Technologie

BIM projekty v přípravě a realizaci

ELI BEAMLINES Dolní Břežany, první BIM projekt společnosti Metrostav

Digitalizace stavebnictví se stává téměř denním tématem, rychlé tempo nasazené připravovanými projekty vyžaduje stále větší pozornost. Stavebnictví, obor vysoce komplexní, bylo digitalizací zasaženo později, ale o to více. Základním hybatelem digitalizace ve stavebnictví je bezesporu BIM. Společnost Metrostav na základě zkušenosti s BIM projekty se proto již několik let intenzivně věnuje rozvoji interních i externích technik k úspěšnému využívání digitálních podkladů i postupů v přípravě a realizaci staveb. Některé z důležitých postupů zachycuje tento příspěvek.

Podmínky BIM projektu

Pro projekty využívající digitální postupy a technologie, je nejprve nutné se zaměřit na nastavení vhodných podmínek, které je nutné podřídit cíli projektu, tomu, co a případně jak má být dosaženo.

Stavební projekty zaměřené na výstavbu budov nebo infrastruktury, mají obvykle více cílů, především pozitivní výsledek samotné realizace – výstavby projektu, a současně jeho dlouhodobé využívání spojené s dosahováním předpokládaných provozních parametrů (kvalita užívání budovy, výkon zabudovaných zařízení nebo dopravní výkon stavby, environmentální hodnocení aj.).

Proto je nezbytné ještě před počátkem prací na projektu se zaměřit na vhodnou koncepci projektu a její zhodnocení ve vztahu k předpokládaným nákladům, výkonům a výnosům, tedy zpracování studie proveditelnosti (Feasibility study). Její vyhodnocení podává poměrně přesný obraz o možném naplnění požadavků projektu při uvažovaných vstupech, zvolených postupech a podmínkách realizace. Poskytuje potřebné informace pro další přípravu návrhu a stavby. Jak lze v této fázi využít možností, které nám poskytují digitální technologie?

Úplné vstupy

Využívání digitálních podkladů i výstupů dovoluje propojování velkého množství informací do informačního modelu, kdy každá jeho část nese informace potřebné pro navrhování, posuzování, přípravu realizace a realizační postupy, nutné pro provoz stavby a zabudovaných zařízení, a nakonec i informace pro případné změny, údržbu a opravy. Informace jsou jednoznačně lokalizovány, připojeny k příslušným částem a prvkům stavby nebo zařízení, jsou dostupné uživatelům, strukturovaně uložené na definovaném místě, a dovolují udržovat jejich aktuálnost.

To všechno, a nejen to, dovolují digitální podklady, které jsou uspořádány v dohodnuté struktuře a formátu zápisu dat – informací. Informace vytvářejí digitální informační model stavby, rozsáhlou databázi informací o stavbě i o jejím vztahu k okolí. Jedním z možných zobrazení informací je 3D model stavby, který je pro většinu uživatelů zatím nejjednodušší představou o digitálním modelu. Rozsah, hloubka, a především propojení a uspořádání informací modelu je největším přínosem pro efektivní práci účastníků projektu.

Model skutečného provedení tunelu Ejpovice obsahující stavební i technologickou část

BIM a přechod stavební agendy do digitálního prostředí

Informační modely jsou v zásadě jedinou možností umožňující naplnit očekávání spojená s digitalizací stavebních agend státu a obcí. Proto je v principu nezbytné se na využívání informačních modelů připravovat již nyní tak, aby všechny subjekty, kterých se digitalizace stavebních agend dotkne, byly připraveny je kvalifikovaně využívat.

Vyšší kvalita a jednoznačnost podkladů

Při využívání logických struktur obsahu informací v modelu, je možné snadno definovat už na počátku projektu požadavky, které má naplnit provoz stavby. Jsou cíli, které se postupně naplňují a mění podle jednotlivých fází stavby.

