BIM w obszarze czystych pomieszczeń i laboratoriów jako odpowiedź na cyfryzację budownictwa

Rys. 1: Związek między open-BIM a closed-BIM. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Wszelkie prawa zastrzeżone

Rys. 2: Obliczanie sieci chłodniczej dla pojedynczej grupy przestrzennej. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Wszelkie prawa zastrzeżone

Fig. 3: Role BIM © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Wszelkie prawa zastrzeżone

Abb. 4: Budynek Feringa jako natywne 3D-model w oprogramowaniu obsługującym BIM. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Wszelkie prawa zastrzeżone

Tabela 1: Zadania ról BIM

Die Kelvin Reinraumsysteme GmbH jako jedna z pierwszych firm od 2017 roku stawia na konkretne wdrożenie BIM w zakresie czystych pomieszczeń i laboratoriów. Building Information Modeling to metoda, w której poszczególne branże w projekcie budowlanym mogą cyfrowo współpracować w sieci. Szczególnie wysokie wymagania w projektach czystych pomieszczeń sprawiają, że metoda BIM jest niemal niezbędna.

Ale czym dokładnie jest BIM i jak może pomóc w bardziej efektywnym przebiegu projektu budowlanego?
Krótko i zwięźle, Building Information Modeling (BIM) to cyfryzacja branży budowlanej. Obejmuje ona planowanie, budowę i eksploatację budynków za pomocą cyfrowych – częściowo wirtualnych – informacji o budynku, odnoszących się do całego cyklu życia obiektu. BIM nie jest pojedynczym oprogramowaniem, lecz całościową metodą pracy, która znacznie ułatwia wymianę informacji i ogólną współpracę między wszystkimi zaangażowanymi branżami.

Motywacja:

Dla wielu BIM jest jeszcze nieznanym obszarem, który trzeba zbadać. Wsiądź do statku kosmicznego BIM i wyrusz w podróż ku nowym możliwościom realizacji budów i projektów. Już istnieje wiele relacji sukcesu z całego świata, które służą jako motywacja, podobnie jak ten artykuł. Strach to ciemność w nas, dopóki ktoś nie zapali małej lampki i nie wskaże drogi. Ważne jest, aby rozpoznać tę lampkę i czerpać z niej korzyści. BIM to przyszłość! Musimy tylko to dostrzec i właściwie wykorzystać.

Korzyści z BIM

Teraz, gdy definicja BIM jest jasna, pojawia się pytanie, jakie korzyści przynosi BIM w branży czystych pomieszczeń i laboratoriów. Ten artykuł rozpatruje zarówno planowanie jako takie, jak i wykonanie, czyli przebieg budowy z BIM. Już na etapie planowania konieczne jest pewne przemyślenie, jeśli podąża się za metodą BIM. Dotychczas plany 2D lub 3D po fazie budowy były zwykle archiwizowane i rzadko wykorzystywane ponownie. Modele BIM są wykorzystywane przez cały cykl życia czystego pomieszczenia lub laboratorium, z uwzględnieniem poziomu szczegółowości (LOD), poziomu potrzebnej informacji (LOIN), poziomu informacji (LOI) i poziomu geometrii (LOG). Oprócz modelu 3D, uwzględnia się także dane czasowe (4D), koszty (5D), symulacje (6D) oraz zarządzanie obiektem (7D), korzystając z normy VDI 2552 arkusz 3, które można bezpośrednio powiązać z modelem. Dlatego konieczne jest, aby w realizację projektu włączać aspekty planowania czasu i kosztów, a także punkty pomiarowe do późniejszych pomiarów kwalifikacyjnych. Również informacje istotne dla późniejszych prac konserwacyjnych – np. numery artykułów części zamiennych – muszą być uwzględnione.

Przy większych inwestycjach, takich jak kompleksy budynków, w modelu zapisuje się także późniejsze wyburzenie budynku, czyli skoordynowany przebieg rozbiórki. Aby to wszystko zrealizować, model BIM jest zaopatrywany w pożądane informacje i może później służyć np. działowi zarządzania obiektami (FM). Wszystkie informacje, takie jak obliczenia, karty danych, informacje o elementach, przebiegi czasowe i kosztowe oraz symulacje przebiegu budowy, są zapisane w jednym pliku – modelu BIM 3D – i mogą być wykorzystywane w dalszych etapach planowania, przebudowy lub rozbiórki.

