Пояснительная записка к работе «Разработка...

1

Пояснительная записка к работе «Разработка универсального алгоритма построения информационной модели объекта по

этапам жизненного цикла» О документе Документ разработан авторским коллективом ООО « Интеллектуальный строительный инжиниринг», ООО «Центр диагностики строительных конструкций», АО «Институт «Стройпроект» в рамках работ по реализации плана поэтапного внедрения технологии информационного моделирования в области дорожного строительства.

При создании универсальной верхнеуровневой блок-схемы процессов в рамках информационного моделирования было рассмотрено несколько зарубежных наработок по теме «BIM Uses (Model Uses) List». Одной из наработок, рассмотренных в исследовании, был BIM Framework (www.bimframework.info) и, в частности, «Model Uses Taxonomy» (http://www.bimframework.info/2016/03/model-uses-taxonomy.html). В этой наработке предложен системный подход к организации Model Uses в многоуровневую структуру, которая позволяет учесть существование Model Uses как:

«общих», отражающих общие положения и требования к моделирования, отнесённые к той или иной физической сущности (звук, пожарные системы,

тоннели, морские сооружения, ядерные системы и т.д.), вне привязки к специфики операций моделирования, промышленной отрасли или применяемым

классам информационных систем;

«доменных», то есть специфичных для той или иной отрасли промышленности. В нашем случае для строительной индустрии, а, следовательно, речь о BIM

Uses. В разных индустриях состав и группировка внутри доменных Model Uses может различаться;

«специфичных», отражающих нестандартные требования, определенные конкретным проектом/объектом, заказчиком и т.п.

http://www.bimframework.info/

http://www.bimframework.info/2016/03/model-uses-taxonomy.html

2

Рисунок 1 Структура Model uses

Автором BIM Framework предложен подход к кодированию Model Uses как подход к идентифицированию материалов по предложенной структуре:

«общие» Model Uses – закрепили за собой коды от 1000 до 1990

внутрии «доменных» Model Uses для строительной индустрии предложено последующее структурирование в зависимости от специфики действий с

информационными моделями (см. рисунок), за каждой из них закреплены диапазоны кодов 2000 – 2990, 3000 – 3990, …, 8000 – 8990;

за «специфичными» Model Uses закрепили коды от 9000 до 9990.

Перечень Model Uses в данной систематике приведён по адресу http://bimexcellence.com/model-uses/.

Кодирование внутри группы кодов идёт последовательным наполнением в пределах 99 вариантов, или же может быть пересмотрено на дополнительное группирование.

Пример кодирования:

http://bimexcellence.com/model-uses/

3

Рисунок 2 Пример кодирования Model uses

Авторы настоящего документа изложили свой взгляд на группирование и набор «доменных» Model Uses в строительной отрасли. Однако подход к разделению на General, Domain, Custom Model Uses, а также подход к кодированию их и групп внутри Domain Model Uses четырёхзначными кодами были сохранены.

Процессный подход В рамках процессного подхода любая бизнес-деятельность рассматривается как совокупность протекающих в ней процессов.

В основе любой бизнес-деятельности лежит стремление к достижению максимального качества этой деятельности, как степени удовлетворённости потребителей деятельности, позволяющее извлекать из него максимальную прибыль.

Для любого бизнеса крайне важно, чтобы стремление к целевым показателям качества было управляемым.

4

Для этого в бизнесе выстраивается система управления, обеспечивающая постоянное улучшение процессов в рамках деятельности.

Системно-интегративная природа управления Управление обладает системно-итегративной природой, то есть определяет необходимость системного подхода как к исследованию объекта управления (познавательной деятельности), так и к практической организации самой деятельности.

Объект управления при этом не существует сам по себе в неком «вакууме», а неразрывно связан со своим окружением, а также с протекающими в них процессами и происходящими явлениями, набор которых предопределяет жизненный цикл объекта управления.

BIM подход В рамках современных тенденций в области механизмов управления жизненным циклом строительных объектов BIM рассматривается именно как воплощение системно-интегративной природы управления в виде соответствующего подхода к оперированию информацией в рамках этого цикла.

