Informační modelování staveb (BIM) a digitalizace v dopravním stavitelství

• Foto

ÚVOD

Informačního modelování staveb je známo od roku 1974 [1] a v několika posledních letech se posunulo z teoretické roviny do praxe. Děje se tak především díky potenciálu informačního modelování v přinášení úspor, snižování rizik, použití efektivních technologií a systémů řízení založených na analýze dat.

S informačním modelováním velmi úzce souvisí dva další termíny, a to digitalizace a automatizace ve stavebnictví. Platí běžná úměra, známá i z jiných odvětví průmyslu, a to že se zvyšujícím se výkonem počítačů a specializovaných softwarů se rozšiřuje použití výpočetní techniky ve stavebnictví.

Procesy řešené pomocí tištěných dokumentů a papírové dokumentace se mění v elektronická data. Z pohledu informačního modelování se však nejedná o databázová řešení správy dokumentů a jejich správu a distribuci. Informační model nese některé údaje v sobě ve formě metadat a atributů. Příprava těchto dokumentů tak v celé řadě případů není zapotřebí. Databázovými způsoby se zapisují samotné informace o stavebním dílu, ale taktéž údaje spojené se vznikem těchto dat (autor, data, změny, přístupy a další…). S použitím těchto systémů se mění způsob práce a jednotlivé postupy. Je tedy docíleno procesních změn. Proces, kdy se namísto papírové formy využívají tato data, je nazýván digitalizací. I z důvodu, že stavebnictví je v této oblasti jedním z nejméně digitalizovaných odvětví průmyslu, se jedná o téma, které je v poslední době tématem celé řady konferencí, seminářů, kulatých stolů a odborných diskuzí.

Při zavedení digitalizace a automatizace v automobilovém průmyslu se zvýšila efektivita výroby o 75 %. Tuto paralelu lze použít i pro stavebnictví, kdy zavedením informačního modelování v životním cyklu stavby se zvyšuje automatizace a prefabrikace stavební výroby. Vyčíslení úspor v dopravním stavebnictví se pak dle jednotlivých autorů pohybuje mezi 5 – 35 % [2, 3, 5, 6].

Téma informačního modelování je již celou řadu let běžnou praxí pro výstavbu infrastrukturních staveb, které obsahují složité technologické celky (elektrárenský, chemický a vodohospodářský průmysl). V případě pozemního stavitelství existují v České republice desítky zkušeností s přípravou projektové dokumentace a realizace staveb. Lze zmínit stavby jako Riverview na Smíchově, Corso Court, Projekt Five, Visionary – Skanska, a. s. Výjimkou není použití principů informačního modelování pro stavby u nás připravované, ale realizované v zahraničí (CrossRail, UK – Mott MacDonald CZ, spol. s r. o., Com City, Rusko – CMA, spol. s r. o., Sudbury, Kanada – Exact Control System a. s. a mnoho dalších). S použitím informačních modelů byla dále například připravována projektová dokumentace trasy metra D (Metroprojekt Praha a. s.).

SOUČASNÝ STAV V ČR

Státní sektor

Jedním z podkladů pro zpracování návrhu nového Zákona o zadávání veřejných zakázek byla směrnice Evropského parlamentu a Rady EP 2014/24/EU. Tato směrnice doporučuje použití principů informačního modelování staveb. Dle Zákona o zadávání veřejných zakázek, § 103, odst. 3 „zadavatel může v zadávacích podmínkách uvést závazný požadavek na použití zvláštních elektronických formátů včetně nástrojů informačního modelování staveb”. 1. října 2016 vstoupil tento zákon v platnost a umožňuje tak zadavatelům ze státní správy požadovat použití informačního modelu pro další stavby a přípravné práce.

V závěru roku 2016 vydal Státní fond dopravní infrastruktury (SFDI) tiskovou zprávu vyjadřující záměr postupně zavést BIM do přípravy, realizace a správy dopravní infrastruktury v ČR. Tiskovou zprávou navázal na usnesení Vlády ČR ze dne 2. listopadu 2016 č. 958, o významu metody BIM pro stavební praxi a návrh dalšího postupu pro její zavedení. V souvislosti s potřebou téma řešit, byla na SFDI založena pracovní skupina věnující se tématu informačního modelování a jeho zavádění pro resort dopravy. Tisková zpráva je k nalezení na webu SFDI.

SFDI také oznámil, že ve spolupráci s ŘSD ČR a SŽDC plánuje využití informačního modelování staveb na několika pilotních projektech již v roce 2017. Cílem je rozšířit využití digitálních metod na stavbách dopravní infrastruktury financovaných SFDI.

Pracovní skupina zahájila práci na dvou základních úkolech: 

• zpracování koncepce zavedení informačního modelování pro stavby dopravní infrastruktury,
• podpora přípravy pilotních projektů a jejich realizace.