Informacje, aspekt czasowy wymiany danych (Data Drop), przypadki użycia BIM oraz cele zamawiającego są początkowo określane w wymaganiach informacyjnych zamawiającego (AIA), a następnie w planie realizacji projektu BIM (BAP) zgodnie z normą VDI 2552 arkusz 10. BAP, poza światem BIM, jest również nazywany dokumentem specyfikacji obowiązków i jest traktowany jako dokument umowny. W projektach GMP można także przenieść punkty z dokumentu wymagań użytkownika (URS) do BAP. Z prawnego i technicznego punktu widzenia zaleca się rozdzielenie AIA jako dokumentu BIM i URS jako dokumentu GMP, a dopiero przy tworzeniu BAP połączenie wymagań obu dokumentów.

Korzyści dla projektów w zakresie czystych pomieszczeń i laboratoriów:

– zapewnienie kosztowej pewności realizacji budowy poprzez modelowe aktualizacje planów czasowych i kosztowych
– podniesienie jakości planowania dzięki przewidywalnemu modelowi 3D i stosowaniu standardów budowlanych
– ulepszone i bardziej uporządkowane przebiegi projektowe
– optymalizacja projektowania urządzeń technicznych
– prefabrykacja np. instalacji i schematów wtryskowych na podstawie modelu 3D
– cyfrowa przekazanie danych do eksploatacji i konserwacji
– wsparcie udziału społeczeństwa
– mniejsze roszczenia o dopłaty
– ponowne wykorzystanie modelu BIM przy zmianach, rozbudowie, rozbiórce, co pozwala zaoszczędzić czas i koszty

BIM ≠ BIM

Tak samo ważne jak stosowanie BIM jest zdefiniowanie i decyzja odnośnie open-BIM, closed BIM, little-BIM i Big-BIM. W krajobrazie BIM na początku projektu rozróżnia się te podejścia. Ale dlaczego w metodzie BIM ponownie rozróżnia się closed-BIM i open-BIM? Podstawą BIM jest wspólne działanie w ramach projektu. Całkowite korzyści BIM są widoczne tylko wtedy, gdy pracuje się wspólnie na rzecz sukcesu projektu, zamiast korzystać wyłącznie z osobistych korzyści. Aby to można było przenieść na wspólny model, muszą być dostępne odpowiednie narzędzia i zdefiniowane interfejsy. Na przykład w open-BIM korzysta się z neutralnych standardów i przepływów pracy. Każdy uczestnik projektu wybiera własne oprogramowanie. Format wymiany danych to np. IFC (Industry Foundation Classes) zgodnie z DIN EN ISO 16739.
W przypadku closed-BIM, jeden producent oprogramowania narzuca rozwiązanie wszystkim uczestnikom projektu, którzy muszą pracować według tych samych wytycznych i przepływów pracy. Jednak narzucenie jednego producenta oprogramowania wiąże się z ryzykiem, gdy narzędzia używane do obliczeń (np. statycznych) nie spełniają wymogów wymiany danych w closed-BIM z powodu braku odpowiednich interfejsów, co uniemożliwia bezproblemową przekazanie do systemu. W branży czystych pomieszczeń i laboratoriów, gdzie korzysta się z wielu różnych narzędzi do obliczeń chłodu, wentylacji, ciśnień czy rozkładu luminancji, decyzja o wyborze wariantu powinna być podjęta z rozwagą.

Oprogramowanie

Jak wspomniano na początku, BIM nie jest oprogramowaniem. Jednak konieczne jest specjalistyczne oprogramowanie do realizacji projektów BIM. Szczególnie wyzwaniem jest wdrożenie produktów programowych w istniejące struktury firmy. Koszty wdrożenia, szkolenia, rozwijanie własnych elementów to tylko niektóre z aspektów, które muszą być uwzględnione.

Podstawowa zasada brzmi: „Im lepiej zorganizowane są wewnętrzne procesy przed wdrożeniem, tym łatwiej je wprowadzić”. Dla wielu uczestników projektu i planowania jest to jeszcze wielka niewiadoma – właśnie ciemna strona księżyca. Ważne jest, aby mieć motywację do podjęcia nowych ścieżek, myślenia o korzyściach BIM dla firmy i projektu, a także odważnie wyruszyć w tę przygodę, aby odkrywać nowe możliwości.

