Аббревиатура BIM (Building Information Modeling) давно на слуху у профессионалов. Если раньше технология информационного моделирования воспринималась как инструмент в проектной деятельности, то сегодня ее функционал распространяется на весь жизненный цикл объекта. Это становится возможным при использовании «цифрового двойника» – виртуальной копии объекта. Она полностью меняет подходы в проектировании, строительстве и эксплуатации инфраструктурных объектов, в том числе автомобильных дорог. О новых возможностях применения «цифры» в строительной, промышленной, транспортной и городской инфраструктуре шла речь на конференции Going Digital 2019, организатором которой выступает компания Bentley Systems.

«Квинтэссенция» инженерной мысли

Последние годы интерес к BIM со стороны профессионального сообщества заметно увеличивается, отметил в своем выступлении генеральный директор Bentley Systems в России и СНГ Николай Дубовицкий. Что вполне объяснимо: строительство крупных инфраструктурных объектов почти не проходит без сложностей; чаще всего это превышение бюджета и сроков производства строительно–монтажных работ. Аналитики глобальной экспертной группы McKinsey отмечают, что эти проблемы свойственны не только российским стройкам. Они провели исследование, в котором проанализировали объекты дороже 800 млрд долларов и пришли к выводу, что строительство любого масштабного инфраструктурного сооружения в среднем на 30% превышает первоначальный бюджет и на год отстает от плановых сроков.
На этом фоне BIM становится инструментом повышения точности проектирования и контроля за процессом строительства. Напомним, что концепция информационного моделирования существует с 1970–х годов. Ее широкое применение на практике началось в 2000–х годах. Изначально BIM предназначался как инструмент проектирования, который позволил специалистам выйти за пределы двухмерных технических чертежей в 3D–модель (ширина, высота, глубина). Однако по мере развития ПО и усложнения самих проектируемых сооружений возможности BIM многократно возросли. И вот сейчас специалисты Bentley предлагают освоить создание так называемого цифрового двойника объекта. Это программный аналог физического сооружения, моделирующий все его внутренние процессы, технические характеристики и поведение в условиях воздействий помех, окружающей среды, изменения во времени. На его основе можно осуществлять предиктивную аналитику, прогнозировать события в реальной жизни, заранее выявлять риски и сложности строительства, а также находить способы их купирования в виртуальном виде еще до того, как эти события произойдут в реальности.
Николай Дубовицкий называет цифровой двойник объекта квинтэссенцией развития инженерных и информационных технологий, поскольку его составной частью становятся облачные технологии, интернет вещей, а его применение позволяет значительно повысить качество управления процессом строительства, а также расчета стоимости строительства. По словам эксперта, значимость BIM еще больше возрастает в свете реализуемой государством политики, когда инфраструктура стала одним из приоритетных направлений нового политического цикла. Большая часть задач майского указа Президента России предполагает вложения в развитие тех или иных инфраструктурных отраслей. «Самое время вкладываться не просто в BIM, а именно в технологию «цифровых двойников», – убеждает эксперт. – Сегодня это то, что уже завтра может принести результат, дать большую экономическую отдачу».

«Что, если?..»

Старший вице–президент департамента дизайна и моделирования реальности Bentley Systems Сантану Дас так понимает смысл понятия «цифровой двойник»: «Это ответ на потребность специалистов управлять и делиться информацией в режиме реального времени. Им нужна доступность и простота использования данных. BIM имеет определенное ограничение по объему данных, которые обрабатываются в цифровой модели. Если к объекту добавить детали об окружающей реальности и подключить информацию с этапов строительства и эксплуатации, которые передаются с датчиков в режиме реального времени, это будут терабайты данных, нуждающихся в анализе. BIM уже невозможно вместить в десктопные версии программ, решения переходят в облака, а традиционная BIM–модель не может обработать и усвоить такое количество данных. Поэтому Bentley предлагает решение «цифровые двойники», которые способны обрабатывать большие объемы информации и могут делиться с пользователями фидбеком о текущем состоянии объекта».
Сантану Дас подтверждает, что термин «BIM», как его понимали до сих пор, уже устарел. Его дальнейшее широкое применение ограничивают сразу несколько факторов. Во–первых, сложности с объединением данных. Информация поступает из разных источников: это ПО разных производителей, облака точек, данные фотограмметрии, различных датчиков и т. д. Вся эта разнородная информация поступает в различные моменты времени. Поэтому получить целостную картину невозможно. Во–вторых, BIM не может показать, как изменяется объект во времени. BIM фиксирует конкретные моменты жизненного цикла объекта, но не дает возможности отследить, какие изменения были внесены в результате строительства и эксплуатации объекта. И тем более система не сможет показать, как будет выглядеть та же автомобильная дорога, запроектированная и построенная по определенным нормативам, через 5–10 лет.
В–третьих, обычные BIM–модели не обладают достаточными данными, чтобы прогнозировать критические сценарии. Только «цифровой двойник» на основе информационного (математического) моделирования может предложить пользователю проиграть сценарий «Что, если?…». Например, как поведет себя мост при сильной ветровой нагрузке? Как будет развиваться ситуация, если случится пожар в проектируемом тоннеле? Все эти ситуации можно проиграть в «цифровом двойнике» благодаря возможностям симуляции.
«Цифровой двойник» можно насыщать необходимой заказчику информацией и интегрировать любые хранилища информации. Например, календарные графики (4D), базы данных для составления смет и расчета стоимости объекта (5D) и т. д. На основании этого можно автоматически рассчитывать затраты и проигрывать различные сценарии (6D). Например, проектировщик может принять решение о выборе того или иного материала или варианта реализации проекта на самой ранней стадии. Что будет эффективнее использовать на данном объекте: металлоконструкции или бетон? Какой типоразмер балки выбрать? В цифровом двойнике есть информация о стоимости, доступных поставщиках, времени исполнения заказа. «То есть решения, принимаемые инженерами, становятся более грамотными, – объясняет Сантану Дас. – Потому что в проектировании важно не только задать геометрию, но и быстро ответить на вопрос: получится ли это закупить? Сможет ли завод сборных металлоконструкций произвести или поставить нужные элементы вовремя? Вполне возможно, что более дешевые элементы не получится транспортировать быстро, и это застопорит весь проект на несколько месяцев, в итоге заказчик выйдет за рамки сроков и превысит бюджет».

