Technologie, Tip redakce

Pandemie je výzvou pro změnu, tou je digitalizace stavebnictví

Pankrác – detail stanice vytvořený společností Metroprojekt

Možnost získat v kterémkoli bodu životního cyklu stavby přesné informace o její podobě, použitých materiálech a zárukách, není sci-fi. Dokonce může být něco takového dostupné jen na pár kliknutí myší. Využívání metody BIM je prvním skutečným krokem ke Stavebnictví 4.0. A znamená pro tento obor šanci posunout se opravdu do 21. století. Pokud začnou všichni zainteresovaní skutečně myslet digitálně, je BIM velkou šancí udělat krok do digitálního světa.

Malý stavebník, velký veřejný zadavatel, ale vlastně i většina stavebních firem v Česku se nejspíše shodnou na to, že v celkové digitalizaci stavebnictví Česko trochu zaspalo. Dodnes se většina informací během životního cyklus stavby předává buď v nějakých vzájemně nekompatibilních datových formátech, nebo – ještě hůř – na papíře. Výsledkem je, že obrovské množství informací navázaných na stavbu se ztratí, mnoho činností se musí opakovat. Projektant vytváří množství návrhů, které musí neustále upravovat. Když pak výsledný projekt doputuje ke stavební firmě, ta jej musí z části nakreslit znovu. Přidat informace, které už v projektu původně byly, jen se prostě přes PDF nepřenesly. Není výjimkou, že v určitém momentu se musí elektronický dokument vytisknout a pak ručně znovu zadat do jiného počítačového systému.

Většina projektantů dávno nekreslí své návrhy na rýsovacím prkně, jejich projekty vznikají plně digitálně. Jenže během doby, co stavba vzniká, a pak se mnoho dalších let užívá, se původní projekt změní tolikrát, že dokumentace na konci životního cyklu stavby už dávno neodpovídá tomu, co je uloženo v nějakém papírovém šanonu. Teď stojí celé stavebnictví před šancí tohle všechno změnit. Je jen na nás, jestli ji využijeme, nebo ne. Jedno je ale nepochybné, digitální svět už je tady.

Model tunelu Ejpovice obsahující stavební i technologickou část – Metrostav

Zapomeňte na 3D model

Asi už úplně každý, kdo má s oborem stavebnictví co do činění, dobře ví, že se blíží jedna velká změna. Zákonem č. 134/2016 Sb. implementovalo ministerstvo průmyslu a obchodu směrnici 2014/24/EU. Kromě toho bylo přijato opatření číslo 23, které ukládá využívat metodu BIM pro zhotovení přípravné a projektové dokumentace u všech veřejných zakázek, jejichž objem překročí 150 milionů korun (tedy u všech tzv. nadlimitních zakázek). Tato povinnost byla stanovena od roku 2022. Dnes se ale diskutuje o drobném odkladu této povinnosti. V červenci roku 2023 by totiž mělo v Česku odstartovat také digitální stavební řízení, a proto dává smysl oba termíny sladit. Jedno je zřejmé. Dříve či později budou muset začít metodu BIM používat všichni veřejní investoři.

Samozřejmě využití metody BIM pro přípravu dokumentace a provádění stavby a jen u veřejných zakázek je pouze prvním krokem. Pořád se ještě i dnes občas můžeme setkat s názorem, že BIM je vlastně jen kreslení stavby v 3D na počítači. Tak trochu ve stylu počítačových her. Pokud k povinnosti přistoupíme jako stavbaři takto, pak jsme propásli jednu velkou šanci. Navržení stavby v podobě digitálního (3D) modelu je pouze jednou malou částí, kterou metoda BIM nabízí, tedy tzv. Design BIM. Cesta ke Stavebnictví 4.0 je širší, kde BIM dává skutečně prostor začít myslet a pracovat digitálně, a především využívat digitální prostředí po celou dobu životního cyklu stavby. No, jen si zkuste představit, že veškeré dokumenty ke stavbě a posléze i hotové budově, budou na jednom místě a elektronicky. Tyto informace již dnes samozřejmě existují, metoda BIM je ale přesně pojmenovává, strukturuje, provazuje a vede všechny ke standardizovanému ukládání a používání.