Potřebné informace je nutné shromáždit, ověřovat, využívat pro navrhování, kontroly a simulace při zpracování projektové dokumentace, používat je pro přípravu realizace, realizaci samotnou, pro změny během stavby a průběžné doplňování informací podle průběhu realizace. Postupně shromažďované informace jsou podkladem pro zpracování modelu skutečného provedení a modelu pro FM.

Je nutné ale počítat s tím, že informační i zobrazovací priority se mění podle postupu prací na modelu, na stavbě, i podle provozu, údržby a oprav. Stavební projekty jsou oproti jiným oborům charakterizovány neobvyklým počtem změn v průběhu všech fází. Zpracování změn od jejich návrhu, schvalování, realizace, vyhodnocení a vyúčtování je proto jednou z velmi složitých agend projektu a informační modely ji dokážou velmi zprůhlednit a zefektivnit v dosud nebývalé míře.

Model tunelu Ejpovice

Kontrola kvality informací a dokumentů přI navrhování stavby

Pokud jsou informace modelu zapracovány v dohodnuté struktuře obsahu, a jsou zapsány ve stanoveném formátu, syntaxi zápisu, dovolují průběžné kontroly správnosti. Ty jsou nezbytné pro rychlé a efektivní postupy jak při navrhování, tak při kontrole správnosti – při simulacích provozu a stavů stavby, při přípravě stavby a jejím provozu.

Systémy pro provozování informačních modelů (CDE), datová úložiště, podporují komunikaci jednotlivých účastníků nad modelem, jeho částmi, evidenci změn, a především aktuálnost informací se kterými účastníci pracují tak, že platné podklady jsou přístupné všem v nastaveném režimu. To odstraňuje obvyklé duplicity, které bývají zdrojem nedorozumění ve všech fázích projektu.

Kvalita informačního modelu

Kvalitu informačního modelu lze posuzovat ze dvou základních pohledů:

  • Grafická/geometrická kvalita/podrobnost modelu
  • Datová/informační kvalita modelu

Grafická kvalita modelu je závislá zejména na podrobnosti – požadavcích na grafickou/geometrickou podrobnost vypracování jednotlivých prvků modelu. Ty mají být popsány v dokumentu BEP, plánu realizace BIM modelu. Požadavky jsou ovlivněny nejen použitým SW nástrojem pro modelování, ale také tím, zda mezi cíle patří přímý export dokumentace z modelu. Pak je nejen nutné kontrolovat, zda grafický model odpovídá požadavkům, ale také zda je výsledná dokumentace exportována z modelu bez zásadních úprav (podrobnější kótování či doplnění popisných textů a odkazů).

Dalším grafickým/geometrickým požadavkem je koordinovanost modelu jako celku, a také koordinace mezi jednotlivými profesemi v modelu. Rizikem modelu je jeho vysoká, idealizovaná přesnost, nedosažitelná při realizaci. Každý produkt má návrhové a výrobní tolerance, odchylky, které je nutné respektovat. Bez tolerancí nelze dosáhnout koordinace reálných částí stavby.

Datová/informační podrobnost také definuje BEP v části popisující datový standard (DS/strukturu) modelu, tedy strukturovaný soupis definovaných vlastností jednotlivých prvků a jejich parametrů, jak je požadován v různých fázích projektu. Kontrola a míra naplnění požadavků DS modelu je klíčovým faktorem určujícím míru budoucí využitelnosti modelu.

Jde nejen o využití obvyklého pohledu (např. materiálové specifikace, podklad pro tvorbu výkazu výměr), ale zejména o poklad pro automatickou validaci modelu při podrobném ověřování modelu podle nastavené struktury. Tato velmi podrobná kontrola, běžně nerealizovatelná v čase přípravy zakázky, významně zvyšuje kvalitu podkladů, modelu a dokumentace, pro kterou je model základem. Validace modelu je zásadní pro zvýšení kvality stavby.

Pohled to vystrojeného tunelu při výstavbě

Racionalizace výběrových řízení

Přesnost informačních modelů je také východisko pro zpřesnění, zrychlení a jednoznačnost výběrových řízení. Korektní podklady se všemi potřebnými ověřenými informacemi jsou bází jak pro zpracování kvalifikované nabídky, tak pro ověření jejích parametrů. Přesnost je podkladem pro kvalifikované předběžné ohodnocení projektu vypisovatelem výběrového řízení.