Основой подхода является моделирование, т.е. исследование объектов познания на их моделях, и практическая организация самой деятельности по управлению жизненным циклом строительных объектов на базе создаваемых и непрерывно поддерживаемых моделей.

При этом множество сущностей моделей, сами модели, само информационное моделирование и прочие операции с информацией, в данном подходе организуются в целостную структурированную систему, в которой между всей информацией устанавливаются связи, правила и механизмы взаимодействия.

Уровни развития BIM Текущий уровень развития BIM-подхода предполагает три уровня его зрелости (BIM Levels):

элементно-ориентированное моделирование;

модель-ориентированное взаимодействие;

сеть-ориентированная интеграция.

Проникновение и развитие BIM-подхода на рынке, в отрасли и в конкретной бизнес-деятельности наиболее удачно оценивается через матрицу возможностей, приносимых упомянутыми выше уровнями зрелости BIM, и реально достигнутого уровня их раскрытия в инструментах (технологиях), процессах и стандартах/практиках (BIM Fields).

Отдельно следует сказать, что переход на новый уровень развития BIM предполагает перевод не только самих цепочек поставки ценности на элемент / модель / сеть – ориентированные моделирование / взаимодействие / интеграцию, но и симметричное развитие создаваемой для и благодаря деятельности базы знаний.

BIM Execution Plan Основополагающим документом отражения того как BIM-подход внедряется в процессы бизнес-деятельности является BIM Execution Plan (BEP).

BEP создаётся для исполнения конкретного проекта и регламентирует уровни детализации информационных моделей и информационной проработки на стадиях жизненного цикла проекта. Это некий «road map» для реализации проекта, для того, чтобы он соответствовал требованиям заказчика и согласовывался со стандартами предприятия.

http://www.bimframework.info/fields/

5

Виды дорожной деятельности В рамках жизненного цикла дорог и их сетей основными видами деятельности являются:

Строительный объект (дороги и дорожные сети)

Строительство и реконструкция

Капитальный ремонт

Ремонт Ликвидация СодержаниеОрганизация дорожного движения

ДиагностикаПаспортизация, инвентаризация

Рисунок 1. Виды дорожной деятельности

Дорожная деятельность через призму проектной деятельности Если рассматривать дорожную деятельность как проект, то максимальным набором типовых стадий такой деятельности являются следующие процессы верхнего уровня:

1

Территориальное планирование и

градостроительное зонирование

2

Концептуальное проектирование

3

Проектирование стадии «П»

4

Проектирование стадии «Р»

5

Строительно-монтажные работы

6

Приёмка работ и ввод в эксплуатацию

7

Постановка на баланс

Рисунок 2. Полная модель жизненного цикла типовых дорожных проектов

Следует понимать, что данное разделение является аппроксимированным и отражает лишь общую картину сложившейся практики деления на стадии (процессы верхнего уровня) жизненного цикла проектов на территории Российской Федерации. В конкретном проекте оно может быть более детерминировано, в том числе для отражения последовательности работ по подобъектам, а также специфики организации процессов управления деятельностью.

Стратегическое планирование рассматривается как внешний процесс, относительно взгляда на дорожную деятельность через понятие проекта.

Максимальное присутствие всех указанных стадий (процессов верхнего уровня) можно наблюдать в виде деятельности «Строительство и реконструкция»:

6

A0

Дорожная деятельность "Строительство и реконструкция" в контексте информационного моделирования

Внешняя среда

Решения и запросы отзаинтересованных

лицинвестиционно-строительного

проекта и органа управления дорогой

Актуализированная эксплуатационная

модель сети дорог

Нормативныетребования

Стратегические решения о развитии

и эксплуатации сети дорог

Объект строительства / реконструкции

Участники инвестиционно-строительного проекта

База знаний по территориям

Единая эксплуатационная модель сети дорог

Полные информационные моделивсех стадий инвестиционно-строительного проекта,

включая историю изменений

Полные модели территориального планирования

и градостроительного зонирования, включая историю изменений

Центры информационного

моделирования (ЦИМ) участников

деятельности

База знаний по инвестиционно-строительным

проектам

Рисунок 3. Контекстная диаграмма дорожной деятельности «Строительство и реконструкция» в контекст информационного моделирования