Oprócz głównego oprogramowania, które nazywa się również oprogramowaniem autorskim, w zależności od głębokości wymagań modelowych mogą być potrzebne dodatkowe narzędzia do współpracy z innymi firmami. W szczególności w przypadku planowania i realizacji inwestycji z wieloma firmami i podwykonawcami konieczne jest ustanowienie interdyscyplinarnych reguł. Jedną z nich jest współpraca w chmurze, określana w języku BIM jako CDE (Common Data Environment) zgodnie z DIN SPEC 91391 części 1 i 2, w której przechowywany jest centralny model 3D i regularnie synchronizowany z kopią roboczą poszczególnych projektantów. Ta metoda gwarantuje, że wszystkie zaangażowane branże mają dostęp do aktualnego stanu projektu i mogą go wykorzystywać. CDE umożliwia także składanie dokumentacji do przeglądu i zatwierdzenia. Konwencjonalne zatwierdzenie za pomocą podpisu i pieczęci odchodzi w zapomnienie, ponieważ zatwierdzenie przez CDE jest prawnie wiążące i często pozwala zaoszczędzić dużo czasu.

Kelvin Reinraumsysteme GmbH korzysta z możliwości CDE, aby komunikować się z wszystkimi uczestnikami projektu i uzyskać zatwierdzenia planów. Biorąc pod uwagę, że nadal są uczestnicy planowania, którzy nie korzystają z BIM-owego oprogramowania, ale ich kompetencje są niezbędne do realizacji projektu, firma oferuje środowisko współpracy, w którym można wdrażać np. pliki IFC (Industry Foundation Classes) od podwykonawców lub innych projektantów. Obecnie wiele programów nie-BIM potrafi generować pliki IFC. W ten sposób natywne modele 3D z oprogramowania autorskiego mogą być łączone z modelami IFC, co umożliwia np. wykrywanie kolizji i sprawdzanie reguł modelowania. Szczególnie w czystych pomieszczeniach i laboratoriach, gdzie występuje duża gęstość techniczna, kolizje i zmiany można zgłaszać bezpośrednio i bez dużej utraty czasu za pomocą CDE, np. przez format współpracy BIM (BCF).

Role BIM

BIM wymaga nowych zadań i odpowiedzialności dla wszystkich uczestników projektu, co odzwierciedla się również w nazwach stanowisk. Mówi się między innymi o koordynatorach BIM, menedżerach BIM i konstruktorach BIM.

Najczęściej wymieniane role BIM znajdują się w normie VDI 2552-7 i DIN EN 19650-1 jako menedżerowie informacji i koordynatorzy informacji. Często – choć nie zawsze – odzwierciedlają one znane metody realizacji projektów, tylko w połączeniu z metodą BIM. Ścisłe rozdzielenie zadań w ramach ról BIM jest trudne w mniejszych projektach, gdzie jedna osoba może pełnić dwie role BIM. Poniższy diagram i tabela przedstawiają uproszczony podział ról i ich zadań w projekcie BIM dla czystych pomieszczeń.

Tabela 1: Zadania ról BIM

Umowa

W przyszłości konieczne jest, aby w konwencjonalnej umowie uwzględnić metodę BIM. Zgodnie z opisanymi wcześniej rolami BIM, pojawiają się nowe obszary zadań, które muszą być uwzględnione w dokumentach umownych, co może również wpłynąć na nowe zasady wynagrodzeń. Nie ma jednak nie do pokonania przeszkód w zawieraniu umów z BIM na podstawie obowiązującego prawa budowlanego, ponieważ konieczne zmiany można wprowadzić do umów. Dodatkowo, w każdym projekcie BIM istnieje BAP, odzwierciedlający cele zamawiającego i na jego podstawie można kalkulować honoraria i ceny. Jednakże konieczne jest dostosowanie obowiązujących norm VOB/A, VOB/B i VOB/C do metody BIM, aby zapewnić bezpieczeństwo w trudnych sprawach prawnych.
Przy stosowaniu HOAI, podobnie jak w przypadku VOB, konieczne jest sporządzenie dodatkowych dokumentów do umowy inżynierskiej, tzw. szczególnych warunków umowy BIM (BIM-BVB), które będą traktowane jako warunki ramowe BIM, ponieważ HOAI i VOB są sformułowane w sposób neutralny metodologicznie.

