Fenomén BIM, nový nástroj ve stavebnictví po celou dobu životnosti investice

Článek čtenáři předá zcela základní informace o metodě BIM ve stavebnictví. Pro uvedení do problematiky budou nejprve vysvětleny vybrané pojmy z normy ČSN EN ISO 19 650. Následovat bude stručné zhodnocení současného stavu stavebnictví v návaznosti na metodu BIM. Budou nastíněny některé z výhod a výzev, které s sebou zavádění BIMu přináší a nevyhnutelně jim budou čelit investoři, projektanti i dodavatelé. Závěrečná část článku se věnuje predikci vývoje implementace metody BIM do stavebnictví.

Co je BIM?

Zkratka BIM z anglického „Building Informational Management“ pod sebou ukrývá proces, který umožňuje architektům, inženýrům, stavebním firmám a investorům v oblasti stavebnictví plánovat, navrhovat, stavět a spravovat budovy s důrazem na vyšší spolupráci jednotlivých profesí a zefektivnění procesů během životního cyklu aktiva.

Pojem „aktivum“ je chápán v souvislosti s metodou BIM abstraktněji, nemusí se jednat pouze o stavbu, ale například o pozemky, zařízení nebo vybavení. Pro zjednodušení bude aktivum v tomto článku uvažováno jako stavba.

Životní cyklus je od začátku přípravy projektové dokumentace, přes výstavbu aktiva, provoz až po zbourání stavby. Rozlišujeme dvě hlavní fáze. Dodací fáze je první fází a zahrnuje vytvoření projektové dokumentace a realizaci samotné stavby. Následuje provozní fáze, během které je aktivum provozováno, udržováno. Tyto fáze na sebe přirozeně navazují a cyklicky se opakují. Přechod z jedné fáze do druhé způsobují spouštěcí události, které si můžeme představit jako potřebu provést například opravu, nebo rekonstrukci. Na začátku zahájení nové fáze probíhá přejímání informací a dat z předešlé fáze, aby řešitelské týmy mohly relevantní informace a data použít.

Jak je patrné z výše uvedeného, BIM není 3D model, což bývá jednou z častých mylných představ. 3D model je používán jako klíčový nástroj pro integraci informací a dat o budově. Nicméně celý BIM v sobě ukrývá informace nejen grafické, ale i negrafické.

Grafické informace mohou obsahovat například model stavby, výkresovou dokumentaci. Negrafické si můžeme představit jako různé smlouvy, rozhodnutí úřadů, technické listy použitých komponentů.

Pro efektivní řízení procesů během životního cyklu aktiva je potřeba informace a data sdílet s úkolovými týmy. K tomu slouží CDE, zkratka z anglického „Common Data Environment“, jenž v překladu znamená společné datové prostředí. Jedná se o pracovní prostor, kde všechny zúčastněné strany spolu komunikují a předávají si informace a data o aktivu. Zároveň dochází ke kontrole a schvalování výstupů. Společné datové prostředí se tedy stává místem jediné pravdy a všechny publikované soubory, informace a data v něm obsažená jsou aktuální. V ideálním případě veškeré soubory v CDE obsahují metadata, kde jsou zaznamenány informace o původci souboru, kdo soubor schválil, kdy, a tím je dosaženo vyšší transparentnosti.

Pro docílení konzistentních, kvalitních a využitelných informací je zapotřebí vytvořit klíčové dokumenty, které stanoví jasná pravidla, standardy a povinnosti všech zúčastněných stran. Takových dokumentů může být celá řada. Od jednostránkových požadavků na výměnu informací až po komplexně vytvořené několikastránkové dokumenty. Rozhodující jsou hlavně požadavky investora, velikost a složitost řešeného projektu. Extrémem je požadavek na zpracování BIM, bez dalších doplňujících dokumentů. Zde je vhodné čtenáře odkázat na normu ČSN EN ISO 19 650, kde jsou jednotlivé dokumenty uvedeny.

Současný stav BIMu

Stavebnictví je v současnosti jedním z nejméně digitalizovaných průmyslů (obr. 1), což dokládá studie firmy McKinsey&Company. Velké projekty zaberou většinou o 20 % více času, než by bylo nutné. Zároveň až 80 % projektů zvýší svoje předpokládané náklady [1].

Obr. 1. Index digitalizace 

V České republice je již metoda BIM několik let. Firmy, respektive správci technické infrastruktury si uvědomují, že bez správných nástrojů bude docházet ke kolapsu současného systému. Míry složitosti, které dosahují některé stavby, převážně kvůli použité technologii, jako jsou například úpravny vody, čistírny odpadních vod nebo vodní elektrárny, se již neobejdou bez vhodných postupů, které zajistí eliminaci kolizí během projektování a následné realizace. Výše zmíněnou složitostí se zvyšují nároky na provoz. Je zcela namístě, že vlastníci infrastruktury pochopili tuto skutečnost a uvědomili si potenciál, který zavedení metody BIM v sobě ukrývá. Ačkoliv by se mohlo zdát, že BIM je v České republice standardem, není tomu tak. Spouštěčem velkého poprasku byla avizovaná povinnost využít metody BIM u nadlimitních zakázek. To v podstatě donutilo společnosti k tomu, aby začaly jednat. Proto v současné době můžeme vidět, že zadavatelé veřejných zakázek začínají uvažovat nad touto metodou a snaží se provést implementaci do organizace. Rozbíhají se pilotní projekty, vyhodnocují se data získaná z již dokončených pilotních projektů. Některé stavby jsou již v provozní fázi životního cyklu a závěrem je, že došlo k zefektivnění vynakládání zdrojů, ať už personálních, tak finančních. Projektanti a dodavatelé tento trend následují a vynakládají nemalé úsilí, aby mohli poskytnout požadované služby.

