Pojem BIM, do češtiny překládaný jako informační modelování staveb, a v posledních letech tak široce skloňovaný nejen v České republice, už získává jasnější kontury díky řadě analýz čerpajících nejen z teoretických předpokladů, ale dnes již i z konkrétních případových studií.
Co je informační modelování staveb (BIM)?
Vzhledem k tomu, že v rámci organizace projektu má zavedení BIMu dopady do všech procesů, nelze jej chápat jako pouhý softwarový nástroj. Kvalitně zpracovaný digitální model stavby v přípravných fázích totiž umožní simulaci dalších fází projektu, od koncepce a plánování zdrojů, přes projektování a výstavbu, až po provoz budovy, a ve výsledku má usnadnit management budovy po celou dobu jejího životního cyklu.
Informační model stavby (IMS) je základním pilířem metody BIM. Spojují se v něm všechny informace o stavbě během celého jejího životního cyklu. Má podobu strukturovaných i nestrukturovaných, vzájemně provázaných informací. Při využívání metody BIM bychom totiž v každém okamžiku životního cyklu stavby měli mít k dispozici co nejvěrnější kopii skutečné fyzické stavby ve virtuálním světě. V IMS jsou zahrnuty všechny relevantní informace o stavbě, patří do něj i dokumenty (ať již elektronické nebo digitální), záznamy o komunikaci, výsledky a průběhy digitalizovaných procesů a mnoho dalších informací, bez kterých by fyzická stavba nemohla nikdy vzniknout. Vztah mezi digitálním a fyzickým dvojčetem musí být oboustranný a dlouhodobě udržovaný. Každá změna u fyzické stavby se musí promítnout do její digitální podoby, a naopak. IMS tak může sloužit jako základ pro tzv. digitální dvojče. To se liší od IMS skutečnou vzájemnou komunikací a změnou okamžitého stavu ve specifikovaných okamžicích. Lze ho však také využívat pro různé simulace a tím ovlivnění chování fyzické stavby.
Digitalizovat procesy znamená převést všechny v současnosti běžně prováděné činnosti do digitální formy - může jít například o předávání a odsouhlasování, změnové řízení, vzorkování nebo třeba zpracování návrhů a žádostí o změnu. Do prostředí informačního modelu by se měla přenést také veškerá komunikace tak, aby o každém kroku existoval digitální záznam a informace bylo možné skutečně sdílet a přehledně vyhledávat.
Proto je obvykle kompletní IMS postupně ukládán a sdílen pomocí společného datového prostředí (CDE). Podstatným rozdílem mezi standardním úložištěm a CDE je pak právě možnost stanovovat schvalovací procesy. Zásadním přínosem IMS je totiž možnost sdílení propojených informací o dokumentech, procesech a s tím vším spojené komunikace. Jen tak je možné přijímat kvalifikovaná rozhodnutí podle aktuálních a ověřených informací (vždy je známo kdo a kdy informaci poskytl). A včetně záznamu toho, kdo je vytvořil, editoval, nebo schválil. Snižuje se riziko nedorozumění a chyb, tedy situace, kdy někdo zapomene požadovanou změnu zanést do dokumentace či o změně informovat všechny zainteresované.
Čtěte také: Přečtěte si o solárním boomu a udržitelné budoucnosti
„V modelu jsou nejenom zdi, okna, stropy, podlahy, ale i jednotlivé technologie typu vytápění, vzduchotechnika… Není to jenom 3D model, ale celá databáze informací o té budově. Snažíme se centralizovat data do jednoho modelu, se kterým pak všichni v rámci stavebního řízení pracují - to znamená architekt, projektant, zhotovitel stavby nebo investor,“ popisuje BIM manažer Jakub Škaloud ze společnosti VCES.
Globální přehled zavádění BIM
Podle globální studie o stavu BIM publikované irskou Construction IT Alliance v únoru 2017 se informační modelování staveb nejdéle zavádí ve skandinávských zemích, především ve Finsku, kde byla již v roce 2001 zahájena práce na nastavení pravidel a na prvních pilotních projektech a od roku 2007 je BIM povinný pro FM budov státní správy. USA zaznamenávají výrazný nárůst využití informačního modelování na stavebních projektech z 28 % na 71 % mezi lety 2007 a 2012, Austrálie hlásí 77 % v roce 2016, a UAE zavádí BIM povinně od roku 2013. Požadavky na zavedení BIMu byly formulovány ve dvanáctém národním pětiletém plánu rozvoje čínské ekonomiky pro roky 2011-2015.
