BIM 4D w praktyce

Śledząc polskie postępowania przetargowe obejmujące zrealizowanie robót budowlanych (np. w ramach budowy obwodnicy Zatora, Małopolskiego Centrum Nauki Cogiteon czy Centrum Nauki Kopernik) można wysnuć wniosek, że jednym z najczęściej stosowanych metod wykorzystania BIM na tym etapie jest prezentacja postępu robót

Choć dla części osób bywających na budowie wydaje się to zbędne – bo przecież wystarczy wyjrzeć przez okno biura budowy, a poza tym wszyscy i tak wiedzą, co się dzieje – to analizując zasadność wizualizacji postępu robót przy zastosowaniu BIM należy wziąć pod uwagę, że nie wszystko widać z okien biura budowy, w szczególności po zamknięciu obiektu lub zakończeniu prac elewacyjnych. Wszystko to, co wewnątrz jest owiane nutką tajemniczości (lub – jak kto woli – niedostępności) – przynajmniej na pierwszy rzut oka. Dodatkowo – zwłaszcza na dużych budowach – przejście po całym obiekcie celem zidentyfikowania postępu robót – to:

• czas (którego w pracach budowlanych zawsze brakuje),
• ryzyko (nie bez powodu wprowadzono tyle wymagań dot. BHP) oraz
• trudności w ocenie faktycznego postępu w odniesieniu do zawartości projektu i założonego harmonogram

W związku z tym warto czasem zaprząc do pracy narzędzia, którymi dysponujemy oraz uruchomić mechanizm współpracy – niezbędny przy realizacji skomplikowanych zamierzeń – nie tylko budowlanych.

Tak też dzieje się na budowie Ośrodka Narciarstwa Biegowego i Biathlonu (OBNiB) w Szklarskiej Porębie – Jakuszycach – inwestycji realizowanej przez konsorcjum firm PORR S.A. (lider), Akme Zdzisław Wiśniewski oraz Elektromontaż Rzeszów S.A. (partnerzy) na zlecenie Dolnośląskiego Parku Innowacji i Nauki.

Oczywiście metod realizacji zadania, jakim jest – wspomniana w opisie zawartości Metodyki Wykonawcy – wizualizacja zaawansowania robót budowlanych i przekazywanie tych danych dla Zamawiającego w ramach cotygodniowych spotkań koordynacyjnych na budowie (patrz: Rysunek 1 poniżej) – jest co najmniej kilka.

Rysunek 1. Fragment opisu zagadnień wskazanych przez Zamawiającego w ramach segmentu S6 Metodyki (źródło: SIWZ dla zadania “Budowa Ośrodka Narciarstwa Biegowego i Biathlonu w Szklarskiej Porębie – Jakuszycach | ZP/PN/04/2018)

Zacznijmy jednak nie od metod, lecz od wyjaśnienia stosowanego w kontekście tego zastosowania skrótu myślowego, który – przynajmniej w mojej opinii – wprowadza pewien pierwiastek niezrozumienia. Mowa oczywiście o “BIM 4D” lub “harmonogramie BIM”.

Pojęcia te bywają stosowane jako zamienniki choć nie ma powszechnej zgody w odniesieniu do tego, jakie elementy obejmują. Wiemy (i chyba wszyscy zgadzamy się z tym), że chodzi o model BIM zawierający informacje dot. czasu (najczęściej właśnie w odniesieniu do terminu realizacji poszczególnych elementów). Informacje te mogą mieć jednak różną postać. W związku z tym wykonawcy mają różne pomysły na ich wprowadzenie a największy wpływ na ostateczny wybór metody ma stosunek kosztu do posiadanych zasobów (głównie narzędzi oraz know-how) lub potencjalnych korzyści.

Dla jednych definicję harmonogramu BIM wyczerpie przedstawienie wizualizacji kolejności wykonywanych robót, np. jako niepowiązanej bezpośrednio z uzgodnionym harmonogramem rzeczowym wizualizacji opartej na statusie elementu (patrz: Rysunek 2 poniżej). Dla innych z kolei, aby z czystym sumieniem posługiwać się terminem “BIM 4D”, niezbędne jest prowadzenie analiz harmonogramu, np. wariantowania układu poszczególnych działek roboczych w celu uzyskania optimum między czasem realizacji, a wymaganymi do tego zadania zasobami lub analizy terminowości wykonywanych robót.

