Úvod
Střetáváme se s přibývajícími informacemi o digitalizaci stavebnictví, často ve spojení s pojmy Stavebnictví 4.0 a Průmysl 4.0. Digitalizace je obvykle zjednodušeně prezentována jako aplikace informačních technologií ve stavebnictví. Průmysl 4.0 však předpokládá, že technologická centra by měla výrobní procesy už nejen realizovat, ale i samostatně řídit na základě vlastních zjištění a rozhodnutí, uvažuje o využití principů interoperability mezi procesory
operátory, digitální diagnostice, komunikací a zpracováním informací v síti, samostatném provádění rizikových operací a nakonec i decentralizovaném rozhodováním operátorů – robotů – až k aplikaci umělé inteligence.
Stavebnictví z podstaty a podmínek navrhování a realizace produktu, stavby, oproti široce digitalizovanému průmyslu významně zaostává v produktivitě.
Jedna z cest ke zvýšení produktivity je právě digitalizace, kterou stavebnictví v porovnání s jinými obory ekonomiky využívá velmi málo, méně už jen zemědělství a rybářství. Z toho důvodu je nutné ve stavebnictví nalézt a zavádět vhodné digitální aplikace pro celý životní cyklus staveb. Ty převládající se obvykle označují jako BIM, informační modely stavby. V současné době nejsou k dispozici jiné komplexnější soubory informací potřebné k navrhování, přípravě, realizaci i řízení a údržbě stavby. Navrhování a projektování má za sebou už bohatou historii digitálních technologií na rozdíl od realizace a provozování budov, kde se vhodné technologie objevují méně. Solitérní aplikace mají významná omezení, která překonává komplexní prostředí BIM, jež dovoluje vzájemné propojení účastníků a programů v prostředí založeném na spolupráci a koordinaci činností účastníků stavebního projektu na sdílených podkladech v reálném čase. Propojené a sdílené informace významně zvyšují efektivitu v celém životním cyklu stavby. Současně se ověřují technologie trvalého získávání informací pro diagnostiku a řízení provozu stavby senzory v konstrukcích, ověřují se také možnosti robotizace vhodných výrobních procesů, ale samostatné autonomně řízené činnosti s vlastním rozhodováním výrobních prostředků jsou ještě vzdálené. Porovnání produktivity digitalizovaného průmyslu se stagnující stavební produktivitou je deprimující, i když je zřejmé, že rozdíl je výrazně posilován zásadními odlišnostmi odvětví a nesrovnatelně horšími podmínkami stavební výroby oproti velkosériové výrobě v chráněném prostředí. Stavby jsou unikátním produktem na zakázku s různými technologiemi a vše je vystaveno klimatu v nechráněném prostředí. Stavba je pevně spojena se zemí a technologie se musí přizpůsobit. Nepříznivé výrobní podmínky nelze obejít, proto je nutné vyhledávat vhodné návrhy a kvalitní realizaci. Dostatečná příprava, dostupnost informací, kooperace a koordinace činností může omezit velkou část rizik spojených se stavebními projekty ve spojení s digitalizací uvedených operací. Rozvoj digitalizace dokládá nejen rostoucí počet připravovaných i realizovaných projektů s využitím BIM, ale i přijaté usnesení vlády ČR č. 682 z 25. září 2017 o koncepci zavádění metody BIM v ČR.
V návaznosti na toto rozhodnutí je pro úspěšné využívání BIM modelů v praxi nutné připravit metodiky, které přehledně, stručně a jednoznačně charakterizují podmínky a předpoklady využití technologie BIM a připraví potřebné výstupy jako základ praktického a efektivního využívání BIM modelů ve stavebních projektech. Metodiky v současné době vznikají na Státním fondu dopravní infrastruktury a měly by být vydány do konce roku 2018, později s rozšířením i pro oblast pozemních staveb. Metodiky by měly usnadnit aplikace BIM prostředí do stavebnictví.
Co je to BIM model
Pro objasnění základních otázek je možná vymezit téma negativně – co model BIM není. Není to 3D model (ač si to mnoho lidí myslí). Co tedy BIM model je? Americká komise pro standardizaci BIM užívá následující definici: Informační model stavby (BIM model) je digitální reprezentace fyzických a funkčních charakteristik prostoru, stavby, vybavení. BIM je sdílený znalostní zdroj informací o stavbě vytvářející spolehlivý základ pro rozhodování během životního cyklu stavby; který je definován od nejčasnějšího počátku (záměru) stavby až po její demolici. (1) BIM model je tedy soustředěním digitalizovaných informací o procesech životního cyklu stavby v databázové formě do jednoho dostupného místa pro příslušné aktivity účastníků stavebního projektu. Často se také popisuje jako n-D model, kde dimenze modelu představují skupiny informací, počínaje 3D modelem jako geometrické podobě stavby.