Zavádění BIM ve vybraných zemích
| Země | Rok zahájení / povinnosti | Stav využití (rok) | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Finsko | 2001 (práce na pravidlech), 2007 (povinnost) | - | Povinný BIM pro FM budov státní správy |
| USA | - | 71% (2012) | Nárůst z 28% (2007) na 71% (2012) |
| Austrálie | - | 77% (2016) | - |
| UAE | 2013 (povinnost) | - | BIM povinný od roku 2013 |
| Čína | 2011-2015 | - | Požadavky na zavedení BIM formulovány v 12. pětiletém plánu |
BIM v České republice
Přesto, situace v České republice není zdaleka tak bezútěšná, jak by se na první pohled mohlo zdát. Odborná rada pro BIM byla založena již 12. 5. 2011 a ve svých stanovách jasně uvádí, že jejím hlavním účelem je „popularizace, standardizace, rozvoj možností a uplatnění metodiky BIM v České republice.“ Dále, 2. listopadu 2016 vyzvala Rada vlády Ministerstvo průmyslu a obchodu k přijetí opatření zaměřených na postupné začleňování BIMu do stavebních procesů, s cílem snížení provozních a pořizovacích nákladů veřejných zakázek. „Pro zadavatele z veřejného sektoru to znamená, že výstavba a správa budov by měla být efektivnější, riziko překročení nákladů na projekty, zejména veřejné infrastruktury, nižší, a transparentnost využívání veřejných finančních prostředků, vyšší.“ Připravená Koncepce zavádění metodiky BIM v České republice formuluje strategie určující směr pro zavedení BIMu v horizontu deseti let. Ministr průmyslu a obchodu tuto koncepci předložil ke schválení, a vláda České republiky ji schválila na svém zasedání dne 25. října 2017.
Koncepce zavádění BIM a související aktivity
Plán postupného zavádění BIM v ČR je prezentován prostřednictvím 38 úkolů rozdělených do sedmi tematických skupin. Kromě toho plán předpokládá průběžné zavádění a tvorbu norem a terminologie, kterým byla pověřena nově vzniklá Česká agentura pro standardizaci, státní příspěvková organizace při ÚNMZ. Od září 2019 vstoupí v platnost nový rámcový vzdělávací program vytvořený ve spolupráci s Národním ústavem pro vzděláváni, který začleňuje BIM do studijních osnov středních a vysokých škol. V rámci programu Digitální Česko je připraveno vzdělávání zaměstnanců státní správy obecních a krajských stavebních úřadů, a popularizace BIMu mezi úředníky. Na stránkách informačního systému uvádění výrobků na trh již můžete připomínkovat první verzi Česko-anglického výkladového slovníku pro Building Information Modelling, probíhají pilotní projekty pro dopravní i pozemní stavby, připravují se smluvní i datové standardy pro použití BIM, definuje se výklad LOD, LOI i nově vzniklý termín LOIN (level of information needed). Ve spolupráci s vysokými školami probíhá rešerše klasifikačních systémů a jeho následný výběr. Vedle významného přispění Odborné rady pro BIM byli ke spolupráci na vytváření standardů přizváni i zástupci ČKLOP. Dne 3. října 2018 vláda vyjádřila podporu Vládnímu programu digitalizace České republiky 2018+. Postupné zavádění jednotlivých kroků ukáže, jaká bude podpora digitalizace v praxi.
Standard negrafických informací 3D modelu pozemních staveb (SNIM)
Skupina vytváří základní standard obsahu negrafických informací 3D modelu pro jednotlivé typy jeho prvků podle specifikované podrobnosti projektové dokumentace pozemních staveb.
Čtěte také: Pravidla pro stavební informační tabule
- 28. února 2018: Probíhá nahrávání popisu způsobu modelace a grafických ukázek jednotlivých prvků stavební části do databáze SNIM. Zveřejnění očekáváme v průběhu března/dubna tohoto roku.
- 4. ledna 2018: Byl dokončen Manuál pro použití SNIM a zásady tvorby modelu.
- 7. září 2017: Parametry byly navázány na LOD. Dokončujeme web Standardu negrafických informací 3D modelu pozemních staveb (SNIM) ke zveřejnění. Interaktivní představení proběhne na BIM DAY 2017.