V závěru roku 2016 byly ze strany ŘSD ČR a SŽDC prezentovány vybrané pilotní projekty k realizaci v roce 2017.

Asociace

15. listopadu 2016 proběhla valná hromada Odborné rady pro BIM (CZ BIM), kde bylo zvoleno nové představenstvo rady. Na následujících jednáních bylo rozhodnuto o založení Pracovní skupiny pro informační modelování dopravních staveb. V tento okamžik jsou v pracovní skupině aktivně zastoupeny společnosti Skanska a. s., Metrostav a. s., Hochtief CZ a. s., Sudop Praha a. s., Mott MacDonald CZ, spol. s r. o., Metroprojekt Praha a. s., CCE Praha, spol. s r. o. a BIM Project s. r. o.

Cíly této pracovní skupiny jsou:

• Sdílet novinky, zkušenosti a znalosti v oboru (BIM),
• jako kolektiv autorů připravovat další materiály týkající se tématu,
• připomínkovat materiály vzniklé mimo pracovní skupinu,
• vytvořit základy pro spolupráci na projektech, kde se informační modelování používá,
• definovat společný přístup k tématu informačního modelování staveb.

Interní pracovní skupina věnující se tématu informačního modelování je taktéž založena při Asociaci pro rozvoj infrastruktury. První schůzka interních členů ARI proběhla dne 13. 1. 2017.

Normy

Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví zřídil technickou normalizační komisi (TNK) pro oblast Organizace informací o stavbách a informační modelování staveb (BIM). TNK je vedena pod číslem 152. K projednání jsou v těchto dnech dvě normy: ČSN ISO 12006-2 Budovy a inženýrské stavby – Organizace informací o stavbách – Část 2: Rámec pro klasifikaci a ČSN ISO 16757-1 – Datové struktury pro elektronické katalogy výrobků pro technická zařízení budov – Část 1: Pojmy, architektura a model.

Příklady informačních modelů dopravních staveb v ČR a SR

Skanska a. s. je jedním ze zhotovitelů, kteří vidí v použití BIM významné výhody a nečekají na zavedení standardizovaného procesu informačního modelování, který vychází od investora a zahrnuje projektanta, zhotovitele a vrací se zpět k investorovi nebo provozovateli díla. Příklady staveb, kde je použito informačního modelování staveb, jsou stavby: D4 Skalka – křižovatka II/118, Modernizace železniční stanice Česká Lípa, D1 Přerov – Lipník nad Bečvou, R1 Nitra – Mlynárce a D1 Budimír – Bidovce. Obrázky 1 a 2 obsahují několik fotek ze staveb a modelů těchto staveb. Dat je využíváno ke zjišťování nepřesností projektové dokumentace a jejich včasnému řešení. Informace o stavebním díle jsou v určitých případech zjišťovány z informačního modelu namísto projektové dokumentace.

BIM V ZAHRANIČÍ

U dopravních staveb je BIM běžně využíván v Holandsku, Norsku, Finsku, Švédsku nebo Singapuru [4, 7]. Novou zemí, která počítá se zavedením povinnosti použití BIM pro veřejné zakázky, je od roku 2017 Francie. V Německu tomu tak bude od roku 2020. V severoamerických zemích je pro téma známé v Evropě pod pojmem BIM používáno termínu Virtual Design and Construction a jedná se o neodmyslitelnou součást přípravy projektové dokumentace, výstavby a správy dopravních staveb.

Podle směrnice Evropského parlamentu a Rady EP 2014/24/EU, jež jsou jednotlivé členské státy EU povinny respektovat při přípravě zákonů o zadávání veřejných zakázek, se při zadávání veřejných zakázek použití BIM doporučuje.

BIM ve Velké Británii

Jedním z příkladů, který lze uvést, je použití informačního modelování staveb ve Velké Británii (UK), kde je pro dopravní stavby financované z veřejných zdrojů povinné využití informačního modelování dopravních staveb.

BIM je v UK definován Britským standardem BS 1192:2007 Collaborative production of architectural engineering and construction information. Tento standard definuje proces použití Datového prostředí (Common Data Environment) a konvence pro označení statusu dokumentů a jejich číslování. Tento dokument je dále doplněn souborem veřejně dostupných specifikací PAS (Public available specification) začínajících zkratkou 1192, které uvádějí praktické metodiky pro správu informací během dodávky projektu s pomocí informačního modelování staveb.

Dokumenty nastiňují informační tok během životního cyklu majetku, správu dokumentů, které by měly být připraveny, role členů projektového týmu a odpovědnosti.