7

1

Территориальное планирование и

градостроительное зонирование

2

Концептуальное проектирование

3

Проектирование стадии «П»

4

Проектирование стадии «Р»

5

Строительно-монтажные работы

6

Приёмка работ и ввод в эксплуатацию

7

Постановка на баланс

Концептуальная модель

инвестиционно-строительного

проекта

Стратегические и оперативные решения

о развитии и эксплуатации сет и

дорог


Модели территориал ьного

планирования и градостроительного

зонирования

Запросы на изменения/предоставление информации


Решениязаинтересованных

сторонинвестиционно-строительного

проекта




проекта



Запросы на изменения/предост авление информации




проекта









проекта



проекта и органа управления дорогой


Решенияоргана

управления дорогой

Эксплуатационная модель сети дорог

Модель инвестиционно-строительного

проекта стадии «П»

Модель инвестиционно-строительного

проекта стадии «Р»

Исполнительнаямодель объекта

Эксплуатационнаямодель объекта

EXT1

Управление знаниями об инвестиционно-строительных

проектах

Актуализированнаяэксплуатационная

модельсети дорог

Полные информационные модели текущей стадии инвестиционно-строительного

проекта, включаяисторию изменений





Объект реконструкции




проекта


БЗ


БЗ

ПМ

БЗ

БЗ

БЗ

База знаний по инвестиционно-строительным проектам




Участники

инвестиционно-строительного проекта


EXT2

Управление знаниями о территориях

Полные информационные модели территорий, включая историю изменений


БЗПМ

База знаний по территориям

ИСП

ИСП

ИСП

ИСП

ИСП

ИСП

ИСП

ИСП

Информация о постановке построенного / реконструированного объекта на баланс

Т Т

Т

БЗТ

ЦИМ проектных организаций и органов власти

ЦИМ проектных организаций и

органов власти

ЦИМ органов власти

и проектных организаций

ЦИМ проектных организаций и

органов власти

ЦИМ проектныхи строител ьных

организаций

ЦИМ эксплуатирующейи строител ьных


ЦИМ эксплуатирующей

организации

ЦИМ проектныхи строител ьных


ЦИМ органов власти и

проектных организаций

ПМ

ПМ

ПМ

ПМ

ПМ

Рисунок 4. Процессы верхнего уровня дорожной деятельности «Строительство и реконструкция»

8

Управление знаниями по каждой стадии (процессу) или по набору процессов или в рамках конкретного участника проекта является внешним процессом относительно проектной деятельности в рамках жизненного цикла.

Наличие тех или иных стадий в остальных видах деятельности, наиболее близкое к излагаемому подходу, отражено на рисунке 9 в статье «Жизненный цикл проектов автомобильных дорог в контексте информационного моделирования» (Скворцов А.В. и Сарычев Д.С.). Относительно данной статьи территориальное планирование в соответствии с Градостроительным кодексом РФ расширено градостроительным зонированием, а планирование территории расширено на более ёмкое концептуальное проектирование, в котором ППТ является лишь его частью.

Приведенные диаграммы процессов для видов деятельностей являются также обобщёнными для всех участников деятельности. Однако для конкретного участника и его вклада в деятельность подлежат обязательной конкретизации.

Универсальная блок-схема процессов в рамках информационного моделирования – BIM Uses Любой процесс в дорожной деятельности, в рамках информационного моделирования, в рамках проекта в целом или в рамках конкретного участника проекта, описывается универсальной блок-схемой, состоящей из групп функций, отражающих собой специфическую направленность оперирования информацией. Их называют BIM Uses (или Model Uses, если смотреть на информационное моделирование шире, нежели моделирование только в области строительной отрасли).

Выделяют шесть основных групп BIM Uses (для удобства идентификации принадлежности конкретного BIM use группе, каждая группа имеет код):

коммуникации (процесса/функции), код 2000;

сбор данных, код 3000;

обработка данных, код 4000;

разработка результатов процесса, код 5000;

аналитика результатов процесса, код 6000;

физическая реализация, код 7000.

