Что такое BIM-проектирование в промышленности: от чертежей к цифровому двойнику
В современном промышленном строительстве все чаще можно услышать термин «BIM-проектирование». Для одних это модная технология, для других — обязательное требование законодательства, а для третьих — реальный инструмент, который экономит миллионы рублей и предотвращает аварии. Но что же такое BIM на самом деле и почему он так важен именно для промышленных объектов? Давайте разбираться.
Определение: что такое BIM
BIM (Building Information Modeling) — это информационное моделирование зданий и сооружений. Если говорить просто, BIM — это не просто 3D-модель объекта, а его полноценный «цифровой двойник» -6.
Чем BIM отличается от обычного 3D? Обычная трехмерная картинка показывает только геометрию: где стены, где трубы, где оборудование. BIM-модель, помимо геометрии, содержит всю информацию об объекте. Нажав курсором на любой элемент модели, можно получить полные данные о нем: материал, вес, размеры, производителя, срок службы, стоимость, дату монтажа и даже ссылки на сертификаты и паспорта оборудования -6.
Эксперты так описывают суть BIM: «Это не просто объёмная картинка, но и пакет исчерпывающей информации о моделируемом объекте. Такую модель можно не только "видеть насквозь" (просматривать с параметрами и свойствами), но и с пользой экспортировать в сторонние расчётные приложения – с целью автоматического получения чертежей, спецификаций и сметной документации» -6.
Почему промышленности особенно нужен BIM
Промышленные объекты — это сложнейшие инженерные комплексы. Завод, цех, электростанция или нефтеперерабатывающий комбинат включают в себя тысячи элементов: несущие конструкции, трубопроводы, вентиляцию, кабельные трассы, оборудование, системы автоматизации. Все это нужно спроектировать так, чтобы элементы не пересекались, не мешали друг другу и работали как единый механизм.
При классическом подходе к проектированию разные специалисты работают над своими разделами независимо. Архитекторы чертят стены, конструкторы — фермы, инженеры-сантехники — трубы, электрики — кабели. А потом все эти чертежи сводятся воедино. И вот тут начинаются проблемы: труба «проходит» сквозь балку, кабель пересекается с воздуховодом, оборудование не влезает в отведенное место. На стройплощадке такие коллизии обнаруживаются уже в процессе монтажа, а их исправление стоит огромных денег и времени -5.
BIM-проектирование решает эту проблему кардинально. Все специалисты работают в единой информационной модели. Архитектор, конструктор, технологи, вентиляционщики, электрики — каждый видит, что делают коллеги. А специальные функции автоматической проверки коллизий (clash detection) находят пересечения еще на этапе проектирования, когда исправить ошибку стоит несколько минут вместо нескольких недель на стройке -7.
Что входит в BIM-модель промышленного объекта
Промышленная BIM-модель — это не только стены и колонны. Она включает несколько ключевых компонентов. Первый — архитектурные и конструктивные решения: фундаменты, каркас здания, перекрытия, кровля, ограждающие конструкции
Второй — инженерные системы: отопление, вентиляция, кондиционирование (ОВиК), водоснабжение и канализация, электроснабжение, слаботочные системы
Третий, особенно важный для промышленности, — технологическое оборудование и технологические трубопроводы. Модель включает насосы, компрессоры, реакторы, конвейеры, печи — все, что составляет производственный процесс.
Четвертый — автоматизация и КИПиА: датчики, контроллеры, исполнительные механизмы, кабельные трассы и шкафы управления.
Пятый — атрибутивные данные: каждый объект в модели содержит информацию о материале, массе, производителе, стоимости, условиях эксплуатации, сроках планового ремонта и замены -6.
BIM на всех этапах жизни промышленного объекта
Одно из главных преимуществ BIM — его применимость на всех этапах жизненного цикла объекта: от идеи до сноса
Этап проектирования
На этапе проектирования BIM позволяет создать точную цифровую модель будущего объекта. Все разделы согласованы, коллизии исключены. Из модели автоматически генерируются чертежи, спецификации, сметы — вручную ничего не нужно чертить. Изменения в одном месте автоматически обновляются во всей документации. Это особенно ценно при реконструкции, когда проектировщикам нужно «обойти» существующие коммуникации, которые трудно измерить рулеткой -2.
Этап строительства
На этапе строительства BIM-модель используют для планирования работ, закупок материалов и логистики. С помощью модели можно симулировать процесс строительства: когда какая техника нужна, в какой последовательности монтировать оборудование, где временно складировать материалы. В одном из проектов благодаря BIM-модели удалось скорректировать опасный маршрут движения крана с крупногабаритным грузом, который мог пересечься с временными сооружениями — это предотвратило потенциальное обрушение и спасло жизни рабочих.