- 9. srpna 2017: Tabulka standardu negrafických informací 3D modelu stavební části převedena do webového rozhraní a parametry namapovány na IFC.
- 24. května 2017: V rámci prezentace zaměřené na výrobky a zpracování jejich knihoven byla představena část parametrů specifikující požadavky na výplně otvorů - okna, dveře. Dále byly představeny způsoby napojení těchto informací k jednotlivým modelům a možné přínosy takto vytvořených knihoven napříč účastníky výstavbového procesu.
- 5. května 2017: Dokončena verze 0.1 tabulky standardu negrafických informací 3D modelu stavební části. Aktuálně se provádí mapování na IFC, převod do databázového formátu k uveřejnění a zahájena práce na návodu k použití databáze v praxi.
- 12. duben 2017: Prezentace jednotné datové struktury pracovní skupině PS04 BIM a dopravní stavby. Tím byla zahájena kooperace mezi obory pozemních a dopravních staveb na tvorbě jednotné struktury dat ve stavebnictví v prostředí BIM.
- 22. března 2017: Byla zahájena práce na části TZB ve spolupráci se specialisty v daném oboru.
- 5. dubna 2018: Proběhne další setkání pracovní skupiny.
Digitální technická mapa na Vysočině
Projektanti, architekti i majitelé nemovitostí na Vysočině mají nově k dispozici digitální technickou mapu. Nástroj, který vznikal několik let, zjednodušuje plánování staveb díky přehlednému zobrazení sítí i vlastnických vztahů. Tvorba mapy stála téměř 300 milionů korun a bude se dál průběžně aktualizovat. Stavba domu, silnice nebo třeba připojení na vodovod a kanalizaci, to vše se díky nové digitální technické mapě na Vysočině plánuje snáz. Mapu mohou zdarma využívat nejen stavební firmy, ale i jednotlivci. „Párkrát už jsem ji použil. Když zjednoduším, dostanete zakázku na stavbu domu, otevřete mapu a hned vidíte, kudy vedou sítě a kdo je vlastní,“ popisuje zkušenost s nástrojem projektant Radim z Jihlavy. I když podrobnější data si musí projektanti stále vyžádat u jednotlivých správců, mapa výrazně usnadňuje první fáze projektování.
Digitální mapa pokrývá celé Česko a její tvorba na Vysočině trvala několik let. „Zahrnovala letecké snímkování i klasické geodetické zaměření. Nejnáročnější bylo takzvané kvantitativní pořizování dat, kdy se pomocí laserového skeneru zaznamenávají informace z jedoucího auta,“ popisuje Martin Tejkal, spolukoordinátor projektu za Kraj Vysočina. Mapa je volně dostupná přes webové stránky kraje. Aktuálně chybí například data o kritické infrastruktuře, jejich doplnění se plánuje na přelomu roku. V budoucnu má kraj v plánu mapu dále rozšiřovat, například o sítě, které spravují jednotlivé obce.
Digitalizace a robotizace ve stavebnictví
Moderní technologie se neuplatňují jen při navrhování domů, ale i v samotném stavebnictví. Určitě dojde k automatizaci rutinních procesů, nějaké robotizaci, dronům. Robot je i digitální. Například povolovací procesy: Vezmete dokumentaci, nahrajete ji někam do systému - ten systém to schroustá pomocí nějakého digitálního robota a řekne: Ano, splnili jste všechny podmínky a můžeme ten dům povolit. Nemusíme čekat, až si to nějaký člověk přečte. Takže pod robotizací si můžeme představit vlastně cokoliv, co dnes dělá člověk, ale mohl by to dělat nějaký stroj, třeba i software. Může se pod robotizací skrývat opravdu i nějaký fyzický robot někde na stavbě. Jsou to například autonomní vozíky, které převážejí materiál na základě GPS souřadnic. Samonaváděcí drony. Tyto systémy už dneska běží a ta technologie se stává čím dál tím finančně dostupnější.
Drony se používají například ke snímkování nebo zjišťování objemu přesunu zemní hmoty. Když děláte nějaké výkopy, museli jste dříve složitě geodeticky počítat, kolik máte na haldě materiálu. Čeští stavebníci začínají těžit z nových technologií. Právě moderní stroje stále častěji nahrazují lidskou práci nebo ji přinejmenším zjednodušují. Na staveništích se tak objevují třeba chytré buldozery s GPS senzory nebo roboti pokládající cihly.