Группы функций и сами функции выделены так, чтобы не быть зависимыми от специфики моделируемого объекта, его отраслевой принадлежности и специфических задач конкретного проекта. В случае наличие таковых специфик в каждом конкретном случае принимается частное решение о внесении дополнительных BIM Uses или изменении требований к набору элементов и/или их детализации, отражаемом в BEP.

На проект рекомендуется создание единого для всех участников BEP с целью обеспечения максимальной интеграции данных. Однако при этом каждый из участников проекта может выделить из проектного BEP свою часть, в рамках которой участник производит те или иные операции с информацией.

9

Универсальная схема процессов 2-го уровня. Группы функций (BIM Uses)

Производственные функцииФункции управленияВходные данные Выходные данные

Коммуникация процесса

Коммуникация функции Сбор данныхРешения от инициатора

процесса

Запросы от последую-

щих процессов

Данные от предыду-

щих процессов

База данных о процессе

Номенкла-турные

требования

Объекты извлечения

данных

Задание / запрос Задание / запрос

Результат / запросРезультат / запрос

Промежу-точные

результаты

Отчёты о ходе работ

по процессу

Запросы в предыду-

щий процесс

Ответы на запросы

Результаты для послед. процессов

Полные модели для управления знаниями

Коммуникация функции Обработка данных



Коммуникация функцииРазработка результата

процесса



Коммуникация функции Аналитика результата процесса



Коммуникация функции Физическая реализация



2000

2000

2000

2000

2000

2000 3000

4000

5000

6000

7000

Рисунок 5. Универсальная блок-схема информационного моделирования в рамках любой дорожной деятельности

10

Группа функций «Коммуникации» Данная группа является принимающей входные данные процесса и выдающей промежуточные и конечные результаты процесса его потребителям.

В рамках группы функций «Коммуникации» производится приёмка результатов остальных групп функций, обмен результатами между групп функций и трансляция запросов между группами функций.

Любая группа функций через группу функций «Коммуникации», равно как и сама группа функций «Коммуникации», может породить запрос в любую предыдущую группу функций или в предыдущий процесс.

Группа функций «Коммуникации» допускает разделение набора функций между «Коммуникации процесса» и «Коммуникации функции», если такое разделение целесообразно и соотносится с принятой организационно-ролевой структурой процесса.

Таким образом, группа функций «Коммуникации» прежде всего отвечает за взаимодействие с внешними участниками процесса и взаимодействие между внутренними участниками процесса. При этом группа функций «Коммуникации» также содержит в себе функции организации и контроля процесса и других групп функций, функции управления интеграцией информации внутри процесса, а также функциями трансформации и выпуска представлений результатов отдельных функций и процесса в целом, подлежащих дальнейшей передачи.

Группа функций «Сбор данных» Данная группа не порождает результатов процесса, а лишь собирает и фиксирует данные об объектах наблюдения (внешней среде, объекте реконструкции, участниках проекта и т.д.). Примерами функций «Сбор данных» могут являться «Фотофиксация» и «Лазерное сканирование».

Группа функций «Обработка данных» Данная группа также не порождает результатов процесса, а лишь обрабатывает поступившие с предыдущей группы функций данные в виде и форме, позволяющих применить их для разработки результатов процесса. Примерами функций «Обработки данных» могут являться «Фотограмметрия» и «Создание 3D-моделей на основе облака точек» (как результата функции «Лазерное сканирование»).

Разделение сбора и обработки данных, как двух отдельных групп функций, произведено осознанно, так как отражает реальную картину разделения участников проекта и инструментов на рынке для осуществления этих функций.

Группа функций «Разработка результатов процесса» Данная группа является порождающей результаты процесса, в том числе на основании собранных и обработанных данных. Т.е. в отличии от предыдущих, в этой функции информация порождается, а не просто собирается и преобразуется (обрабатывается). Примерами функций «Разработка результата процесса» могут являться «4D-моделирование» и «Функционально-стоимостной анализ». Последний, несмотря на присутствие слова "анализ" в названии функции, предназначен для выбора / порождения конкретных обоснованных проектных решений.