V roce 2011 vláda UK vydala strategii za účelem snížení výdajů na správu a pořizování veřejného majetku, která vyžaduje využití BIM na definované tzv. úrovni 1 pro všechny stavební projekty centrálně spravované veřejnými institucemi do roku 2016 [9]. Úrovně pokročilosti BIM jsou definované Bew-Richardsovo grafem v následujícím obrázku. V současné době je v UK taktéž v platnosti strategie z března 2016, která nastavuje úkoly do roku 2020 a určuje dosažení tzv. druhé úrovně použití informačního modelování.

V praxi to pak znamená, že všechna data a informace o majetku jsou v elektronické podobě s návrhem v podobě 3D koordinovaného modelu. I když je tento postup vyžadován pouze u projektů financovaných z veřejných zdrojů, je použití těchto procesů používáno v širokém spektru dalších projektů díky tomu, že stavební průmysl vnímá jeho přínosy.

Příklady jsou 4D plánování – propojování modelu s harmonogramy, 5D modelování – využití 3D modelu k tvorbě výkazů výměr a oceňování, nebo použití modelů k výpočtu uhlíkové stopy. Použití 3D modelů také vede k využití pokročilých technologií v geodézii jako je laserové skenování a tvorba digitálních terénních modelů pro výpočty zemních prací.

Běžné se také stává využití mobilních technologií na staveništích, SmartPhony a tablety mající přístup do datového prostředí. Tento přístup ke koordinovanému modelu, výkresům a dalším dokumentům zlepšuje kvalitu práce, snižuje potřebu přepracování ručně psaných záznamů na stavbě do protokolů a čas strávený hledáním potřebných informací. Mobilní přístroje jsou tak využívány k pořízení záznamů z prohlídek staveb, kontroly dodávek materiálů a kvality jednotlivých stavebních prací a záznamů o postupu výstavby. Běžně se tedy pro použití v mobilních zařízení připravují šablony protokolů z kontrolních a zkušebních plánů a BOZP prohlídek.

ZÁVĚR

V úvodu uváděné aktivity rezortu dopravy v blízké době směřují k realizaci pilotních projektů využívajících informačních modelů staveb. Je plánováno, že i s využitím pilotních projektů bude dále probíhat integrace principů informačního modelování a procesů spojených s digitalizací stavebního průmyslu.

Uváděné použití informačních modelů v ČR a SR je příkladem spolupráce mezi projekčními firmami, zhotovitelem stavby a geodetickou kanceláří k dosahování úspor během výstavby, zlepšení kvality a BOZP. Hybatelem celého procesu je v uváděných příkladech zhotovitel, který definoval podmínky spolupráce, technický obsah informačního modelu a způsoby jeho využití. Zkušenosti z těchto staveb jsou velmi cenné při dalším rozvíjení tohoto tématu.

LITERATURA:
[1] Eastman, Ch., D. Fischer, G. Lafue, J. Lividini, D. Stoker, a Ch. Yessios. 1974. „An Outline of the Building Description System“. Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, Institute of Phzsical Planning.
[2] Eastman, Ch., P. Teicholz, R. Sacks, a K. Liston. 2011. Wiley: BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, 2nd Edition – Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, et al. http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0470541377.html.
[3] Köhler, Nicolas. 2008. „Virtuellt byggande ska sänka NCCs byggkostnader (Virtual construction will reduce NCC’s construction cost)“. Bygginustrin.
[4] Matějka, P., J. Růžička, J. Žák, P. Hájek, A. Tomek, J. Kaiser, a J. Veselka. 2016. „The implementation of building information modeling into educational programs at CTU in Prague“. In Central Europe towards Sustainable Building 2016 Innovations for Sustainable Future.
[5] Mosey, D., D. Bahram, R. Dartnell, Ch. Hallam, Ch. Howard, A. Maqbool, K. Murray, S. Rawlinson, a M. Winfield. 2016. „Enabling BIM through procurement and contracts“. King’s College Centre of Construction Law and Dispute Resolutions.
[6] „NBS national BIM survey“. 2013. NBS – Royal Institue of British Architects (RIBA).
[7] Žák, J., a J. Brouwers. 2015. „Informační modelování v infrastrukturních stavbách“. In Projektování pozemních komunikací. Praha: PRAGOPROJEKT, a.s. doi:10.13140/ RG.2.1.1080.3366.
[8] Bew, M., and Richards, M., 2008. Bew-Richards BIM Maturity Model.

Building Information Modelling (BIM) and Digitization in Transportation Construction
The article describes the current state of implementing the principles of building information modelling in the Czech Republic. It also mentions the recent steps taken in this area within the field of transportation. An example of good practice given in the article is an overview of using the information modelling in Great Britain. The article also mentions the principles and applications from the viewpoint of a design company and a contractor.

Autoři

• Ing. Žák Josef Ph.D.
• MEng. Macadam Helen CEng., MICE