Цифра для паспортизации дорог

После технологической презентации Сантану Даса выступили представители стратегических партнеров форума – НИП–Информатика, Айбим, K4, Siemens, которые рассказали о факторах, влияющих на инфраструктуру. Работа продолжилась на отраслевых секциях – «Информационное моделирование промышленных объектов» и «Информационное моделирование объектов городской и транспортной инфраструктуры». Эксперты рассказали о возможностях инвестиций в инфраструктуру и применении программного обеспечения Bentley, в том числе на примерах в отрасли автомобильных дорог.
В частности, директор по продажам решений гражданского строительства и ГИС Bentley Systems Дмитрий Козлов отметил уникальный опыт компании «УралДорПроект» (Челябинская область). Ее специалистам удалось выйти на новый уровень в обработке данных мобильного лазерного сканирования и внедрить этот инженерный процесс как один из разделов при содержании и паспортизации автомобильных дорог. Речь идет о геодезической съемке. При выполнении топосъемки классическими способами всегда есть погрешность в плановых привязках и высотных отметках, поэтому используется лазерный сканер, установленный на автомобиль. Съемка ведется в радиусе 50 метров со скоростью 60 км в час, при этом высокочастотная фотосьемка «привязывается» к местности. В результате создается модель реальности с точной привязкой к координатам и обеспечивается максимальная плотность измерений – 16 000 точек на квадратный метр, что соответствует точности съемки в 3 мм. Все данные сохраняются на компьютере, установленном в машине вместе с лазерным сканером.
Но изыскатели столкнулись с проблемой, что большинство решений, представленных на рынке, не способны обрабатывать такие объемы данных без потери точности. Решением стала программа OpenRoads компании Bentley Systems, что позволило обрабатывать полученные данные без потери точности. «Специалистам удалось создать свой модуль, который позволил в автоматическом режиме заставить машину распознать в облаке конкретный объект (элемент), – прокомментировал Дмитрий Козлов. – С его помощью можно обрабатывать в один день данные автомобильной дороги протяженностью 200 км дорог. Это станет отправной точкой в развитии технологий по распознаванию объектов по облаку точек. В дальнейшем она может стать основой для создания баз данных по состоянию дорог. Это позволяет планировать бюджеты по ремонтам на будущее».

Главное – экономическая эффективность

Участники дорожно–строительного процесса пока не очень понимают, какие финансовые и экономические преимущества они могут получить от создания информационных моделей, насколько проще им станет осуществлять бюджетирование, текущие ремонты и поддерживать инфраструктуру в нормативном состоянии. «В настоящее время проектные организации в своем большинстве не совсем понимают преимущества внедрения BIM», – констатирует Дмитрий Козлов. Гораздо более заинтересованы в этом бизнес–структуры, которые выступают инвесторами и заказчиками коммерческих объектов промышленного или гражданского назначения. Они как раз заинтересованы в том, чтобы построить тот или иной объект наиболее качественно и за меньшие деньги, а сквозное BIM–моделирование как раз дает возможность это делать. Кроме того, на сегодня пока не ясно, как в этом процессе увязать всех участников, включая такие институты, как Главгосэкспертиза, другие проверяющие органы.
Николай Дубовицкий оптимистичен. Он обращает внимание, что во всех успешно реализованных проектах во главе угла стояла экономическая эффективность, а не цель формально следовать требованиям регулятора. То есть со временем структура заказчика, проектная компания, подрядная строительная организация и дорожная эксплуатирующая организация придут к BIM и цифровым двойникам, что называется, естественным эволюционным путем. Он отмечает экспотенциально растущий интерес игроков рынка к этим технологиям. «BIM – это в первую очередь эффективность, – подчеркивает он. – Тот, кто первый это понял, тот и выиграл. В свою очередь о развитии рынка говорят и экономические показатели самой компании Bentley как поставщика этих технологий. Сейчас спрос на них опережает предложение по количеству и по качеству».
Напомним, Bentley – один из лидеров в разработке программных решений для проектирования. Компания специализируется на комплексных программных решениях для поддержки инфраструктуры в течение всего ее жизненного цикла. Разрабатываемые ею приложения адресованы инженерам, проектировщикам, органам власти, инженерно–техническим службам, руководителям предприятий и призваны улучшить производительность при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов. С 2012 года корпорация инвестировала в исследования и разработки, а также в приобретение других компаний более 1 млрд долларов.

Людмила ИЗЪЮРОВА,
обозреватель «ТР»