Группа функций «Анализ результатов процесса» Данная группа предназначена для подтверждения соответствия результата требованиям (при этом сами подтверждения могут также являться частью результата процесса) и предназначены для непосредственного влияния на результат процесса. Данная группа функций порождает подтверждающую составляющую результата или запросы на изменение результата процесса. Запросы на изменения могут включать и конкретные предложения, требующие реализации на предыдущей группе функций. Примерами функций «Анализ результатов процесса» могут являться «Инсоляционный анализ», «Тепловой анализ» и «Создание

11

сметной документации». Последняя функция в отличии от «Функционально-стоимостного анализа» не порождает сам результат процесса, а лишь оценивает его, анализируя относительно требований.

В соответствии с IPD подходом одной из рекомендаций является запараллеливание групп функций «Разработка результатов процесса» и «Аналитика результатов процесса», а также включение в последнюю и в группу функций «Коммуникации» представителей участников последующих процессов или соответствующих независимых экспертов. То есть, к примеру, включение на этапах проектирования экспертов и от непосредственного выполнения строительных работ, приёмки строительных работ и от последующей эксплуатации.

Группа функций «Физическая реализация» Данная группа вбирает в себе функции, в рамках которых происходит воплощение в физическом мире смоделированной информации в рамках текущего процесса. Так, в рамках процесса того или иного проектирования к данной группе относится функция «Макетирование». В рамках процесса строительства результат информационного моделирования хода строительства воплощается в таких функциях физической реализации как «Изготовление изделий», «Сборка опалубки», «Функционирование техники на площадке» и «Реализация закупок и поставок».

Перечень BIM Uses Группа функций «Коммуникации»:

Планирование процесса / функции;

Организация процесса / функции, включая постановку задач и управление исполнением;

Ведение НСИ в рамках процесса / функции (включая разработку семейств);

Управление требованиями;

Управление конфигурацией;

Управление изменениями;

Управление записями;

Управление инженерными данными;

Управление делопроизводством;

Сведение моделей (детерминированное и увязка моделей);

Управление коллизиями;

Управление нормоконтролем;

Выпуск визуальных коммуникаций (голография, сценография, облёты, рендеры и т.д.);

Управление рассмотрением (в том числе коллективным), рецензированием и согласованием;

Управление принятием решений;

Управление несоответствиями, включая корректирующие и предупреждающие воздействия (внутри процесса/функции, а не как результат процесса);

Управление интеграцией данных;

Обмен информацией;

Трансформация информации (междуформатная, межпроцессная, межсистемная) не в качестве обработки, а для обмена;

Генерация отчётности;

Генерация актов;

12

Управление актированием;

Генерация 2D-документации (из 3D-моделей);

Генерация гибридных 2D-3D аннотированных видов.

Группа функций «Сбор данных»: Лазерное сканирование;

Фотосъёмка;

Аэрофотосъёмка;

Космосъёмка;

Видеофиксация;

Топографо-геодезические работы;

Геологические изыскания;

Разносторонний мониторинг объекта извлечения данных;

Дефектоскопия (телевизионная съёмка, ультразвуковая и т.д.);

Сбор данных с АСУ ТП (BMS);

Мониторинг показателей объекта (не с АСУ ТП);

Сбор метеорологических данных;

Надзорные работы на площадке;

Инспекционные работы на площадке;

Инвентаризационные работы;

Измерительные/обмерные работы;

Идентификационные работы (в том числе идентификация статусов и состояний);

Трекинг активов;

Мониторинг производительности;

Мониторинг доступности (ресурсов);

Мониторинг хода работ;

Мониторинг обхода (в рамках регламентных работ);

Сбор требований (в том числе потребностей);

Сбор данных со строительной техники;

Сбор данных об перемещенных объёмах (в том числе пород);

Сбор данных о фактически освоенных объемах;

Сбор данных о поставщиках и данных от поставщиков;

Мониторинг поставки;

Мониторинг размещения, складирования и перемещения МТР (учёт);

Мониторинг списания.