BIM model jsou tedy strukturované, přesné, stále aktualizované projektové informace umístěné na dostupném místě, kde je možné je nejen nalézt, ale také s nimi pracovat společně s ostatními účastníky projektu. Z toho důvodu všechny informace musí mít přesnou, neměnnou strukturu a formu zápisu, pro práci s nimi musí platit striktní pravidla akceptovaná účastníky projektu.
Očekávání a rizika spojená s BIM modelem
Obecným problémem nových technologií, tedy i BIM, jsou očekávání, že jednoduše, rychle a téměř bezchybně odstraní nedostatky dosavadních postupů. U BIM modelů jsou tyto naděje zesilovány prezentacemi vývojářů, vizualizacemi architektů a projektantů i výrobců stavebních produktů, kteří chtějí své produkci zajistit odbyt i po nástupu digitalizace. Tyto PR výstupy předkládají pozitivní závěry, ale nezachycují složitou cestu k prezentovaným výsledkům. Skutečně provedených staveb využívajících BIM modely je oproti klasicky realizované výstavbě stále málo i ve světovém, natož středoevropském prostředí. Nejen ČR, ale Německo a Rakousko s využíváním BIM teprve začínají a ověřují je na pilotních projektech. Očekávání každý spojuje s vyšší efektivitou – kratší přípravou a realizací, méně poruchovým provozem, lepšími ekonomickými výsledky. Naplnění této vize přímo souvisí s kvalitou BIM modelu.
Dynamický dostupný model – předpoklad efektivity BIM
Základním předpokladem efektivního využívání BIM modelu je jeho dynamické využívání zachycující postupný vývoj modelu a stavby během životního cyklu. Takový model vyžaduje dostupnost, sdílení, výměnu informací a spolupráci mezi účastníky, paralelní operace a ukládání informací. Bez těchto možností, zajištěných správcem modelu, efektivita zpracování a využívání modelu prudce klesá, investice do něj vložené se nemusejí vrátit. Efektivní BIM model musí být dynamický, rozvíjející se podle postupu modelování, výstavby a využívání, provozu budovy. Současně musí být výpočetně zvládnutelný. Z toho důvodu má model obsahovat informace pouze nezbytně nutné, nikoliv všechny technicky možné.
Požadavky správců, aby model obsahoval „veškeré“ popisné informace, které nejsou pro aplikační využívání modelu při přípravě a realizaci nezbytně nutné, se objevují v ČR už nyní. Umístit „všechny“ informace do modelu je sice technicky možné, ale jejich rozsah může model ochromit nadměrnými požadavky na výpočetní, přepravní a úložnou kapacitu aplikací i HW. Tyto informace, obvykle v textové nebo tabulkové formě, nemají přímé vazby na přípravu a realizaci, proto nejsou v počátečních fázích projektu, při přípravě a realizaci nezbytné. Lze je k modelu připojit nezávisle později. Je proto potřebné na počátku stanovit jen takový rozsah informací, který je nezbytný pro aplikace dané fáze projektu.
Podmínky úspěšného využívání modelu
Naplnění předpokladů a podmínek efektivní práce s digitálním komplexním modelem sjednocujícím dosud samostatné výstupy vytvořeným z prvků propojených vazbami do komplexní podoby vyžaduje změny přístupu a přizpůsobení aktivit účastníků cílům projektu, podobně jako to vyžadoval přechod z ručního kreslení na počítače. Dosažení potřebného stavu je podmíněno partnerskou kompetencí, kooperací a koordinací činností, protože jde o přímou on-line spolupráci více subjektů ve společném prostředí. Nenaplnění těchto podmínek a předpokladů je závažným rizikem pro cíle projektu BIM.