Práce s informačním modelem a aplikované postupy dovolují posoudit kvalifikaci uchazečů a jejich schopnosti naplnit cíle projektu. Pokud subjekty stavebnictví musí být schopny stále reagovat na rostoucí požadavky staveb a jejich provozu, informační modely dovolují ověřovat správnost zvolených a nabízených řešení a postupů pomocí simulace procesů, způsobilost uchazeče pro práci s modely zvyšuje jeho schopnost naplnit požadavky zadavatele. Málo kvalifikované návrhy a realizační postupy lze snadno identifikovat.

Informační model s ověřitelným obsahem dovoluje všem účastníků projektu ohodnotit potřeby projektu lépe, spolehlivěji a tedy přesněji, především v ohodnocení nákladů na projekt, hodnověrnějšímu stanovení ceny vycházející z přesných výkazů výměr modelu. To umožňuje lépe posoudit nároky zakázky, potřeby zdrojů, a lépe zvážit průběh uvažované realizace projektu simulací výstavby, kterou kvalitně zpracovaný model dovoluje.

Výsledkem je lepší znalost projektu a jeho potřeb zadavatelem – investorem, i zhotoviteli stavby. V konečném výsledku jde o omezení omylů a nejasností při realizaci a lepší průběh výstavby.

ELI BEAMLINES Dolní Břežany

Definice zadání a tvorba digitálního modelu

Příprava vhodného zadání, které je založeno na cílech projektu a je podkladem pro vytvoření kvalitního informačního modelu, je vlastní disciplínou.

Následující případ ilustruje postupnou definici cíle a způsoby jeho naplnění. Příkladem je tvorba modelu rozvodů vzduchotechniky v administrativním objektu, projekt ve fázi tvorby dokumentace pro stavební povolení, část rozvodů v centrální šachtě.

Předpoklad – zadavatel požaduje realizovat dva hlavní cíle pomocí informačního modelu:

  • Tvorba výkresové dokumentace z modelu.
  • Podklad pro vytvoření výkazu výměr.

Prvním krokem pro jejich úspěšné naplnění je rámcová definice v dokumentu EIR (informační požadavky objednavatele). Zde by měly být cíle projektu rozvedeny do základních podrobností a kritérií, ze kterých je poté projektant/dodavatel, jenž se o zakázku uchází, schopen sestavit již konkrétní návazný BEP dokument. Níže je ukázka vypracování popisů cílů v EIR a výchozí možnosti.

Tvorba výkresové dokumentace z modelu – možnosti:

  • Výkresová dokumentace bude exportována přímo z modelu bez dalších úprav (možnými úpravami je doplnění podrobnějšího kótování a popisů výkresů).
  • Výkresová dokumentace bude součástí modelu.
  • Výkresová dokumentace bude exportována v podrobnosti 1:50.
  • Tvorba detailů v podrobnosti 1:25 a vyšší, je možná v externím SW, musí však být s modelem propojena.
  • Grafická podoba výkresů odpovídá zakreslovacím standardům definovaným v technických normách (případné rozdíly oproti normě vyvolané zvoleným SW řešením je nutné popsat v BEP).

Podklad pro vytvoření výkazu výměr – možnosti:

  • Výkaz výměr bude generován přímo z modelu.
  • Nemodelované prvky je nutné ve výkaze výměr označit a doplnit.
  • Výkaz výměr bude součástí modelu.
  • Výkaz výměr bude strukturován po jednotlivých prvcích.
  • Finální výstup bude exportován z modelu pro jeho další zpracování.

Z uvedených možností zpracovatel zvolí postup v souladu s cíli projektu podle EIR a budoucí dodavatel je připraven vypracovat konkrétní návrh řešení dále rozvedený v BEP, který neobsahuje pouze obecné popisy jednotlivých cílů, ale konkrétní navrhovaná technická řešení, která dodavatel nabízí.