13

Группа «Обработка данных»:

Создание 3D-моделей из облака точек;

Фотограмметрия;

Расшифровка/декодирование и обработка сигналов;

Создание цифровых моделей существующей местности;

Создание цифровых моделей существующей территории;

Сведение и нормализация массива данных;

Подъём 3D-моделей по 2D-документации существующего объекта, планам БТИ и прочим обмерным данным;

Создание модели требований;

Геопространственная привязка и позиционирование;

Топологический и пространственный анализ данных;

Выявление алгоритмических и функциональных зависимостей (генеративный дизайн);

Выявление отклонений.

Группа «Разработка результатов процесса»: Разработка моделей территорий;

Разработка моделей градостроительного зонирования;

Разработка проектов планировки территорий;

Разработка технико-экономических обоснований (в т.ч. моделей);

Эскизное моделирование;

Разработка концепций (различных);

Разработка ситуационных планов;

Черчение;

3D-моделирование (как таковое);

Разработка проектной документации (как таковое), по разделам;

Разработка пуско-наладочной документации;

Разработка исполнительной документации;

Разработка эксплуатационной документации, включая разработку стратегий эксплуатации;

Разработка методической документации;

Разработка интерактивной документации;

Функционально-стоимостной анализ;

Архитектурное программирование;

Спецификация оборудования и материалов (выбор и принятие решений);

Разработка ведомости объёмов работ (включая выбор технологий производства);

4D-моделирование (всё, что больше 3D считается 4D);

Планирование строительно-монтажных работ;

Планирование работ по содержанию;

14

Планирование логистики (комплектация, закупки и поставки);

Планирование бережливого производства (LEAN);

Создание ПОС;

Создание ППР и ТК;

Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ;

Разработка моделей управления строительной техникой на площадке;

Разработка корректирующих и предупреждающих мероприятий;

Разработка мероприятий по снижению рисков;

Разработка мероприятий по безопасности, ГО ЧС и т.п.;

Разработка (детализация) требований для последующих процессов (как таковая);

Разработка недельно-суточных заданий.

Группа функций «Анализ результатов процессов»: Прогнозирование, анализ трендов и тенденций;

Моделирование пожара, задымления и прочих аварийных ситуаций;

Прогнозирование последствий аварий;

Анализ безопасности;

Анализ воздействия на окружающую среду;

Инсоляционный анализ;

Анализ освещенности (внутри зданий);

Анализ слышимости;

Анализ видимости;

Анализ доступности;

Анализ совместимости;

Эксплуатационный анализ;

Проверка кодов;

Анализ сборки;

Анализ энергопотребления;

Тепловой анализ;

Конструктивный анализ;

Конечно-элементный анализ;

Анализ надёжности;

Анализ потребности в ресурсах;

Анализ рисков;

Анализ устойчивости развития;

Анализ метеовлияния;

Анализ физических процессов;

15

Анализ износа;

Создание спецификаций;

Создание сметной документации;

Проведение нормоконтроля;

Проведение коллизионной верификации, в том числе сводной.

Группа функций «Физическая реализация»: Создание макетов (макетирование);

3D-печать;

Заводское изготовление изделий;

Сборка опалубки;

Укрупнительная сборка;

Реализация производственной логистики (на основании и с использованием моделей);

Реализация закупок и поставок (на основании и с использованием моделей);

Реализация хода строительно-монтажных работ (на основании и с использованием моделей);

Реализация эксплуатационных работ (на основании и с использованием моделей);

Функционирование техники на площадке.

Список литературы

The Uses of BIM. Version 0.9 Ralph G. Kreider and John I. Messner

BIM Use ontology. Ralph G. Kreider http://prezi.com/tdsoib36ajh5/?utm_campaign=share&utm_medium=copy

Building Information Modeling Execution Planning Guide. The Computer Integrated Construction Research Group The Pennsylvania State University

Жизненный цикл проектов автомобильных дорог в контексте информационного моделирования Скворцов А.В

Model Uses List. BIM ThinkSpace Episode 26. http://www.bimthinkspace.com/2015/09/episode-24-understanding-model-uses.html

http://prezi.com/tdsoib36ajh5/?utm_campaign=share&utm_medium=copy

Пояснительная записка к работе «Разработка...

Engineering