Kvalita stavby a BIM model
Je-li kvalita (jakost) (1) stupněm naplnění požadavků souborem inherentních (vnitřně obsažených) charakteristik (objektu) (2), pak kvalita návrhu (modelu), vyspělost řešení i jeho realizace zůstávají dále na investorech, projektantech, zhotovitelích a postupech, které volí k naplnění požadavků definovaných navrhovaným a realizovaným řešením stavby. K výrazům kvalita/jakost se váže vysvětlivka: Kvalita je v českém jazyce považována za synonymum pro jakost. Jakost však vyjadřuje měřitelnou hodnotu vznikající porovnáním s etalonem jakosti, který vytváří srovnávací rovinu (je jako, jakost). Jakost je také jediný výraz označující kvalitativní úroveň v základním právním předpisu, občanském zákonu č. 86/2012 Sb. Výraz kvalita tento zákon nezná. Kvalita stavby úzce souvisí se způsoby užívání a údržby během její životnosti. Definice pak může být tato: Kvalita stavby je míra naplnění stanovených požadavků při předpokládaném namáhání a vhodné údržbě, dosahovaná s potřebnou spolehlivostí po stanovenou dobu.
S potřebnou kvalitou, jakostí souvisí a je nutná jednoznačná definice požadavků. Důležitost požadavku pro kvalitu je podpořena jeho definicí v normě ČSN EN ISO 9000:2016: Potřeba nebo očekávání, která jsou stanovena, obecně se předpokládají (jedná se o zvyklost nebo běžnou praxi organizace, zákazníků a jiných zainteresovaných stran), anebo jsou závazná.
Reálným problémem je jen velmi omezená schopnost i technické veřejnosti rozhodující požadavky a jejich parametry definovat, ačkoliv kvalita, jakost je jimi podmíněna a v nich jednoznačně obsažena (pro hodnocení kvality musíme nutně vědět, co chceme!). Pokud není investor ani ve spolupráci s projektantem schopen definovat požadavky, nemůže předpokládat jejich splnění, jeho očekávání kvality nemůže být naplněno. Včasná a správná definice požadavků a jejich parametrů je předpokladem výsledné kvality díla.
Pro kvalitu stavby musí investor nejprve stanovit rozhodující aspekty kvality (např. nízkoenergetický standard, metodiku hodnocení LEED a požadovaný stupeň aj.) a pak řídit postupy vedoucí k jejich naplnění během přípravy, navrhování i realizace a provozu stavby. Řízení kvality projektu je v běžné dokumentaci složitý úkol, řešení je obsaženo v grafickém vyjádření (výkresy), a souběžně v dalších dokumentech, ve výpočtech, návrhových a ověřovacích, výpočetních a simulačních postupech, ve specifikacích a jejich souladu s výběry výrobků a materiálů pro zabudování, ve shodě celkového řešení s omezujícími místními a jinými podmínkami (stavební povolení). Řízení kvality je složitý, komplikovaný proces vyžadující během návrhu a realizace, ale především při obvyklých častých změnách projektu detailní orientaci v celé dokumentaci, doplňujících informacích a jejich vzájemnou koordinaci.
BIM model zefektivňuje tyto značně složité procesy dosažitelností a zjednodušením toku aktuálních informací, schvalovacích procesů, systematickým záznamem informací v modelu, kontrolou koordinace (clash detection), omezováním neproduktivních činností všech účastníků. Digitální technologie již v současnosti umožňují na základě okrajových podmínek navrhnout koncept i dílčí technická řešení, stále je však nutné tyto návrhy podrobit technickému a technologickému posouzení. Technologie BIM účinně a rychle zprostředkuje potřebný komplexní pohled na aspekty a parametry návrhu, realizace i provozu.
Kvalita stavby je vždy závislá na kvalitě návrhu, tedy na kvalitě BIM modelu. Ta je spojena s přesností tvarovou (geometrickou), popisnou (informační) a souladem navrhovaných řešení i zvolených postupů se stanovenými požadavky. Přesnost, tj. úplnost a správnost obou skupin informací (3D i popisných), je zásadní pro plné využití modelu ve všech potřebných a přepokládaných aplikacích.
BIM model představuje systémový přístup a systémové řešení stavebního projektu, zachycuje a zobrazuje prvky a vazby, jejich funkční propojení ve virtuálním modelu, digitálním dvojčeti stavby vznikajícím při navrhování, modelování konstrukcí, při realizaci, provozu a jejich změnách. Umožňuje racionální přípravu postupu výstavby včetně ověřování správnosti průběhu virtuální realizací. Model skutečného provedení (BIM As Built Model), aktualizovaný během realizace zapracováním změn a informací o zabudovaných prvcích, je výrazně přesnější než dosavadní DSPS, a proto může být základem pro efektivní řízení provozu stavby, pro facility management (FM).