Pro názornost bude dále pokračovat s výše zmíněnými cíli:

Tvorba výkresové dokumentace

  • Výkresová 2D dokumentace bude v modelu připravována v obecném měřítku 1:1, jež bude dále v návrhovém SW upraveno pro přímý export v měřítku 1:50, 1:100 a 1:200. Základní připravená rozvržení pro export a tisk budou formáty A4, A3, A2 a A1 s odpovídajícím měřítkem.
  • Výkresová dokumentace bude součástí nativního formátu, v němž bude model vypracován
  • Model bude vypracován v SW nástroji Revit ve formátu .rvt
  • Výkresová dokumentace bude exportována do formátu .dwg a .pdf.
  • 2D detaily budou vypracovány v SW nástrojích Revit (jmenovaný SW je pouze ilustrativní společně s vypsanými rozdíly) a AutoCAD (jmenovaný SW je pouze ilustrativní společně s vypsanými rozdíly). Detaily budou exportovány v obdobných formátech jako výkresová dokumentace. Detaily, které nebudou tvořeny přímo v modelu, budou k modelu připojeny externím URL odkazem do datového prostředí, v němž je projekt spravován.
  • Výkresová dokumentace bude odpovídat výkresové normě ČSN 01 340 (jmenovaný SW je pouze ilustrativní společně s vypsanými rozdíly).

Rozdíly v grafické podobě dokumentace:

  • Dokumentace exportovaná přímo z modelu je kótována jiným stylem, nežli uvádí norma ČSN 01 340 Výkresy pozemních staveb.
  • Přechody mezi jednotlivými patry jsou vykresleny od úrovně hrubé podlahy, nikoliv hrany stropu předešlého podlaží.
  • Šrafování izolací je zpracováno na základě SW nastavení.
  • Kotvení a pružné uložení není modelováno, jedná se o dokreslenou část.

Podklad pro vytvoření výkazu výměr

  • Výkaz výměr bude tvořen na základě prvků obsažených v modelu. Jednotlivé páteřní rozvody budou děleny dle hrubé výšky patra, tj. od „podlahy k podlaze“. Výkaz bude vytvářen na základě struktury modelu, jež je popsán v BEP.
  • Izolace potrubí bude modelována zvlášť, její dělení bude odpovídat dělení páteřních rozvodů VZT.
  • Výkaz výměr je počítačově generován, je tedy nutné počítat s případnými odchylkami plynoucími z realizace prací (prořez, ztratné).
  • Pro tvorbu VV bude použit SW nástroj Revit (jmenovaný SW je pouze ilustrativní společně s vypsanými rozdíly).
  • Výkaz bude součástí nativního modelu ve formátu .rvt.
  • Výkaz výměr bude z modelu exportován do formátu xlsx a txt pro jeho další zpracování.
  • Struktura exportovaného výkazu bude odpovídat struktuře modelu.

Výše uvedený popis již dostatečně technicky specifikuje, jakým způsobem bude tvůrce projektu/modelu postupovat a jaké nástroje k tomu bude využívat. Zároveň je tím výrazně usnadněna budoucí práce zhotovitele, je schopen lépe pochopit jednotlivé procesy a způsoby tvorby modelu, který bude dále v průběhu realizace využívat a rozvíjet.

Administrativní komplex MYHIVE Palmovka

Využití modelu v průběhu realizace

Před zahájením realizace zhotovitel stavby musí prověřit předané podklady, a posoudit jejich úplnost a správnost ve vazbě na nastavené smluvní podmínky. Ty jsou obsaženy v dokumentu BIM protokol. Zhotovitel navíc musí ověřit funkčnost systému ukládání a předávání modelu, komunikační a schvalovací funkce systému CDE ve vztahu k vlastnímu organizačnímu zajištění realizačního týmu.

