реализации проекта
  У стейкхолдеров появится возможность определить методы, которые помогут рационализировать процессы, оптимизировать текущие задачи и свести ненужные задержки к минимуму. Другими словами, они смогут выявить лучшие способы по организации рабочего времени, что в конечном счёте приведёт к сокращению сроков реализации проекта.
• Грамотное распределение ресурсов
  4D BIM‑модель позволяет стейкхолдерам определить необходимый объём ресурсов на различных этапах проекта. И если они сделают это правильно, то можно будет достичь оптимального распределения таких ресурсов, как рабочая сила, оборудование и материалы, а также избежать факторов, сдерживающих эффективное развитие проекта, и обеспечить наличие необходимых ресурсов. В конечном счёте производительность повышается и ресурсы расходуются рационально.
• Экономия врмени и денег за счёт снижения рисков
  Эксперты строительной индустрии смогут выявить потенциальные риски и нестыковки в графике проекта ещё до их возникновения. Такой упреждающий подход позволяет заблаговременно разработать стратегии по снижению рисков, что позволяет избежать дорогостоящих задержек, переделок и конфликтов в ходе строительства. Минимизируя риски, стейкхолдеры могут сэкономить время и свести к минимуму лишние траты.
• Предотвращение проблем в течение проекта
  Ещё до начала выполнения строительных работ можно будет провести их симуляцию. Это позволит заранее выявить и устранить все возможные проблемы и конфликты, такие как споры между субподрядчиками, логистические трудности или неверное распределение последовательности работ. Решив все эти вопросы заблаговременно, специалисты обеспечат более плавное выполнение проекта и сведут к минимуму сбои в ходе строительства.

Интеграция 4D уровня в 3D‑модели

Интеграция 4D уровня в 3D BIM‑модель даёт преимущества всем участникам строительного проекта, позволяет лучше понять ход его реализации и способствует принятию обоснованных решений.

4D BIM на этапе подготовки к строительству

Использование 4D BIM‑модели здания на этапе подготовки к строительству играет ключевую роль в принятии решения о целесообразности реализации строительного проекта. Использование согласованных и интегрированных данных позволяет точно спланировать последовательность выполнения работ и усовершенствовать их график. Кроме того, детальная презентация проекта перед началом тендерных процедур позволяет стейкхолдерам получить широкое представление о процессе строительства, что повышает общее понимание проекта и уверенность в его успехе. Другими словами, благодаря включению 4D уровня в BIM‑модель на этапе подготовки к строительству можно будет улучшить реализуемость проекта и повысить конкурентоспособность в процессе торгов.

4D BIM на стадии разработки проекта

После завершения подготовительного этапа, 4D BIM‑модель не теряет свою пользу и привносит в реализацию проекта следующие преимущества:

• Улучшенная проверка качества конструкции
  Визуализация проекта позволяет уже на ранней стадии выявить возможные коллизии, помехи и логистические проблемы, снизить риск возникновения дорогостоящих переделок и задержек на этапе строительства.
• Улучшенная оценка устойчивости
  Визуализация выполнения строительных работ в сочетании с хорошо спланированным графиком и распределёнными ресурсами проекта позволяет лучше оценить воздействие объекта строительства на окружающую среду, его энергоэффективность и расход материалов. Всё это способствует принятию обоснованных решений, соответствующих принципам устойчивого развития.
• Оптимизация последовательности реализации проекта
  4D BIM‑модель облегчает процесс оценки последовательностей различных операций на этапе разработки проектной документации. Визуализация строительных работ и порядка их выполнения позволяет стейкхолдерам выявить потенциальные преграды, оптимизировать рабочий процесс и повысить эффективность проекта. В конечном счёте строительные работы выполняются более планомерно, а ресурсы расходуются более эффективно, что приводит к своевременной сдаче проекта.
• Налаживание взаимодействия и коммуникации
  При учёте в 4D BIM‑модели данных о строительном производстве, графиках работы бригад и другой важной информации взаимодействие и коммуникация между участниками проекта протекают намного легче, что, в свою очередь, является ещё одним фактором, способствующим положительным результатам проекта.

Роль 4D BIM‑моделирования в эффективности торгов

На этапе выбора генподрядчика и проведения тендера подрядчики могут использовать возможности 4D BIM‑моделирования по автоматизации планирования, чтобы повысить свои шансы на победу в тендере за счёт оптимизации процессов на объекте.