BIM model dostupný ve společném datovém prostředí (CDE – Common Data Environment) umožňuje pracovat vždy s aktuálními, pravdivými informacemi. Tato dostupnost umožňuje kooperaci účastníků a koordinaci jejich činností, aktualizace modelu – práci s aktuálně platnými podklady. CDE také dovoluje účastníkům potřebnou komunikaci nad projektem.
Požadavky na BIM model
BIM model dovoluje přesně zpracovat a zachytit záměr, generovat PD i zaznamenat hotovou a provozovanou stavbu. Efektivní je však jen tehdy, zachycuje-li potřebné informace obdobně jako skutečné prvky stavby. Je proto nutné, aby byl vytvářen ze stejných prvků (konstrukční díly, sestavy, výrobky) stejným postupem jako stavba. Běžné požadavky na BIM model a jeho funkce se vyvíjejí podle fáze projektu a role účastníků. Architekt požaduje lepší zpodobnění a prezentaci, projektant zjednodušení projektových postupů, zhotovitel přehlednější zobrazení a dosažitelnější informace, provozovatel dostupnost dokladů zabudovaných prvků a provozních informací pro řízení a údržbu. Naplnit tak široká očekávání mohou jen správně a včas definované požadavky, vhodně zvolené prvky a postupy práce i výstupy z aplikací obsažené v modelu.
Je-li základním požadavkem kvalita provozu (bezchybnost a dlouhodobost provozních parametrů), protože více než 70 % nákladů je v průběhu životnosti stavby vynaloženo na provoz, pak jsou pro zpracování kvalitního BIM modelu rozhodující požadavky provozu a udržování stavby, facility managementu transformované do technického a realizačního řešení. Tyto požadavky je nutné definovat na počátku projektu jako podklad pro navrhování. Požadavky musí reagovat na změny během životního cyklu a být aktuální během existence modelu. Model je dovoluje účinně promítat do návrhu, realizace a řízení stavby a zajistit tak požadovanou kvalitu po celou dobu životního cyklu souladem inherentních vlastností produktu s určenými požadavky.
3D model a jeho funkce – geometrie a lokace informací
Geometrický 3D model stavby není BIM modelem, jak se mnohdy zjednodušeně uvádí. Je jeho základem, který zachycuje geometrii konstrukce a tvar stavby modelovaný ze základních prvků, kostru, na jejíž prvky jsou připojeny popisné informace tak, aby je všichni účastníci projektu mohli využívat. Tato jednoznačná informační lokace odstraňuje hledání informací v další dokumentaci, ve specifikacích a výkazech, zrychluje a zpřesňuje tak práci. Popisné informace připojené k základním prvkům slouží návrhovým, ověřovacím, simulačním, přípravným, realizačním a provozním aplikacím. Jediným rozdílem od skutečnosti by mělo být jejich virtuální zachycení. Jejich databázové uspořádání vyžaduje striktní systém struktury a zápisu.
Základní prvky modelu
Pro využitelnost modelu k další práci v aplikacích musí být potřebné informace (např. kvalita betonu, součinitel tepelné vodivosti, výkon, datum instalace, plánované revize aj.) připojeny k základním prvkům modelu, obvykle korespondujícím se základními konstrukčními prvky a jejich reálnými vlastnostmi. Při jiném uspořádání informací model v aplikacích nebude funkční, nepřinese očekávaná zlepšení, naopak běžné operace se stanou složitějšími, až nemožnými.
Základní prvky jsou proto nejčastěji konstrukční prvky, elementy (části zemního tělesa, stěny, desky aj.), které vytvářejí konstrukci, stavbu i 3D model. Nesou specifické, pouze jim náležející informace (výměry, materiálové specifikace, výrobní, dodací údaje aj.) potřebné pro návrhové, kontrolní, přípravné operace s modelem v aplikacích BIM (pro navrhování konstrukcí, simulace, časové plánování, oceňování) a pro využití modelu pro FM (řízení provozu, záruční doby výrobků, plánování kontrol a oprav aj.).
Složitější konstrukce sestávající z několika částí – prvků, např. obvodovou stěnu nebo podlahu budovy je proto nutné modelovat ze správně strukturovaných, základních, oddělených prvků (nejprve nosná konstrukce, později další vrstvy – izolace, povrchy) postupně tak, jak vznikají na stavbě, ne vcelku jako složený prvek – konstrukci spojující nosnou konstrukci a vrstvy v konečný celek. Složený prvek problematicky ponese specifické informace jednotlivých komponent, zamezí využití aplikací BIM (výpočty stavební fyziky, výkazy výměr, simulace, časové plánování, provoz aj.).