Digitální dvojče

Základní myšlenkou metody BIM je vznik takzvaného digitálního dvojčete stavby. Jak z názvu vyplývá, nejde pouze o digitální projekt. Má jít o skutečné dvojče, kompletní virtuální kopii, která musí v sobě tedy zahrnovat nejen všechny dílčí části stavby – konstrukci stěn, všechny sítě, rozvody atd. – ale také její vazbu na okolí. Hovoříme obvykle o konceptu Connected Digital Twin. Využití metody BIM nekončí nakreslením 3D modelu – tedy digitálního modelu stavby, ale bude se využívat i po celou dobu realizace stavby.

Znamená to, že do digitálního prostředí přesouváme i všechny procesy spojené s informacemi o stavbě – vzniká tak informační model stavby. Ten doplňuje onen 3D model o rozšiřující informace. Všechny informace o stavbě jsou pak sdíleny v rámci společného datové prostředí (CDE), které provozuje standardně zadavatel nebo vlastník stavby, stejně jako vlastní i její fyzickou podobu. Přístup do něj ale musí mít všichni, zadavatelem počínaje, přes projektanta, stavební firmu a technický či stavební dozor, až po autorský dozor, nebo později správcovskou firmu starající se o již hotovou budovu. Právě zvládnutá digitalizace procesů za využití CDE je druhou částí metody BIM, tzv. Proces BIM, který je klíčovým zdrojem očekávaných přínosů a efektivity.

Vše na jednom místě

V CDE se pak nacházejí informace o všem, co souvisí se stavbou, včetně všech procesů. To znamená, že bude vždy jednoznačně a nesmazatelně zaznamenáno, jaké změny kdo a kdy provedl. A to včetně všech požadavků na změny v průběhu stavby, jejich schválení či zamítnutí zadavatelem či projektantem, až po zanesení změny do digitálního modelu stavby. Na konci celého procesu stavby bude možné na jednom místě najít vše od projektové dokumentace po uživatelské manuály a návody k provozu jednotlivých zařízení a prvků v budově, stejně jako třeba směrnice požární ochrany a mnoho dalších dokumentů.

A co je ještě důležitější, vše bude v aktuální verzi s přesně zaznamenanými změnami a především vzájemně propojené. Nebude se už tak moci stát, že uložená projektová dokumentace se bude zcela zásadně lišit od reality stavby. Není totiž žádnou výjimkou, přesněji je to pravidlem, že se realita stavby od projektu více či méně odchýlí. Zkrátka je potřeba udělat změny, a ty je nutné včas a přesně zachytit, protože ne vždy jsou správně zaneseny do dokumentace. Digitální prostředí nám dává šanci toto mnohem snadněji ošetřit a tím riziko, že se něco takového stane, přece jen výrazně snížit.

Samozřejmě, že každá změna během stavby je někam zaznamenána i dnes. Jenže často tak, že dohledat později dokumentaci k reálnému stavu je téměř nemožné. Pokud budou všechny stavební profese sdílet stejná data, všichni budou pracovat s jedním informačním modelem a do něj zaznamenávat všechny úpravy a změny stavby, bude to pro všechny znamenat méně práce a méně chyb. Už jen samotná skutečnost, že nebude nutné některé činnosti dělat opakovaně, a že bude možné jednoduše v digitálním prostředí dohledat reálnou podobou stavby propojenou na všechny další potřebné informace, znamená celkem snadno představitelnou úsporu času a peněz. Takže ve výsledku bychom mohli dosáhnout toho, že budeme stavět efektivněji, rychleji a tím i levněji. Není přesně neefektivita a pomalé tempo tím, co je českému stavebnictví vyčítáno nejčastěji?