Кроме того, заказчики могут получить более глубокое представление о проекте, используя точное и наглядное описание последовательности работ на этапе торгов. При учёте всех процессов строительного производства, результатов анализа пространств и других важных аспектов подрядчики получают полное представление о проекте, включая конструктивные особенности объекта, проблемы на строительной площадке, логистику цепочки поставок и распределение рабочей силы.

Как 4D BIM оптимизирует этап производства работ

4D BIM‑моделирование доказывает свою исключительную ценность на этапе строительства объекта, обеспечивая бесперебойную координацию между проектными и рабочими группами. Для повышения эффективности и результативности строительства могут быть реализованы такие важные действия, как анализ конструктивных особенностей, оптимизация процессов на строительной площадке, отслеживание хода их выполнения и управление рисками. Обеспечивая точное представление о выполнении строительных работ, применение 4D BIM позволяет легко разрешать спорные ситуации. В результате стейкхолдеры принимают обоснованные решения, и реализация проекта проходит в активном темпе.

Почему стоит внедрить 4D BIM в планирование вашего строительного проекта

Эффективность планирования усиливается

Благодаря оцифрованным рабочим процессам проектировщики могут установить последовательный порядок строительных операций, что позволяет подготавливать более детализированную документацию на основе полученной информации. Эффективное планирование позволяет подрядчикам и заказчикам избегать дорогостоящих и нежелательных переделок, разрешать возникающие во время работы конфликты и уверенно прогнозировать предстоящие задачи, обеспечивая своевременную поставку необходимых материалов и инструментов в нужное место.

Взаимодействие между разными участниками налаживается

Подрядчики часто сталкиваются с проблемами, связанными со сбоями в рабочих процессах. Внедрение 4D BIM предоставляет работающие инструменты для налаживания координации всех процессов, сводя к минимуму необходимость в длительных и непродуктивных мозговых штурмах. Точная и понятная визуализация запланированных действий обеспечивает чёткую коммуникацию между всеми участниками, снижая вероятность возникновения разногласий в рабочем процессе.

Улучшается качество мониторинга проекта

Мониторинг сложных и масштабных проектов может быть весьма затруднителен при его непрерывном выполнении. Однако использование 4D BIM‑модели позволяет специалистам представить последовательность событий шаг за шагом. Они могут легко планировать и регистрировать все виды деятельности, а также расходные материалы и оборудование, задействованные в проекте. Кроме того, качество мониторинга проекта улучшается за счёт возможности сравнить любые возникшие отклонения.

Конфликты разрешаются без последствий

Непродуктивные споры на стройплощадках остаются постоянной проблемой для руководителей строительных проектов. Однако 4D BIM‑модель позволяет создать единый источник истины (Single Source of Truth, SSoT) в рамках единой среды данных, который позволяет избежать споров и повышает ясность и достоверность всего проекта. Определение точного источника конфликтов позволяет руководителям оперативно выявлять и устранять проблемы, предотвращая и своевременно разрешая разногласия.

Повышаются сохранность данных и безопасность на стройплощадке

Обеспечение безопасности критично важно как при управлении данными, так и при работе на строительной площадке. Внедрение 4D уровня в BIM‑модель обеспечивает надёжную защиту в обеих этих областях: сохранность данных повышается благодаря выделению надёжного централизованного хранилища, а высокий уровень безопасности на объекте достигается за счёт достоверной визуализации последовательности выполнения работ и осведомлённости об используемых материалах и оборудовании.

Будущее 4D BIM

С появлением возможностей по отслеживанию безопасности на стройплощадке в режиме реального времени будущее 4D BIM представляется весьма благоприятным. Поступающие в модель данные позволят отслеживать все элементы и процессы на объекте, повышая уровень безопасности, в следствие чего можно будет более грамотно распределять ресурсы. Также можно будет снизить рабочую нагрузку и ускорить выполнение повторяющихся задач за счёт выявления сбоев в различных рабочих процессах и оптимизации последовательности выполнения работ.

Отдельно стоит отметить, что интеграция больших данных и искусственного интеллекта сыграет решающую роль в 4D-планировании. Алгоритмы машинного и глубокого обучения будут предлагать различные варианты последовательности работ, основываясь на конкретных параметрах, что ещё больше увеличит возможности и гибкость 4D BIM‑модели.