Rysunek 2. Wizualizacja harmonogramu prac konstrukcyjnych w oparciu o status elementu. Oznaczenie elementów: pomarańczowe = ukończone, niebieskie = do realizacji w bieżącym tygodniu, zielone = do realizacji w kolejnym tygodniu, żółte = zaplanowano za więcej niż 2 tygodnie, fioletowy = zaplanowano za więcej niż 2 tygodnie (prace realizowane przez innego wykonawcę (źródło: COBIM Project, Common BIM requirements. Series 13: Use of models in construction, 2012)

Gdybyśmy zaznaczyli wymienione wcześniej interpretacje “BIM 4D” na osiach reprezentującej pracochłonność, trudność wykonania i koszt okaże się, że znajdą się one najpewniej na przeciwległych końcach spektrum możliwości. Optimum należałoby więc szukać gdzieś pośrodku. Takie właśnie podejście – łączące korzyści płynące z obu metod – zostało zastosowane w ramach budowy ONBiB.

Jak można przeczytać w dokumentacji postępowania, na podstawie którego została podpisana umowa na wykonanie robót w ramach budowy OBNiB, Manager BIM – odpowiedzialny za przygotowanie materiałów BIM na naradę budowy – nie musi być obecny na budowie przez cały czas. W związku z tym jego wiedza na temat prowadzonych prac i ich postępu może być niepełna. Logicznym wydaje się, że w takim wypadku informacje należałoby pozyskiwać bezpośrednio ze środka machiny, jaką tworzy kolektyw realizujący prace budowlane – najlepiej od osób bezpośrednio realizujących prace, kierowników poszczególnych robót lub kierownika budowy. Do przekazywania tych informacji można wykorzystać narzędzia BIM, ale także te tradycyjne, np. rysunki z oznaczeniem już zrealizowanych, prowadzonych lub planowanych robót. Wybór metody zasadniczo leży po stronie Wykonawcy jako podmiotu odpowiedzialnego za przygotowanie materiałów na naradę i ich zreferowanie Inżynierowi Kontraktu i Zamawiającemu. Wdrożone platformy komunikacji oraz nabycie biegłości przez personel Wykonawcy pozwoliły na wykorzystanie plików w formacie BCF. W plikach tych pracownicy budowy oznaczają statusy poszczególnych elementów, które służą Managerowi BIM do opracowania modeli stanowiących podstawę prowadzonych prezentacji postępu robót. Zawarcie w modelach odpowiednich statusów pozwala wykorzystać automatyczne tworzenie widoków analogicznych do wskazanych na Rysunku 2 powyżej. W efekcie tych prac personel Zamawiającego, Wykonawcy oraz Zarządzającego Projektem (konsorcjum firm Miastoprojekt Wrocław oraz ETC Architekci) mogą oglądać wizualizacje widoczne na Rysunkach 3 i 4 poniżej.

Rysunek 3. Zobrazowanie prowadzonych prac murowych wewnątrz ONBiB (źródło: materiały opracowane przez Generalnego Wykonawcę: PORR S.A. – lider, Akme Zdzisław Wiśniewski oraz Elektromontaż Rzeszów S.A. – partnerzy)

Rysunek 4. Zobrazowanie prowadzonych prac związanych z montażem instalacji wewnętrznych ONBiB (źródło: materiały opracowane przez Generalnego Wykonawcę: PORR S.A. – lider, Akme Zdzisław Wiśniewski oraz Elektromontaż Rzeszów S.A. – partnerzy)

