Технологии информационного моделирования в строительной отрасли

Введение

Важную роль в эффективности строительного производства занимает инновационное управление строительными организациями. На данный момент ясно, что рационализировать процессы управление возможно за счет использования современного специализированного программного обеспечения и инноваций в руководстве. Строительная отрасль России демонстрирует эффективность, не смотря на внутренние и внешние проблемы, поэтому, чтобы качественно преодолеть все барьеры в отрасли необходимо научно-практическое обоснование новых методов управления, которые бы подходили большому количеству строительных организаций. При этом в изученных нормативных и научных источниках недостаточно освещен вопрос взаимосогласованного специализированного программного обеспечения и методов управления строительством [16]. Эффективность новых методов и моделей использования современного программного обеспечения в управлении строительством заключается в следующем:

— техническая эффективность: уменьшение рутинных операций при управлении, повышении степени формализации актов выдачи производственных задач и прием их исполнения на всех уровнях;

— экономичная эффективность: уменьшение производственных затрат за счет поточной организации производства на всех уровнях; уменьшение расходов за счет сокращение ошибок при передаче и обработке производственной информации;

— социальная эффективность: оптимизация затрат рабочего времени специалистов и улучшении условий их труда за счет повышения степени ответственности и дисциплинированности [1].

Данные статистической отчетности показывают, что в течение последних 5 лет объём строительного рынка с применением технологий информационного моделирования (ТИМ) значительно вырос. Рост строительной отрасли неизбежно приведет к увеличению темпов роста экономики страны в целом, и решит ряд социальных проблем [6,7].

По данным, представленным в отчете Центра компетенций по технологиям информационного моделирования и цифровизации в жилищном строительстве на июль 2023 г. [6], всего в Единой информационной системе жилищного строительства (ЕИСЖС) присутствует 3679 застройщиков, из которых 18% при строительстве объектов жилого назначения применяют ТИМ, также при оценке уровня применения ТИМ на этапах жизненного цикла объекта капитального строительства было выявлено, что 91% застройщиков использует их для проектирования, 39% - для строительства, 3% - для предпроектных работ и всего 2% - для эксплуатации (рисунок 1).

Рисунок 1 — Уровень применения ТИМ на этапах жизненного цикла объекта капитального строительства в 2023 г. (составлен авторами на основе данных Росстата)

По данным агентства маркетинговых исследований «ГидМаркет», которые были обнародованы в августе 2023 года объем российского рынка технологий информационного моделирования в 2022 году достиг 10,1 млрд. рублей, увеличившись на 14,4% в сравнении с 2021 годом (рисунок 2) [6].

Рисунок 2 — Динамика объёма рынка ТИМ в 2018 -2022 гг., млрд. руб. (составлен авторами [6])

В трудах зарубежных ученых были изучены и представлены различные проблемы внедрения технологий информационного моделирования в строительную отрасль, например, К. Халлен, М. Форсман, А. Эрикссон в ходе исследования выявили критические факторы, влияющие на использование ТИМ, а именно, взаимодействие между тремя подсистемами: человеком, технологией и организацией [10]; Р. Лейгони, А. Мотамеди в своём исследовании разработали процедуру повышения качества управления ТИМ и разработали необходимые инструменты для их внедрения в производственный процесс [12]; С. Дурдыев​, М. Ашур, С. Коннелли​, А. Махдияр изучили проблемы использования ТИМ на всех этапах жизненного цикла здания, выявили барьеры, связанные с затратами (как на программное обеспечение/оборудование BIM, так и на обучение), и предложили пути преодоления этих барьеров [9].