O konieczności omówienia skutków prawnych błędów projektowych i wykonawczych z BIM, a także praw autorskich do komponentów BIM i całych modeli BIM, decyduje, na ile obowiązujące podstawy prawne się do tego odnoszą. W razie potrzeby mogą być konieczne dodatki do umów lub BIM-BVB. Szczególnie w kontekście odpowiedzialności za usługi BIM na podstawie skomplikowanego modelu BIM, warto rozważyć, na ile odpowiedzialność poszczególnych ról BIM jest uzasadniona. Na przykład, istnieją poważne konsekwencje w zakresie klasyfikacji usług w ramach prawa usługowego lub umowy o dzieło, w zakresie odpowiedzialności uczestników projektu. Bez względu na winę, wykonawca odpowiada tylko w przypadku umów o dzieło ukierunkowanych na efekt.

Przykład zastosowania

Na podstawie teorii przedstawiony zostanie praktyczny przykład aktualnego projektu budowlanego firmy Kelvin Reinraumsysteme GmbH:

Uniwersytet Rijksuniversiteit Groningen (RUG) buduje na cześć laureata Nagrody Nobla, prof. dr. Bena Feringa, nowy budynek badawczy o powierzchni ponad 62 000 m2, długości 260 metrów i szerokości 63 metrów, przeznaczony do szkolenia technicznego i badań w dziedzinie nauk ścisłych. W ten sposób uczelnia wspiera swoje dążenia do pozostania jednym z ważnych międzynarodowych ośrodków badawczych w dziedzinach takich jak inżynieria chemiczna, nanotechnologia, badania materiałowe i astronomia.

W tym budynku znajdują się czyste pomieszczenia i laboratoria, w których można badać tematy związane z lotnictwem, nanotechnologią, technologią półprzewodników i litografią. Kelvin Reinraumsysteme GmbH działa jako generalny wykonawca dla czystych pomieszczeń i laboratoriów, a także za ich techniczną realizację i wdrożenie.

Oprócz wielu przestrzeni badawczych, w nowym budynku powstają m.in. czyste pomieszczenia dla grup użytkowników Zernike & Stratingh oraz SRON. Na przykład czyste pomieszczenie Zernike & Stratingh o powierzchni ponad 1000 m2 jest w dużej części zbudowane ze szklanych elementów, co umożliwia z zewnątrz obserwację pracy w czystym pomieszczeniu, jak również techniki w obszarze plenarnym.

Cały budynek, a szczególnie czyste pomieszczenia i laboratoria, są planowane i realizowane od początku z użyciem metody BIM. Na początku Kelvin Reinraumsysteme GmbH ustaliła warunki za pomocą AIA (Wymagania informacyjne zamawiającego), BAP (Plan realizacji BIM) i IDM (Manual dostarczania informacji). Następnie rozpoczęto planowanie i centralną współpracę z innymi członkami zespołu projektowego.
Firma korzysta z własnych procesów, takich jak MVD (Model View Definition) i IDM (Manual dostarczania informacji), a także własnych inteligentnych treści BIM. Za pomocą specjalistycznego oprogramowania można tworzyć symulacje przebiegu budowy i przeprowadzać kontrole kolizji między branżami. CDE wspiera wszystkich uczestników projektu w pracy w jednym centralnym miejscu.

W zakresie technicznego rozwiązania Kelvin Reinraumsysteme GmbH korzysta ze standardu IFC w połączeniu z BCF (Format współpracy BIM). To, co kiedyś było nieporęcznymi listami Excel, od momentu wprowadzenia BCF można dokładniej i bardziej szczegółowo opisywać. W branży czystych pomieszczeń i laboratoriów, ze względu na często ogromną gęstość instalacji, ważne jest powiązanie modelu z rzeczywistością.

Do wszystkich zaplanowanych komponentów w czystych pomieszczeniach i laboratoriach w modelu BIM zapisuje się karty danych (link do wewnętrznej i zgodnej z RODO chmury), do których dostęp mają personel czystych pomieszczeń, technicy serwisowi, dział zarządzania obiektami, użytkownicy czy inwestor, za pomocą każdego urządzenia z dostępem do internetu, np. tablet, smartfon czy laptop.

Zakończenie:

Kelvin Reinraumsysteme GmbH zrealizowała już kilka projektów z wykorzystaniem BIM. Bez wybitnego zespołu inżynierów i projektantów taka bezproblemowa realizacja nie byłaby możliwa.