Testování na digitálním modelu

Když se dnes staví nový vůz Formule 1, už dávno se většina testů odbývá jen ve virtuální realitě. Když už vezme tým nový vůz do reálného aerodynamického tunelu, aby změřil odpor vzduchu a vyzkoušel chování auta, bývá si už jist výsledkem. Většina simulací totiž probíhá na počítači. Podobný nástroj dává stavařům metoda BIM. Dnes, když začne projektant navrhovat stavbu, pravděpodobně si označí světové strany, jak bude orientována. V lepším případě bude mít k dispozici nějaký model okolí. Ovšem jeho šance vyzkoušet všechny interakce jsou poměrně malé (nebo poměrně drahé).

Pokud se rozhodneme naše stavebnictví digitalizovat, možnosti se zcela promění. Propojené digitální dvojče (Connected Digital Twin) umožní přímo při návrhu budovy modelovat interakci s okolím, dokonce včetně započítání povětrnostních podmínek. Nakonec bychom se měli dopracovat toho, že vznikne digitální vystavěné prostředí (Digital Built Environment). V podstatě to znamená, že bude existovat virtuální podoba všech staveb na našem území, které budou vzájemně provázány. To znamená, že bude možné přímo během přípravy projektové dokumentace modelovat vzájemnou interakci s okolím stavby. A to je dlouhodobý cíl rozvíjených se vládních digitálních agend státu.

V čase i prostoru

Při využití metody BIM je totiž digitální model stavby doplněn o rozměr času a nákladů. Jeho součástí jsou ale také negrafické vlastnosti všech prvků stavby. Proto se občas setkáváme s tím, že se mluví o modelování hned v několika rozměrech. Podobné informace totiž do papírového nákresu, ani při nejlepší vůli, nevložíme. Metoda BIM umožňuje nejen vymodelovat stavbu a umístit ji do prostoru, ale zároveň propojit všechny potřebné informace a další technologie do jediného virtuálního celku se stavbou, stejně jako je tomu ve skutečnosti.

Projektant může poměrně snadno u digitálního modelu například snížit tloušťku všech, nebo jen některých stěn o několik milimetrů. Vliv takové změny lze snadněji zkontrolovat, zvláště při správně nastaveném sdílení informací s ostatními členy týmu. Při práci s digitálním informačním modelem jsou informace dostupnější v aktuálních verzích.

Díky sdílení informací lze rychleji zjistit dopady na statické řešení konstrukce, ale zároveň lze ověřit, že stěna je dostatečná pro umístění všech rozvodů a prvků, které uvnitř ní nebo na ní jsou. Kromě toho dokážeme z modelu lépe vyčíslit očekávanou úsporu materiálu, spočítat dopady pro plánování stavby, či dále zjišťovat, jak se změna projeví i v dalších fázích životního cyklu.

Propojení funkčních celků navíc znamená, že už během návrhu si bude možné na modelu stavby ověřit například různé stavy navrhované klimatizace, vytápění, systémů zastínění a mnoha dalších. A to nejen s přihlédnutím k fyzickým parametrům použitých materiálů a orientaci podle světových stran. V digitálním prostředí bude možné pohodlněji zjistit, že určitá část budovy je po většinu dne zastíněna některým ze sousedních objektů. Umístění budovy tak můžeme využít pro přesnější návrh nejen osvětlení, ale také systému vytápění a chlazení. Podobně můžeme pracovat s obvyklým směrem větru a mnoha dalšími vnějšími i vnitřními vlivy.

Pro životní cyklus

Přínosy digitalizace stavebních procesů ale zdaleka nekončí možností na modelu otestovat různé parametry stavby a není určena pouze pro projektanty, naopak. Informace jednou vložené do informačního modelu v něm totiž zůstávají po celou dobu životního cyklu stavby samotné. Důležité přitom je, že tuto možnost nemá jen projektant na začátku, ale může s ní pracovat kdokoli, kdo to během životního cyklu stavby může potřebovat.