Metoda ta nie pozwala jednak na analizę terminowości realizowanych prac. W związku z tym elementy modeli BIM opracowanych przez Wykonawcę są także – przy wykorzystaniu Autodesk Navisworks – powiązane z pozycjami w opracowanym tradycyjnie harmonogramie rzeczowym. Dzięki temu możliwe jest nie tylko stworzenie wizualizacji obrazującej kolejność realizacji poszczególnych robót, ale także dokonanie pewnych analiz. Na ich jakość bezpośrednio wpływa dokładność danych wejściowych do opracowania harmonogramu BIM, czyli modeli oraz harmonogramu rzeczowego. Jak możemy przeczytać we wzorze umowy w dokumentacji postępowania na wybór wykonawcy ONBiB, harmonogram rzeczowy zostanie przygotowany “(…) w układzie produktowym oraz w podziale na rodzaje prac, które będą wykonane i odebrane w danym okresie rozliczeniowym jako elementy scalone”, co w większości odpowiada dokładności modeli BIM opracowanych na etapie projektowania, ale niekoniecznie jest wystarczająca do sporządzenia wizualizacji oczekiwanej na etapie realizacji robót, czyli uwzględniającej podziały wszystkich elementów na działki robocze, przerwy technologiczne itp.

Opracowanie tak dokładnego modelu jest oczywiście pracochłonne z uwagi na to, że:

• każdy element należałoby podzielić na części realizowane w innych warunkach: w innym czasie, przez inną ekipę itd.
• należałoby uszczegółowić harmonogram rzeczowy do poziomu dokładności określonego w modelu,
• należy połączyć wszystkie pary [element(y) modelu BIM] – [pozycja w harmonogramie rzeczowym].

Pewnego rodzaju kompromis pomiędzy dokładnością (i idącą za nią pracochłonnością) a użytecznością harmonogramu BIM można uzyskać poprzez odpowiednie – zależne od potrzeb – uszczegółowienie pewnych części harmonogramu. I tak w harmonogramie BIM realizowanym na potrzeby realizacji ONBiB dokonano podziału m.in. w zakresie płyt fundamentowych i stropowych (podział na działki robocze), robót murowych czy wykończeniowych (podział na sekcje budynku), co widać na Rysunkach 5 i 6 poniżej.

Rysunek 5. Widok modelu oraz harmonogramu w oprogramowaniu Autodesk Navisworks – podświetlone na niebiesko elementy zostały przypisane do zaznaczonej pozycji harmonogramu rzeczowego (źródło: materiały dostarczone przez Generalnego Wykonawcę: PORR S.A. – lider, Akme Zdzisław Wiśniewski oraz Elektromontaż Rzeszów S.A. – partnerzy)

Opracowanie danych, jak widoczne powyżej, wymagają oczywiście specjalnych narzędzi, ale do analizy tak przygotowanego materiału nie jest konieczne ponoszenie jakichkolwiek kosztów (może poza kilkoma gigabajtami miejsca na dysku oraz kilkunastu lub kilkudziesięciu minut na naukę obsługi narzędzia). Sprawia to, że pracownicy nadzorujący postęp robót mogą nie tylko analizować terminy realizacji poszczególnych robót, ale również wizualizować stan budynku w dowolnym czasie. Dodatkowo – jeśli nasycimy takie opracowanie danymi o faktycznych datach rozpoczęcia i zakończenia robót – możemy przeanalizować, które rodzaje robót generowały największe opóźnienia oraz poszukać powodów zaistnienia takich sytuacji.

Czy jednak takie zastosowanie BIM jest warte swojej ceny? Nie ulega wątpliwości, że opracowanie harmonogramu zintegrowanego z modelem jest dość pracochłonne. Z drugiej jednak strony raz opracowany harmonogram BIM – jeśli tylko w trakcie prac nie ma konieczności jego gruntownych zmian – może służyć przez cały okres realizacji robót i być jedynie uzupełniany lub modyfikowany w odpowiedzi na bieżące potrzeby zespołu i w całości zapotrzebowania czasowego na budowę wydaje się mało znaczącym ułamkiem. Wydaje się, że jest to wysiłek, który w sporej części projektów będzie miał swoje uzasadnienie. Jak widać na przykładzie budowy w Jakuszycach – technicznie jest to jak najbardziej możliwe.

Karolina Wróbel
M.A.D. Engineers