Chytré buldozery a robotika
Václav Novotný, který má na starosti stavební techniku, nastupuje spolu s reportérkou Zuzanou Švejdovou do moderního buldozeru. Říká se mu dozer a na stavbách obvykle rozhrnuje hlínu, využívá se ale taky při demolicích. Ovládací panel je vybavený LCD obrazovkou a jsou tu i dva elektronické joysticky místo volantu. Pravým řidič ovládá pohyb radlice a levým pojezd. Stroj přibližně za deset milionů korun spoří palivo, je jednodušší na obsluhu a navíc zrychluje práci, což v konečném důsledku firmám šetří i peníze. „Na první pohled vypadá naprosto stejně, ale po nahrání softwaru dokáže přes GPS moduly navést operátora stroje tak, že bude kopírovat, co je v projektu,“ popisuje schopnosti dozeru Michal Švejcar, ředitel divize ve společnosti Stavebniny DEK, která chytrý buldozer taky využívá.
Čtěte také: Tipy pro efektivní získávání informací z archivních listů
Do stavebnictví promlouvá nejenom digitalizace a automatizace - lidskou práci postupně zastávají také roboti. Štěpán Kočí už několik let pracuje na vývoji robota, který dokáže sám zdít. K ovládání mu stačí jen tablet. Robotické rameno si z palety vybere cihlu a pak ji umístí na zeď. Řídí se přitom laserovými čidly. V praxi tak nahradí práci až čtyř zedníků. „Při každém pohybu cihlu, kterou nabírá, znovu vyhledává. Dál už je řízený softwarem, protože na zeď ji umisťuje podle souřadnicového systému,“ popisuje Kočí. „Taky jsme schopní přes robota spočítat, kolik jsme na stavbě celkem zpracovali cihel.“ Díky laserovým dálkoměrům a ultrazvukovým čidlům robot ví, jak se na stavbě pohybovat. Umí si zmapovat celý terén a vyhnout se překážkám. Do budoucna stroj zastane i práci dalších profesí.
Materiály budoucnosti a 3D tisk
Každá stavba musí být z něčeho vyrobena. Mezi nadějné materiály budoucnosti patří kompozitní materiály, tedy materiály, které se skládají ze dvou a více složek. Kompozity jsou i na bázi dřeva - to znamená, že můžeme kombinovat třeba listnaté a jehličnaté dřevo. Pokud si představíme vodorovný trám, a půjdeme od jeho spodního líce, tak v nejvíce namáhané spodní části toho trámu máme kvalitní dřevo, ale uprostřed už můžeme využít dřevo, které nemá tak dobré vlastnosti. Může to být rychle rostoucí dřevo. Takto bychom mohli kombinovat různé materiály, nejenom dřevo, ale třeba i dřevo s betonem. Je to pár dní, kdy byl v Třebíči zprovozněn dřevobetonový most.
Možnosti 3D tisku ve stavebnictví mají určitě budoucnost, ale tisk domů v České republice má před sebou ještě hodně dlouhou cestu. Ale 3D tisk nějakých elementů, konstrukcí, tak tam je potenciál v brzké době docela vysoký. V České republice tomu zatím moc nepřejí klimatické podmínky a zároveň materiál na 3D tisk je ještě docela drahý. Ale jinak v sousedních státech jako Německo, Rakousko už domy postavené jsou.
Výhody BIM pro stavaře a investory
Výhody metody BIM ocení stavaři i investor. Právě fáze projektování je dnes často založená na metodě BIM, která vykresluje celou budovu ve 3D. „Třeba že jsem v 6. patře, že jde o vytápění a vidím i konkrétní typ radiátoru,“ ukazuje na trojrozměrném modelu rozestavěné bytovky BIM manažer Jakub Škaloud ze společnosti VCES. Díky projektu se například snáz odhalí problémy nebo kazy budovy ještě před samotnou stavbou. BIM projekt se navíc dál využívá třeba pro virtuální prohlídky domů skrz 3D brýle. Klient si může jednotlivé pokoje virtuálně projít, zkoušet měnit jejich zařízení nebo třeba barvu. „Může měnit podlahovou plochu, koberec, barevnost a strukturu obkladů nebo omítky. A změny provést hned na místě,“ dodává Jakub Škaloud.
Článek je součástí obsahu Ročenky ČKLOP 2018.
tags: #rozhlas #informacni #modelovani #staveb