Этап эксплуатации
Самое интересное начинается после сдачи объекта в эксплуатацию. BIM-модель превращается в инструмент управления активами. В ней хранится вся информация об оборудовании: когда менять фильтры, когда проводить плановый ремонт, какой завод-изготовитель, где купить запчасти.
Некоторые компании идут дальше и создают «цифровых двойников» — BIM-модель, интегрированную с системами автоматизации предприятия (АСУ ТП). В этом случае модель показывает не только расположение оборудования, но и его состояние в реальном времени: работает двигатель или остановился, какая температура в реакторе, не превышены ли предельные параметры. Когда оборудование «мигает» на модели красным, пора ставить его на ремонт. Такая система позволяет прогнозировать аварии до их возникновения
BIM и существующие промышленные здания
Отдельная и очень важная тема — BIM-моделирование уже существующих промышленных объектов. Это актуально для реконструкции, модернизации и даже для безопасной эксплуатации старых зданий, к которым давно нет точной документации
Как создать BIM-модель существующего объекта? Для этого используется наземное лазерное сканирование (лазерный сканер с миллионами точек в секунду создает точную 3D-модель «как есть») и обработка данных с дронов. Затем облако точек превращается в полноценную информационную BIM-модель
В BIM-модель существующего здания загружаются все данные: результаты обследований, акты, паспорта оборудования, информация о предыдущих ремонтах. Это особенно важно для старых промышленных зданий, которые могут представлять опасность — модель позволяет разработать рекомендации по безопасной эксплуатации
Программное обеспечение для BIM
Для создания BIM-моделей используется специализированное программное обеспечение. Мировым стандартом является Autodesk Revit — мощный инструмент для архитектурно-строительного проектирования
В России активно развиваются отечественные решения. Например, nanoCAD BIM Строительство позволяет работать в привычной dwg-среде (формат автокадовских чертежей), автоматически генерировать чертежи и спецификации, создавать параметрические библиотеки элементов. Один из промышленных проектировщиков отмечает: «Мы разработали параметрическую модель металлической решетки и наполнили объект всей необходимой информацией. Теперь этот элемент сохранен в библиотеке и готов к использованию в будущих проектах»
Другой российский продукт — Renga, который используют на промышленных предприятиях, например в Группе «Магнезит». В связке с Pilot-BIM (система для управления данными) Renga позволяет не только строить модель, но и наполнять её всей сопутствующей документацией — чертежами, актами, сертификатами
Какие результаты дает BIM на реальных проектах
Цифры говорят сами за себя. В одном из проектов по строительству первого коммерческого транспортно-инфраструктурного комплекса внедрение BIM сократило сроки разработки на 30 процентов и позволило еще на ранних этапах оценить объемы материальных ресурсов и стоимость строительства
Опытный инжиниринговый предприниматель утверждает, что его методика проектирования с использованием BIM позволяет сократить сроки выполнения проектов на 20%
В атомном строительстве сравнение двух подходов особенно показательно: АЭС «Олкилуото» в Финляндии, которую строили по классическим 2D-чертежам, столкнулась с многолетними задержками и колоссальным перерасходом бюджета. Современные проекты, где используют BIM, идут гораздо более гладко
Почему BIM пока не везде внедрен
Несмотря на очевидные преимущества, BIM-технологии в промышленном проектировании распространены еще не везде. Причин несколько.
Высокая стоимость внедрения. Нужно покупать дорогое программное обеспечение, обучать сотрудников, перестраивать бизнес-процессы. Не все компании готовы к таким инвестициям .
Нехватка квалифицированных кадров. BIM-специалисты требуют знаний не только в своей инженерной области, но и в информационных технологиях. Таких людей на рынке мало
Психологическое сопротивление. Многие проектировщики старой школы привыкли работать «по старинке», на плоскости, и не хотят осваивать новые инструменты
Однако государство активно стимулирует переход на BIM. В России и Беларуси приняты нормативные акты, согласно которым проекты строительства зданий и сооружений должны выполняться с использованием BIM-технологий А в рамках госзаказов BIM уже стал обязательным требованием
{$te}
BIM-проектирование в промышленности — это не дань моде и не очередная «фишка» IT-компаний. Это реальный инструмент, который позволяет создавать сложные промышленные объекты быстрее, дешевле и безопаснее.
Что дает BIM промышленному предприятию? Это исключение ошибок на этапе проектирования (а значит, никаких «сюрпризов» на стройплощадке), экономия времени и денег (автоматизация документации и выверенные спецификации), полная информация об объекте для эксплуатации (где, что и как менять), возможность создания «цифрового двойника» для управления производством и прогнозирования аварий.
Если вашему предприятию предстоит строительство нового цеха, реконструкция существующего или модернизация инженерных систем — BIM-проектирование должно стать вашим выбором. Это инвестиция в надежность и эффективность, которая окупится на этапе строительства и будет приносить дивиденды все годы эксплуатации объекта.