Skutečností je, že všichni se stále učí a vlastně zjišťují, jak osvědčené postupy například ze zahraničí fungují v našem prostředí. Panuje určitá zdrženlivost, která je zcela opodstatněná, vzhledem k prvotním finančním nákladům. Nicméně vyčkávací taktika se v tomto případě může ošklivě prodražit. Společnosti v podstatě nikdo do ničeho nenutí a mají možnost na jednodušších projektech vyzkoušet všechny postupy, proškolit svůj personál a připravit celou společnost na digitální transformaci. Tím se poučí z chyb, které zavedení zákonitě přinese, a připraví se na velké projekty, kde posléze bude povinné použít metodu BIM.

Výhody BIM v průběhu životního cyklu stavby

Hlavní předností při implementaci metody BIM během projekčních prací je kvalitnější koordinace, které je docíleno vytvářením detailních 3D modelů. Ty lépe představují vzhled, rozmístění a interakce různých prvků stavby. Modely zahrnují všechny relevantní informace. Zlepšením vizualizace se usnadňuje komunikace mezi projektanty, stavebníky a investory. Všichni zúčastnění mohou lépe porozumět návrhu a mít jasnější představu o výsledném produktu. Modely umožňují identifikovat a řešit kolize mezi různými systémy (elektroinstalace, vodoinstalace, vzduchotechnika apod.) již v rané fázi návrhu. To pomáhá minimalizovat lidské chyby při tvorbě a interpretaci projektové dokumentace. S přesnějšími informacemi můžeme také snížit riziko chybného provedení prací při výstavbě, což šetří čas a náklady.

BIM lze využít k vytvoření podrobných odhadů nákladů na stavební projekt. Díky přesnějším informacím o materiálech, objemech a pracích můžeme lépe plánovat a řídit rozpočet projektu.

Zároveň je možné integrovat informace o plánování a časovém harmonogramu do modelů. Tím je umožněno sledovat postup prací, zjišťovat kritické body a optimalizovat časové plány.

Důležité informace o prvku stavby, jako jsou specifikace materiálů, rozmístění komponent, technické návody, jsou uchovávány v digitálním modelu a mohou být snadno přístupné pro správu a údržbu budovy. To usnadňuje plánování údržby, výměnu součástí a správu aktiva po celou dobu životnosti, která je díky tomu prodloužena. Vlivem podrobných informací o jednotlivých prvcích stavby lze provádět přesnější kvantifikaci a odhad nákladů. Zároveň nedochází ke ztrátě vědomosti a informací po odchodu klíčového pracovníka.

Výzvy zavádění BIM

Základem každé změny je informovanost a vzdělávání všech zúčastněných subjektů, které do procesu vstupují. V současnosti se celý proces rapidně vyvíjí a je nesmírně důležité, aby všechny strany nejenom měly základní vzdělání v problematice BIM, ale i dokázaly svoje vědomosti udržovat aktuální. Což vyžaduje značné úsilí, minimálně teď, kdy lidé věnující se metodě BIM mají i jiné závazky, které musí plnit. Je vhodné, aby byl využit potenciál normy ČSN EN ISO 19 650, kde jsou pojmy uvedeny a definovány. Není žádoucí, aby docházelo k lidové tvořivosti. Vzdělání investorů je důležité pro jasné definování zadávací dokumentace. Tím dojde k eliminaci víceprací, případně vynakládání zbytečných výdajů, například za modely bez dalšího využití.

Zavádění jakékoliv změny je obecně úmorný proces. Je potřeba mít na paměti, že BIM tvoří lidé a bez vůle úkolových týmů BIM nemůže fungovat. Současný systém funguje, nicméně může fungovat lépe a je potřeba bourat dogmata, která brání v dalším rozvoji, protože stávající systém narazil na své limity. Stejně jako v minulosti, kdy projektanti pracovali s tužkou a papírem, tak dnes je již naprostá samozřejmost, že projektant používá některý z dostupných CAD programů pro tvorbu výkresové dokumentace.

Jednou z paradoxních výzev je omezování informací a dat. Na začátek je potřeba zopakovat, jaký je rozdíl mezi informacemi a daty. Data nemají sama o sobě význam, zatímco informace mají význam a jsou užitečná pro konkrétní účely. Data potřebují kontext nebo strukturu, aby se z nich staly informace. Informace jsou vždy v určitém kontextu a mají smysl v rámci tohoto kontextu. Data jsou surová a nezpracovaná. Interpretace dat vytváří informace, které mají význam pro lidi nebo systémy. Informace mají vztahy a spojitosti mezi různými daty. Data jsou pouze jednotlivé prvky, zatímco informace je spojení těchto prvků.