Vhodná struktura základních prvků je proto výchozí, mimořádně důležitou podmínkou pro kvalitní, přesný a efektivní BIM model využitelný napříč aplikacemi.
Struktura základních prvků
Vhodně zvolená struktura základních prvků modelu podmiňuje úspěšnou práci s modelem, propojuje aplikace v prostředí BIM a je i komunikačním jazykem stavby pro účastníky projektu od autora konceptu po facility managera řídícího provoz stavby. Základní prvek lokalizuje své specifické popisné informace polohou ve 3D modelu.
Pro potřebné stále širší využití základních prvků v aplikacích BIM se osvědčuje technologické členění prvků podle jeho typu (stěna, deska) a materiálu (železobeton, keramické tvarovky), které dovoluje správné a snadné zpracování výkazu výměr (včetně načítání objemů shodných typů prvků a druhu materiálů) pro následné ocenění, kalkulaci nákladů, propojení na časové plánování a postup výstavby, následně i pro funkce FM.
Používaný popis prvku vyžaduje jednoduchá pravidla zápisu, syntaxi (PDT – Product Data Template), dobře využitelná k orientaci ve struktuře a značení prvků, zaměřená na orientaci v projektu, jednoznačné syntaxové označení a strukturovaný seznam informací (parametrů) vázaných k jednotlivým prvkům. Kódové označení (syntaxe) musí také umožnit jednoduchý převod mezi současnými popisnými systémy (třídníky) a zápis přímo do výkresu, který bude i nadále jednoduše srozumitelný tak, aby byla zachována kontinuita informací mezi modelem (3D), 2D dokumentací a nově zaváděnými systémy.
Struktura prvků a souvisejících informací má respektovat místní technické zvyklosti založené na lokálních požadavcích na stavby, jejich prvky a používané výrobky.
Komplexní požadavky
Má-li BIM model přinášet očekávaná zlepšení – zefektivnění práce, omezení ztrát informací v procesech přípravy a provozu stavby, musí být požadavky na model včas a správně definovány v souladu s požadavky FM (řízení provozu a užívání stavby), resp. s návrhovými požadavky na konstrukce a části staveb při respektování stanovených návrhových parametrů podle platných místních předpisů a relevantních technických norem. Parametry získané návrhovými postupy jsou pak základem pro volbu materiálů a výrobků při realizaci.
Zásady funkční koncepce modelu * Funkční model BIM (n-D) pro přípravu, realizaci a provoz stavby musí být co nejpřesnějším virtuálním zobrazením stavby.
* Pro modelování a využití aplikací BIM je optimální využívat základní prvky podle dohodnuté (obvykle technologické) struktury se správnou syntaxí zapsaných parametrů.
* Tvorba modelu předchází správnému postupu výstavby – kvalitní návrh zobrazuje, modeluje správnou technologii výstavby.
* Určujícími požadavky pro tvorbu modelu BIM je způsobilost realizované stavby prostřednictvím návrhových a realizačních požadavků (parametrů v souladu s platnými předpisy a normami) naplnit požadavky kvalitního provozu (FM).
Podmínky a předpoklady efektivního využívání BIM modelu
Požadovaná efektivita užívání BIM modelu závisí na kvalitě, správnosti požadavků a podkladů. BIM model založený na kompetenci, kooperaci a koordinaci (3K) dovoluje, pokud jsou požadavky a zásady práce s modelem dodržovány, současné nedostatky a chyby výrazně omezovat. Při společné koordinované práci projektanta, zhotovitele a provozovatele je možné ve velmi krátké době vyhledat dostupná řešení, zpracovat je, schválit a na stavbě realizovat. Pro potřebnou kvalitu modelu je nutné postupovat podle ověřených pravidel práce (metodik) a využívat osvědčené postupy řešení možných situací. Základním předpokladem je uzavření adekvátních smluvních vztahů mezi účastníky projektu nejlépe podle uznávaných mezinárodních standardů (FIDIC, RIBA, VOB) a jejich transformace do protokolu BIM, dále zřízení společného datové prostředí pro ukládání dat a komunikaci (CDE), zpracování a zavedení prováděcího plánu BIM (BEP – BIM Execution Plan) a dohoda o datovém standardu.
Smluvní podmínky – FIDIC a protokol BIM
Pokud má být dosažena potřebná míra kooperace a koordinace podmíněná potřebnou kompetencí subjektů v projektu a účinným řešením provozních situací, musí být zakotvena v adekvátních smluvních vztazích založených na spolupráci kompetentních účastníků.