Tým musí být propojen s objednavatelem – zadavatelem stavby, a projektantem odpovědným za model. Musí ověřit činnost správce modelu a způsoby aktualizace modelu. Využití modelu v průběhu realizace vychází zejména z požadavků na cíle využití a způsob technického zpracování daného modelu.

Ty jsou popsány v dokumentu BEP, obsah informací v modelu a soulad s informačními požadavky objednavatele (EIR). Zhotovitel tyto dokumenty přímo nevytváří, ale musí se s nimi seznámit, ověřit jejich funkčnost, a nastavit procesy v souladu s jejich cíli.

Přínosy informačních modelů pro realizaci navazují na výše uvedené příklady využití v přípravě stavebního projektu. Přínosy jsou zvýrazněny možnou součinností účastníků projektu při zpracování, posuzování, schvalování a vypořádávání změn projektů v realizaci, v možnostech komunikace, koordinace a spolupráce na stále aktuálních podkladech, které poskytuje společné datové prostředí, CDE (Common Data Environment).

Nástroje, které jsou dnes běžně k dispozici, dovolují kontroly kvality modelu provádět s maximální efektivitou (v řádu sekund) a především s dokladováním nalezených nesrovnalostí jak v grafické, tak v informační části modelu (tzv. validace dat).

Nástroje umožňují rychle ověřovat prostorovou koordinaci, i koordinaci informační, tj. soulad zadávaných dat s výpočetními metodami a požadovanými výsledky. Je však vždy nutné pamatovat na vztah informačního modelu a reálného díla, jež není zpracováváno s počítačovou přesností.

Možnosti digitalizace při kontrole kvality již dnes postupně využíváme na vybraných projektech. Nejde jen o obecné kontrolní postupy (podle kontrolně-zkušebních plánů), ale i záznamy specifických zkoušek (odběry vzorků, záznamy měřených fyzikálních hodnot, záznamy kontrol TDS apod.).

Velmi efektivní jsou soupisy vad a nedodělků při přejímkách především rezidenční výstavby, ale i pasportizace stavby u rekonstrukcí. Dodavatel model, který odpovídá dohodnutým cílům a požadavkům projektu, nepoužívá pro interní procesy vždy v plné verzi. Pro interní procesy je nezbytné model vhodným způsobem zjednodušit tak, aby byla uchována jeho struktura a technická použitelnost, ale současně byl zvládnutelný pro zařízení běžně využívaná při realizaci staveb.

Dalším požadavkem určujícím míru zjednodušení je nasazení mobilních zařízení, tabletů a chytrých telefonů. Ty mají určitá omezení daná jejich kapacitou, výkonem, a především operačním systémem pro užívané aplikace. Přesto jsou mobilní zařízení pro stavební provoz i zpětné výstupy používané k zaznamenání změn pro následné úpravy nezbytná.

Požadavkem zadavatele a provozovatele stavby je získání velmi přesného informačního modelu stavby, který bude upraven a doplněn projektantem tak, aby zobrazoval všechny požadované změny v průběhu realizace. Jen informační model je schopen tyto změny zaznamenávat i s možností zachycení postupného vývoje změn a konečného stavu. Současně postupy dovolují, aby změny probíhaly předem nastavenými procesy posuzování, schvalování a rozhodování, které jsou navíc průběžně dokumentovány.

Předání zakázky a provoz stavby

Během realizace má být model standardně průběžně upravován podle změn stavby, které provázejí každý stavební projekt. Často až zde bývá model doplňován o informace související s konkrétními použitými výrobky, které nejsou základem modelu, jak je někdy mylně definováno. Informace se předávají a sdílejí prostřednictvím CDE, a je odpovědností správce modelu, jak model aktualizuje.

Podoba modelu, který má být předán zadavateli/správci stavby, musí být předem definována ve smlouvě a promítnuta do všech návazných dokumentů (EIR, BEP aj.). Proto by k přejímce stavby měl být model průběžně připravován tak, aby požadavky definované (např. EIR) naplnil.