Zní to zvláštně, snažit se omezovat shromažďování dat a informací. Už jen s ohledem, že BIM nám umožňuje získat nepřeberné množství dat a informací za celý životní cyklus aktiva. Nicméně je potřeba si uvědomit, že se nesmíme dopustit informačního chaosu. Na počátku by měla zaznít otázka, jestli daná informace, kterou vyžadujeme od projekčního týmu zanést do modelu, najde svoje využití. Díky této jednoduché otázce můžeme zjistit, že spousta informací je důležitých pro projektovou přípravu, ale už nenajdou tolik využití během provozní fáze. Proto by po konci každé fáze životního cyklu aktiva mělo dojít k revizi obsažených informací a dat získaných během předešlé fáze a vybrat pouze potřebné informace a data pro fázi následující. Velikost modelů za celý životní cyklus aktiva může růst exponenciálně a je potřeba mít tuto skutečnost na paměti. Nástroje nám umožňují sledovat vše, co si jen usmyslíme, a tím vzniká nutkání do modelu opravdu přidat vše, co kdyby náhodou. Výzvou je tedy naučit se pracovat s daty a informacemi, které nám může BIM poskytnout, umět je vyhodnotit z pohledu další použitelnosti a snažit se udržovat model maximálně přehledný.

S přehledností je spojena další výzva, a to standardizace. V současnosti máme legislativu, která definuje různé procesy ve stavebnictví a oporu v podobě norem. I metoda BIM má svůj soubor norem, jedná se o již zmíněnou ČSN EN ISO 19 650. Nicméně při zavádění BIM postupů si s těmito dokumenty nevystačíme. Je potřeba vytvořit datový standard, který jasně specifikuje strukturu informací a dat vložených do modelu. V České republice neexistuje v současné době jeden centrální oficiální standard, který lze použít na všechny stavby. Vodní stavby jsou specifickým odvětvím stavebnictví a je předpoklad, že každá společnost zabývající se vodním hospodářstvím bude mít vlastní datový standard. Výroba takového standardu trvá značný čas, neboť je zcela nezbytné na pilotních projektech otestovat požadavky na informace dané společnosti. Datový standard je nutné chápat jako flexibilní vzor, který lze doplňovat, měnit a promazávat na základě získaných zkušeností z dodacích fází a provozních fází.

Úspěšné zavedení metody BIM do stavebnictví vyžaduje celkové posílení digitalizace naší společnosti v České republice. Státní správa musí být na tento trend připravena a využít potenciál, který v sobě ukrývá. Úřady se topí v záplavách dokumentů, které by vůbec nemusely být v tištěné podobě. Zároveň díky strojově čitelným informacím a datům lze provádět kontrolu, čímž lze zrychlit celý proces schvalování.

Je potřeba provádět osvětu o digitalizaci celkově, aby občané pochopili, jaké výhody skýtá. Proto jednou z největších výzev bude neustále a trpělivě nejen odborné obci, ale i široké veřejnosti vysvětlovat přínosy digitalizace společnosti.

Výhled vývoje implementace metody BIM

Během relativně krátkého období můžeme očekávat vyšší zastoupení projektů, které budou zpracovány za pomoci postupů BIM. V současné době probíhají pilotní projekty u většiny zadavatelů veřejných zakázek, usilovně si společnosti vytváří datové standardy a zpracovávají potřebné dokumenty. Některé projekty již přechází, nebo se nachází v provozní fázi. Nové požadavky pravděpodobně vyvolají reorganizace společností, aby bylo možné efektivněji implementovat metodu BIM. Jako u každé novinky, tak i BIM s sebou přináší vyšší počáteční náklady v podobě nákupu licencí programů, investice do pracovníků a případně externích konzultantů, kteří mohou pomoci organizacím projít transformací. Nicméně již krátce po implementaci metody BIM společnosti pocítí její benefity, které přináší. Zároveň dojde ke snížení nákladů na provoz aktiv.

V zahraničí je již možné pozorovat i použití virtuální reality, umělé inteligence a algoritmů pro povolovací procesy staveb mezi stavebním úřadem a investorem. Vzhledem k jasným výhodám lze očekávat, že tento trend se začne pomalu objevovat i u nás, jako například vytváření mračen bodů pomocí dronů.

Závěr

Pro čtenáře neznalého problematiky měl článek za cíl představit fenomén BIM a uvést do kontextu, co si pod pojmem představit. Nastíněny byly některé výzvy při zavádění a předpoklady blízkého vývoje.

Výhody implementace metody BIM do organizací jsou nesporné a převažují nad vstupními náklady, které zavádění přináší. Výzvy budou překonány, protože kde je vůle, je i cesta.

Literatura

Ing. Stanislav Winkler
Povodí Labe, státní podnik
winklers()pla.cz