Základem pro vyvážené smluvní vztahy jsou vzory smluvních dokumentů (např. knihy FIDIC, viz http://www.cace.cz/fidic-publikace.php), které již v současnosti zohledňují podmínky potřebné pro zajištění projektů BIM. Pro obvyklé případy, tedy zhotovení díla podle projektové dokumentace objednatele, je určena červená kniha, pro zhotovení díla podle projektové dokumentace zhotovitele (D&B) pak žlutá kniha FIDIC.
Součástí smluvního zajištění je protokol BIM, který je přílohou smlouvy a shrnuje přehledně smluvní ujednání. Slouží jako podpora koordinace a kooperace účastníků stavebního projektu BIM, zavádí společné standardy, zásady spolupráce a pracovní metody. Přílohou protokolu BIM je přehled dodávek BIM modelů a informační požadavky. Protokol BIM musí být vždy pečlivě připraven pro účely konkrétní zakázky. Informační požadavky vycházející z potřeb a podmínek projektu definují způsob zpracování modelu.
Protokol BIM definuje povinnosti členů projektového týmu při dodávkách určených částí prací nebo služeb pro BIM model a společné datové prostředí (CDE). Definuje informační modely dodavatele, specifické povinnosti, závazky a omezení související s modelem BIM. Věnuje se i otázkám duševního vlastnictví k modelu.
Všichni účastníci projektu BIM musí připojit protokol BIM k dodavatelským smlouvám tak, aby všechny subjekty mohly uplatňovat společné standardy. Zahrnuje ustanovení informačního manažera, koordinátora BIM a správce informací a přiřazuje povinnosti a odpovědnosti zástupců objednatele i dodavatele v projektu BIM.
Společné datové prostředí – CDE
Pro efektivní spolupráci, dostupnost, komunikaci, jednoznačnost, validaci, vyhledávání informací a bezpečnost dat v modelu je potřebné využívat společné datové prostředí (CDE – Common Data Environment) umožňující sdílení informací o projektu, jeho systematické strukturované ukládání a přístup k souborům. Práce v CDE zefektivňuje správu informací, podporuje procesní řízení, zjednodušuje a urychluje spolupráci, přiřazuje odpovědnosti, automatizuje správu informací, využívá centrální úložiště dat, ulehčuje vyhledávání i uvnitř dokumentů, dovoluje integraci se stávajícími systémy DMS a umožňuje ověřovat informační procesy. CDE podporuje i využívání otevřených formátů (ifc – Industry Foundation Classes – datový formát umožňující jejich výměnu mezi SW rodinami, např. Autodesk x Graphisoft) dovolujících komunikaci mezi různými softwarovými rodinami.
Bez vhodného, funkčního a snadnou ovladatelného (praktická zkušenost potvrdila, že v provozu se nejlépe osvědčilo jednoduché ovládání na tři kliky) CDE obsahujícího úložiště dat a komunikačního klienta nelze BIM model rozvíjet a spravovat, využívat aplikace a sdílet ho mezi účastníky projektu.
Prováděcí plán pro BIM – BEP
Před zahájením prací na modelu je nutné uzavřít smluvní ujednání o přípravě BIM modelu a současně anebo v následující etapě (podle dodavatelského modelu) i smlouvu se zhotovitelem stavby na využití BIM modelu. Smlouva by měla také zahrnout způsob spravování, aktualizace modelu během realizace a rovněž definovat požadavky na BIM model pro předání. To je smyslem BEP (BIM Execution Plan). Obsahem prováděcího plánu BIM (tzv. BEP) je jednoznačné definování činností a operací ve stanovém organizačním schématu podle platného postupu prací stavebního projektu tak, aby jejich výsledkem byly požadované výstupy (dokumenty, podklady, postup) v každé fázi přípravy a realizace připravené v koordinované kooperaci účastníků. Definované procesy, postupy činností jsou obecné pro modelování (zpracování BIM modelu), aplikaci při realizaci a využívání za provozu stavby, a to pro jakoukoliv stavbu, postup realizace i užívání stavby, včetně specifických zvyklostí. Rozdíly mohou nastat pouze v rozsahu požadavků na model, postupy modelování a v požadovaných výstupech. Při tvorbě BIM modelu je nutné postupovat systematicky v každé fázi projektu, v každé pozici i profesi. Výstupy jsou podkladem pro navazující činnosti v životním cyklu (modelování, realizaci, užívání, správě a údržbě) stavby. Z toho důvodu musí mít vstupy i výstupy z jednotlivých procesů dohodnuté formáty a strukturu dat zaručující vzájemnou kompatibilitu. Požadavky na data jsou obsažena v datovém standardu. Kompatibilita vstupních i výstupních dat z procesů a kontrola jejich konformity, validace jsou zásadními požadavky pro práci s informačním modelem. Definování využívaných formátů a struktur dat vycházejících z požadavků datového standardu jsou jednou z částí BEP.