Rozsah, podobu a obsah informací modelu formuje záměr zadavatele, jak model chce následně po dokončení stavby využívat. Není nezbytné a často ani žádoucí předávat kompletně všechna data, která vznikají během realizace stavby, ale pouze nezbytné části, které si zadavatel vyžádal a během provozu využije. Díky digitálním nástrojům lze snadněji zkontrolovat kompletnost údajů.

Multimodální razicí štít Herrenknecht – Viktorie

Model pro užívání stavby

Současně se stavbou správce modelu obvykle předává jednotlivé profesní modely, čímž zadavatel a především budoucí správce může využít plný potenciál těchto modelů. Rozsah a množství modelů ve vazbě na účel by měl být opět nastaven již na začátku. Obvykle jde o jednodušší, statický model určený pro využití jednotlivými uživateli stavby.

Tento model umožňuje především náhledy do prostorů, jejich dělení, modelování vnitřních úprav a klientských změn, výpočty uživatelských a obsluhovaných ploch apod. Na základě toho lze efektivně vypočítávat nájem, spotřeby médií, navázat servisní služby apod. To vše si postupně ověřujeme na různých dokončených projektech. Úspěšně jsme už takto předali administrativní budovy i tunelovou stavbu, a správci se s benefity aktuálně seznamují.

Model doplněný o všechny údaje podle EIR slouží k uchování podoby stavby v jednotlivých časových obdobích jako podklad pro zásahy (úpravy a rekonstrukce) do stavby a jejích zařízení.

Adiministrativní objekt Argentinská Office Building

Model stavby pro FM

Naproti tomu dynamický model připravený pro řízení provozu TZB systémů a případných provozních souborů, pro FM, řadu informací o stavebních konstrukcích neobsahuje. Je zaměřen na řízení systémů technických zařízení a systémů MaR.

V takovém modelu jde především o zobrazení/modely skutečně zabudovaných zařízení a jejich rozhodujících komponent, vč. informací, které jsou nezbytné k provozu, údržbě a opravám. Součástí tohoto modelu jsou i čidla zabudovaná ve stavbě pořizující provozní informace a informující řízení provozu o stavu systému Měření a regulace.

Dokumentace skutečného provedení stavby v pojetí stavebního zákona není totéž, co model pro provedení stavby, který využívá FM a zadavatel při převzetí, ač se to v praxi často zaměňuje. Digitalizace tedy může významně ovlivnit obvykle užívané pojmy a standardy výkonů apod., a je to důvod pro diskuse s ČKAIT a ČKA, které mohou definice a obsahy výkonů ovlivnit.

Závěr

Úzké vazby mezi přípravou a zpracováním BIM zakázky a digitalizací prostoru jsou zřetelné z tempa, jakým se digitalizace rozšiřuje i tam, kde by většina z účastníků stavebních projektů její využití před několika lety nepředpokládala. Tempo digitalizace jednotlivých procesů stavebního projektu i celého prostředí, přes možná váhání nedává pochybnosti o dosažení cílů koncepce zavádění BIM.

To je, s ohledem na zaměření firem a projektů, vážným důvodem k seriózní přípravě digitalizace, protože jen připraveným může přinést potřebné a očekávané výsledky. Je jen na účastnících projektů, zda dokážou využít potenciál obsažený v dobře připravených digitálních modelech, a ve způsobech, jak je realizovat.

Příspěvek shrnuje zkušenosti z realizace více zakázek s BIM modely. Praxe ukazuje, že není jednoduché správně zadat zakázku, připravit komplexní model a podle něj provádět stavbu, ačkoliv všechny prezentace postupů vypadají jednoduše a jednoznačně.

Pro potřebný a očekávaný výsledek je nezbytné všechny procesy (zadání, přípravu modelu – navrhování, využívání k realizaci, předání a přípravu pro provozování) si postupně osvojovat, opakovaně ověřovat v realitě, podle zkušeností je upravovat a znovu ověřovat spolu s personálem, který se jich účastní. Není proto vhodné čekat na dokončení předpokládaných podmínek a nástrojů, protože se stále vyvíjejí. 

Přidejte komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*