Исследования российских ученых: Е. Дорожкина рассмотрела и обосновала особенности взаимодействия участников строительства объектов транспортной инфраструктуры на этапе внедрения ТИМ [8], труды А. Волкова, П. Челышкова, Д. Лысенко посвящены изучению особенностей управления информацией при применении ТИM в строительстве [13,15]. Однако вопросы составления конкретного плана внедрения концепции ТИМ, с помощью комплексного подхода, направленного прежде всего на изменение процессов управления на предприятиях полного инвестиционно- строительного цикла с помощью технологий информационного моделирования на протяжении полного жизненного цикла строительного объекта, не были изучены в достаточной мере, что определило цель настоящего исследования – разработка стратегии внедрения ТИМ на каждом этапе развития технологий информационного моделирования. Авторами представлен метод инициации проектов строительства на основе применения ТИМ, который позволяет всесторонне оценить инвестиционный потенциал технологических решений, конкурентные преимущества уникального оборудование и его поставщика для принятия, обоснованного с позиции сбалансированности «инвестиции/риски» управленческого решения о реализации проекта и понижению коммерческих рисков.

Материалы и методы

Строительная отрасль имеет целый ряд системных, взаимосвязанных проблем и вызовов. Строительство считается достаточно неэффективным как в процессе, так и в предоставлении услуг, в виде конечных результатов, что приводит к увеличению сроков реализации, повышению затрат в строительстве и эксплуатации, снижению качества, уровня безопасности, экологичности. Технологии и управленческие подходы, используемые в отечественном строительстве, являются устаревшими и требуют инновационных решений [2].

Одной из самых первых ключевых задач, которая требует решения, является создание условий для преодоления нехватки информации в строительной отрасли. Это выражается в отсутствии полноты согласованных данных, что значительно усложняет решение проблем, сужает аналитические возможности для поиска и принятия стратегических решений и оценки их конечного эффекта, деформирует системность внедрения новых методов и технологий в отрасли в целом [14].

Системные процессы создания и обмена цифровой информацией о здании являются ключевым аспектом для повышения эффективности и качества строительной отрасли. Благодаря моделированию и управлению информацией о застройке, можно повысить функциональность и качество процессов управления объектом в течение всего жизненного цикла, снижая затраты на проектирование, строительство и достичь оптимизации ключевых показателей проекта (стоимость, эффективность строительства, качество, влияние на окружающую среду и т. д.) [3, 11].

Внедрение информационного моделирования предоставляет техническую возможность для перехода от традиционного процесса управления информацией к созданию экспертных моделей для оптимизации ключевых показателей проекта на основе надежных, согласованных данных, способствуя созданию необходимых условий для дальнейшего перехода к принципам управления жизненным циклом объектов строительства.

Использование ТИM позволит увеличить прозрачность инвестиционно-строительных процессов, предсказуемость результатов, создаст определенные условия для переосмысления, совершенствования или упрощения существующих регулятивных нормативно-правовой базы, характера контрактных соглашений [3-5].

Таким образом, формируя и используя единое информационное поле, внедряя и применяя технологии и подходы ТИM, строительство получает возможность существенно уменьшить негативные последствия, вызванные общей фрагментацией отрасли. Стандартизация, унифицированность цифровых процессов и единые "правила игры" позволят больше и качественнее интегрировать малые и средние предприятия к инвестиционно-строительной деятельности, улучшить их эффективность взаимодействие с заказчиком, за счет создания более прозрачных и согласованных механизмов обмена, управления информацией в течение жизненного цикла объекта.

Для достижения поставленной цели в процессе исследования использованы общенаучные и специальные методы научного познания. Методологической основой статьи стал диалектический метод с помощью, которого выяснена сущность и содержание технологий информационного моделирования, так же исследование основывается на использовании системного подхода, который заключается в комплексном исследовании механизмов внедрения ТИМ в строительную отрасль и абстрактно-логический-для обобщения теоретических положений, установления причинно-следственных связей и формирование выводов и предложений.

Результаты

Внедрение технологий информационного моделирования требует большого количества ресурсов, в том числе финансовых. Для эффективной реализации концепции внедрения технологий информационного моделирования предполагается следующая стратегия: на первом этапе запускаются пилотные проекты, на которых отрабатывается механизм работы, на следующий проект распространяется опыт и запускаются пилотные проекты для дальнейшего внедрения [2].