Uveďme si příklad informačního modelu pro účely stavebního a územního řízení. S využitím digitálního dvojčete stavby si budou moci orgány státní a veřejné správy jednoduše vytvořit svůj specifický pohled na digitální data a jednoduše z celkového modelu získat jen „svoje“ informace, které lze snadno porovnat, zda splňují zákonné požadavky. Například hasič si bude moci zobrazit prvky související s požární ochranou a stavbu rychleji a snadněji posoudit a tak dále. Právě tudy vede cesta k rychlému plně digitálnímu stavebnímu řízení, po kterém stavebníci v ČR volají již dlouho.

Následně zadavatel nechá zpracovat informační model pro provádění stavby, který poskytne stavební firmě, která ho bude moci plně využít pro plánování celé stavby. Klíčové je, že všechny vlastnosti jednotlivých stavebních prvků a dalších propojených informací nebude muset zadávat znovu, ale jednoduše si je zobrazí z informačního modelu. Bude tak možné některé činnosti částečně automatizovat. Rozpočtář si kupříkladu jednoduše zobrazí plochy všech stěn v budově, a tak bude moci mnohem přesněji vypočítat třeba potřebné náklady pro omítky. Elektrikáři si zobrazí veškeré elektrické prvky a rozvody, takže si bude moci jednoduše naplánovat svou práci. A takto bychom mohli postupovat dále. Zároveň se ale všechny změny, které během stavby vzniknou, zanesou průběžně do digitálního modelu.

Ale ani dokončením stavby neztrácí informační model svůj význam. Firma, která bude postavenou a užívanou stavbu spravovat, bude schopna, díky informacím uloženým v informačním modelu, efektivně plánovat potřebu údržby a tím snížit náklady na ni.

Náklady na vlastnictví

Parametr TCO, tedy celkové náklady na vlastnictví, je dnes naprostou samozřejmostí ve světě informačních technologií. Ve stavebnictví je to prozatím jinak. U většiny veřejných stavebních zakázek je nejdůležitějším parametrem nejnižší cena pořizované investice. Mnoho zadavatelů sice dobře ví, nebo aspoň tuší, že to není přístup nejprozíravější, ale najít jiné řešení je obtížné.

Chopíme-li se šance digitalizovat naše stavebnictví, můžeme i toto změnit. Jen se musíme od využití BIM pouze k tvorbě digitálního modelu posunout k tomu, abychom vytvářeli komplexní informační modely staveb včetně digitalizovaných procesů (Proces BIM), tak jak o tom byla řeč v minulých odstavcích. To nám totiž umožní zohlednit a v budoucnu i soutěžit na parametr LCC (Life Cycle Cost, tedy náklady životního cyklu stavby), který nám ukáže nejen kolik nás, jako vlastníka stavby, bude stát například postavení nějaké budovy, ale také kolik bude stát její údržba, jak často bude potřeba například vyměňovat okna či další prvky, a tak podobně. Budeme tedy znát celkové náklady od počátku, až do případné demolice stavby a jejich výši potom u jednotlivých nabídek porovnávat. Snadno se totiž může ukázat, že levnější stavba nás v následujících desetiletích vlastnictví vyjde pořádně draho.

Mysleme digitálně

Ať chceme nebo ne, čeká nás digitální budoucnost. V řadě oborů již běží digitální transformace na plné obrátky. Stavebnictví zatím tak trochu přešlapuje na místě. Zkušenosti i ze zahraničí ale potvrzují, že digitalizace je především cesta k efektivitě, tedy k větší ziskovosti a úspěchu na trhu. Inovativní firmy to již pochopily a touto cestou se již vydaly.

Digitalizace stavebnictví není nutnosti proto, že ho k tomu nutí zákon požadující využívání metody BIM, dokonce ani proto, že již záhy na ni budou připraveni veřejní dodavatelé. V řadě oborů už plně digitální fungování a myšlení není konkurenční výhodou, ale naprostou nutností k přežití na trhu. A v digitálním světě, který nyní přichází, to bude platit bez výjimky pro všechny.

-red-
s využitím zdroje Časopis Czech Industry (redakčně upraveno)

Přidejte komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*