Účelem BEP je shrnutí základních informací o činnostech při tvorbě a práci s modelem BIM v jednotlivých fázích životního cyklu stavby. Zpřehledňuje osoby, odpovědnosti, organizaci, procesy a vazby projektu, definuje data informací a způsob sdílení – naplňuje požadavek na kompetentní, koordinované a včasné informační procesy k efektivnímu řízení prací zaměřenému na cíl a výsledek. Omezuje vliv nekorektních podkladů, informací a postupů negativně ovlivňujících postupy a výsledky projektu. BEP je základním dokumentem, šablonou zachycující cíle a výstupy projektu, procesní schémata realizace, výměnu informací při realizaci projektu a definuje informační prostředí. Přehledně shrnuje odpovědné osoby podle uzavřených smluv, dohodnuté formáty dat, typ společného datového prostředí (CDE) využívané pro daný projekt a výstupy z jednotlivých činností, včetně formátů a struktur. BEP je nutné začít připravovat ihned po rozhodnutí stavební projekt připravovat a provádět jako informační BIM model, tedy i pro projektové práce.
Požadavky na datový standard
Datový standard musí umožňovat zachycení nezbytných informací základního prvku 3D modelu. Sestává z grafických a negrafických popisných informací kompatibilních s prostředím BIM modelu, které je databázového charakteru. Z toho důvodu datový standard musí stanovit jednoznačná pravidla struktury informací a formy jejich zápisu, syntaxe. Datový standard použitý v modelu musí vyhovovat aplikacím BIM a musí respektovat: * strukturu základních prvků využitelnou pro modelování podle technologického členění a postupu; * syntaxi zápisu informací.
Jakákoliv odchylka ve struktuře a formátu oproti standardu informaci diskvalifikuje pro využití v modelu, taková informace je nepoužitelná. Tento striktní požadavek platí jak pro základní konstrukční prvky vznikající nejprve virtuálně modelováním a následně reálně na stavbě, tak pro průmyslové výrobky zabudovávané do stavby. Výrobky jsou obvykle obsaženy ve výrobkových knihovnách, které, pokud jsou správně připraveny, formátovány a výrobky do nich vloženy, tak umožňují využívat výrobkové informace podle stanoveného datového standardu v celém rozsahu BIM modelu. Grafická část informací umožňuje potřebné zobrazení v modelu podle stupně projektové dokumentace s možností definování podrobností uvedení modelu LoD (Level of Development). Stupeň podrobnosti grafických informací stanovuje protokol BIM a BEP.
Popisná, negrafická část informací zachycuje data základních prvků 3D modelu tak, aby byly použitelné pro návrhové, simulační, realizační, provozní a další aplikace v životním cyklu stavby.
Při přípravě výrobkových knihoven je nutné využít takový datový standard, který není strukturou dat v konfliktu s ustanovením zákona o zadávání veřejných zakázek č. 134/2016 Sb. (§89, odst. 5), tedy uvádí jen základní data a nezvýhodňuje určité dodavatele nebo výrobky. Informace o výrobcích vztažené k obecným technickým podmínkám jsou popsány v dílčích formulářích PDT (Product Data Templates), které neobsahují přímé ani nepřímé odkazy na výrobky, dodavatele, patenty, užitné a průmyslové vzory, ochranné známky nebo označení původu. Při zpracování datového standardu je nutné dodržovat zásadu, že data modelu musí obsahovat jen nezbytné, nikoliv všechny technicky možné informace. Zahlcení modelu zbytečnými daty bez využití v přípravě a realizaci může vést k jeho výpočetní nezvládnutelnosti.
Shrnutí podmínek pro úspěšné nasazení BIM
Úspěšnost a efektivita BIM modelu je založena na jeho dynamických možnostech dovolujících zpracovávat, zaznamenávat, sdílet, schvalovat model (a mít vždy přístupnou platnou projektovou dokumentaci) v souladu s tím, jak se model a stavba vyvíjejí a mění.