Принципиально процесс внедрения и применения технологий информационного моделирования в строительную отрасль можно распределить на следующие составляющие (рисунок 3):

1. I этап — внедрение ТИМ в строительство, начав с использования ТИМ на уровне 0 и переходить к уровню 1 по завершению I этапа. В результате предоставить свободную возможность использования ТИМ на объектах частного и государственного заказа. На этом этапе необходимо начать обучение заказу, проектированию и экспертизы с помощью ТИМ. На I этап целесообразно начинать выполнять пилотные проекты в проектных и экспертных организациях.

2. II этап — развитие ТИМ до уровня 2. На этом уровне возникают первые барьеры в виде обязательного использования ТИМ на объектах государственного заказ. Также на этом этапе должно проводиться обучение строителей с помощью ТИМ. Во время II этапа происходит распространение опыта этапа I на широкий круг государственных заказчиков, экспертных и проектных организаций. Выполняются пилотные проекты с привлечением строительных организаций.

3. III этап — развитие ТИМ до уровня 3. На этом уровне происходит усиление барьеров для обязательного использования ТИМ на объектах государственного заказа. Проходит обучение для эксплуатации зданий с помощью ТИМ. В начале III этапа планируется создание достаточного количества проектов с использованием ТИМ, прошедших экспертизу. На этом этапе запускаются пилотные проекты с эксплуатационными организациями.

4. IV этап — обязательное использования ТИМ на объектах государственного заказа и рассматривается необходимость установления барьеров для частного заказа. На IV этапе проекты с использование ТИМ распространяются на этапы жизненного цикла зданий включая эксплуатацию.

Рисунок 3 — Составляющие элементы внедрения технологий информационного моделирования (составлен авторами)

Учитывая все этапы внедрения ТИМ, становится ясно, что процесс внедрения технологий требует большого объема работы. Поэтому важно понимать невозможность стремительного движения по всем необходимым направление сразу, а также необходимо осознание постепенного процесса пошаговых изменений на каждом этапе.

Заключение

Таким образом, актуальным и важным направлением в современной строительной отрасли является внедрение ТИМ. ТИМ позволяет анализировать, визуализировать и управлять строительным процессом на всех его этапах. Возможность общаться и сотрудничать со всеми участниками строительного проекта на основе централизованной информационной модели является ключевой особенностью технологий. Это помогает повысить точность проектирования, уменьшить количество конфликтов и ошибок на этапе строительства, а также позволяет проводить виртуальное моделирование и анализ эффективности решений. Успешное внедрение ТИМ в строительной отрасли открывает возможности для повышения экономической эффективности за счет повышения производительности труда, снижения затрат на ресурсы и материалы, а также повышения качества и безопасности строительства. Это также способствует повышению эффективности строительных проектов, обеспечивая соответствие стандартам и снижая риск ошибок. Кроме того, использование ТИM помогает улучшить качество зданий и оптимизировать использование ресурсов, что может помочь снизить негативное воздействие на окружающую среду. На самом деле, ТИM является важным фактором общей экономической эффективности благодаря такому комплексному подходу к управлению строительными проектами.

Анализ мирового опыта, в частности Германии, показал, что для внедрения и развития ТИМ обычно создавались сообщества, которые служат инструментом по продвижению и внедрению информационных технологий. Логической формулой для создания общей платформы с продвижение ТИМ, было бы привлечение к нему представителей всех заинтересованных сторон с равным правом голоса: государства, бизнеса, общественности. Для эффективной реализации концепции предлагается создание сообщества на срок необходим для достаточной интеграции ТИМ в строительную отрасль. Привлечение к организации представителей всех заинтересованных сторон необходимо для: формирования общего видения реализации технологий, консолидации усилий, понимания всего спектра проблем с внедрением, распределение функций и ответственности между заинтересованными сторонами для решения этих проблем, создания мощной экспертной площадки, регулярного проведения межсекторального диалога (государство-бизнес-общественность), прозрачности процесса внедрения, совместной разработки стратегических документов, проведение мероприятий по популяризации использование ТИМ, содействие созданию образовательных программ и курсов для обучения ТИМ, привлечению финансовых ресурсов для внедрение технологий, регулярном исследовании состояния внедрения ТИМ и связанных с этим процессов.