Pro konečnou kvalitu stavby je kvalita modelu a podmínek pro práci s ním nutnou, ale ne postačující podmínkou. Potřebnou kvalitu prací na staveništi, tedy převedení virtuální stavby do skutečnosti, nelze pominout. Bez kvality realizace kvalita modelu pro kvalitu stavby nedostačuje. Výsledná kvalita produktu vyžaduje naplnění všech kvalitativních podmínek, je konjunktivní. Základem jsou jednoznačně definované požadavky na stavbu i na BIM model. Jejich naplňování lze ověřovat simulacemi virtuální realizace v modelu bez nutnosti konstrukce stavět, v případě chyby znovu navrhovat, bourat a opět provádět. Proto je nutné, aby při modelování virtuálního modelu byly využívány stejné základní konstrukční prvky stejným postupem jako při skutečné stavbě. Jen tak je možné v simulacích na modelu ověřovat návrhové parametry a realizační postupy. Všechny tyto podmínky je nutné co nejdříve začlenit do smluvních dokumentů stavby, nejlépe FIDIC, rozšířených o specifické doklady vztahující se k práci a využívání BIM modelu, především protokol BIM, BEP, CDE a datový standard.
Pro široké zavedení BIM modelů do praxe jsou nezbytné volně dostupné metodiky a vzory pro přehledné a jednoznačné nastavení postupů, procesů a dokladů pro práci a využívání informačních modelů. Bez zajištění těchto podmínek a předpokladů bude zavádění BIM modelů velmi problematické a pravděpodobně přinese mnoho zklamání namísto očekávaných přínosů. *
***
Úkol CAD (hodiny) BIM (hodiny) Ušetřené hodiny Ušetřený čas
Studie – koncepční návrh 190 90 100 53 %
Projektová pro stavební dokumentace povolení 436 220 215 50 %
PD pro provedení stavby 1023 815 208 20 %
Kontroly a koordinace 175 16 159 91 %
Celkem 1824 1141 683
Ing. Jaroslav Synek, Ph. D. Vedoucí útvaru technologií a materiálů v úseku výrobně-technického ředitele, Metrostav a.s., a katedra technologie staveb Fakulty stavební ČVUT. Absolvent Fakulty stavební ČVUT v Praze se zaměřením na technologii a kvalitu staveb, člen CzBIM. E-mail: mailto:jaroslav.synek@metrostav.cz 3D
* Modely vycházející z existujících podmínek
* Bezpečnostní a logistický model * Animace Rendrování Procházení modelem * Prefabrikace s pomocí BIM modelu Podklady – výstup laserového skenování (povrchy – terén)
4D
ČASOVÉ PLÁNOVÁNÍ * Simulace postupu projektu * Podrobná virtuální realizace stavby * Vizuální validace jako podklad kontroly prací a fakturace, plateb
6D
UDRŽITELNOST
* Koncept – analýza potřeby energií a zdrojů * Podrobná analýza potřeb energií a zdrojů * Sledování prvků udržitelnosti * Sledování LEED
5D
CENA A NÁKLADY
* Objemy, výměry, výkony – podklad pro odhad nákladů * Objemy – výkazy výměr pro výběrová řízení: OK, výztuž, systémy TZB * Řízení přidané hodnoty projektu – optimalizace nákladů a výkonů: možné scénáře, vizualizace, výkazy výměr * Podmínky možné prefabrikace
7D
APLIKACE FACILITY MANAGEMENTU
* Životní cyklus strategií BIM * Model skutečného provedení * Uživatelské části BIM modelu: technické návody a manuály * Plány servisních činností, údržby a technické podpory Zdroje:
(1) Frequently Asked Questions About the National BIM Standard-United States – National BIM Standard – United States. Nationalbimstandard. org. (2) ČSN EN ISO 9001:2016.
english synopsis
Conditions of Success of a BIM Model in a Project The success and effectiveness of a BIM model is based on its dynamic possibilities making it possible to process, record, share and approve valid project documentation and assure its availability at all times in accordance with how the model and building work develop and change. It is clear that a number of specific conditions, to which effective work with a model is conditional, must be fulfilled for the successful creation, application and use of a BIM model for the duration of the lifecycle of the building work. Only then can a BIM model fulfil the expectations associated with it. klíčová slova: BIM model, Průmysl 4.0, digitalizace, BEP, CDE, datový standard, BIM protokol, FIDIC, struktura dat, syntaxe keywords:
BIM model, Industry 4.0, digitalisation, BEP, CDE, data standard, BIM protocol, FIDIC, data structure, syntaxis