Výřez z informačního modelu stavby „D35 Opatovice – Časy“
Článek popisuje zkušenosti s použitím informačního modelování u liniových staveb, podrobněji se zaměřuje na vlastnosti a funkčnost použitých softwarových prostředků a jejich vliv na kvalitu informací v modelu. V závěru článku jsou uvedeny okruhy problémů, které vycházejí z praktických zkušeností získaných při realizaci pilotních projektů, a které mohou zásadním způsobem ovlivnit další vývoj informačního modelování ve fázích přípravy a realizace stavby, v krajním případě i dosud nastavenou koncepci.
VYTVÁŘENÍ INFORMAČNÍCH MODELŮ
V rámci pilotních projektů ŘSD ČR byly pro vytvoření informačních modelů stavby použity následující hlavní softwarové prostředky: RoadPAC, KanVOD, Easy Bridge, Bentley Open Roads Designer, Autodesk Civil 3D, BIMVision. Modely v nativních formátech jednotlivých programů byly exportovány do formátu IFC. Na této úrovni byly potom vytvářeny celkové informační modely staveb různými prostředky. Vzájemnou kombinací programů se podařilo na úrovni IFC dosáhnout velmi slušné kvality informačního modelu, a to jak v úrovni grafických, tak negrafických informací. (obr. 1)
Při realizaci pilotních projektů bylo nutné řešit mnoho problémů, které se při zpracování „běžné“ papírové dokumentace nevyskytují. Jako jeden z příkladů lze uvést řešení mostních kuželů, které se do papírové dokumentace celkem jednoduše dokreslí prostřednictví CAD aplikací. V případě IFC modelu však doplnění vyžaduje mnohem vyšší úsilí, kdy lomové linie náspového svahu je nutno jednoznačně definovat a tuto definici řídit jednotlivými parametry. Toto řešení zároveň potvrdilo, že je nezbytné dodržování správné topologie modelu pro potřeby GIS (standardizace názvů lomových hran). (obr. 2 – 3)
SW RoadPAC
V posledních dvou letech probíhá intenzivní příprava systému RoadPAC pro vytváření informačních modelů silnic a dálnic. Snahou je maximálně využít výhod systému RoadPAC, který je dlouhodobě využíván pro tvorbu projektů, také pro vytváření modelů ve formátech CAD a IFC, a to bez nadměrné zátěže uživatelů novými požadavky na zadávání vstupních údajů.
Zjednodušeně se dá říct, že vše, co musí uživatelé navíc udělat, je zadat podrobněji vstupní údaje v jednotlivých výpočetních modulech programu (DMT, VIAAXI, VIANIV, RP43, RP51, RP56 a RP92), doplnit údaje o materiálech a případně potřebné správní údaje prostřednictvím uživatelsky jednoduchého dialogu a následně stisknout tlačítko „Generovat model IFC“. (obr. 4 – 5)
Systém RoadPAC je upraven tak, že se nejprve vypočte a vygeneruje zápis modelu trasy se všemi detaily a přidruženými popisnými informacemi v otevřeném formátu *.bm.XML. Z tohoto souboru potom vznikne sada výstupních souborů:
- a) informační model ve formátu IFC (verze IFC 4.1), který přesně odpovídá požadavkům nejnovějšího Datového standardu SFDI (verze 2020),
- b) soubory popisující 3D model ve formátu, který lze zapisovat do souborů .DWG. Podporovány jsou všechny verze produktů firmy Autodesk (AutoCAD, Civil3D), ZWCAD a BricsCAD. Tento CAD 3D výstup může být ve formě prvků 3DMesh, 3DFace nebo 3DPolylines,
- c) soubor příčných řezů, který po vykreslení v CAD programu poskytne uživatelům klasické příčné řezy, které je možno doložit do vytvářené dokumentace,
- d) soubor obsahující kubatury všech prvků informačního modelu pro soupisy prací (formát *.xls)
Tyto soubory vznikají v programu RP94 v rámci jednoho výpočtu, tím je automaticky zajištěna v plném rozsahu vzájemná kompatibilita dat v nich uložených. O průběhu výše uvedených výpočtů je pořizován obsáhlý protokol, který pomáhá uživatelům identifikovat problematická místa v modelu. Nové funkce programu RoadPAC jsou průběžně ověřovány v rámci prací na pilotních projektech, a to ve stupních projektové přípravy (DUR, DSP, PDPS). (obr. 6 – 8)
Podrobné informace o použití programu RP94 pro tvorbu informačních modelů jsou uvedeny na webu www.roadpac.cz. V závislosti na zkušenostech získaných v rámci pilotních projektů a na vývoji Datového standardu SFDI je systém RoadPAC průběžně upravován. Všichni uživatelé s platnou licencí SW RoadPAC mohou po celý kalendářní rok 2021 vytváření informačních modelů stavby vyzkoušet zcela zdarma díky bezplatně poskytované a průběžně aktualizované beta verzi modulu.
SW KanVOD
Rovněž program KanVOD byl doplněn o možnosti vytvářet modely IFC. Obdobně jako u SW RoadPAC uživateli postačí doplnit materiálové a informační údaje a snadno získá informační model ve formátu IFC. Program disponuje knihovnou nejobvyklejších prvků kanalizací, tato knihovna bude pravidelně doplňována dle situace na trhu v ČR. (obr. 9)
SW Easy Bridge
Pro vytváření modelů mostů byl využit program Easy Bridge. Základní vstupy o komunikaci se do programu Easy Bridge přenášejí přímo ze SW RoadPAC. Vytvořený 3D model je převáděn do formátu IFC pomocí exportních funkcí programu Autodesk Civil3D. Hodnoty atributů jsou zapisovány pomocí předem nastavených šablon atributů, je využívána možnost přímého přenosu výměr jednotlivých elementů (objemy, plochy, délky elementů). Bližší informace jsou uvedeny na adrese: www.easybridge.sk. (obr. 10)
SW Bentley Open Roads Designer
Bentley Open Roads Designer byl použit pro modelování vybraných objektů komunikací, mostů a inženýrských objektů. V případě komunikací a mostů bylo snahou ověřit kompatibilitu výstupů s výstupy programového systému, závěry viz níže.
Dále byl tento SW využíván pro práci s mapovými službami (WMS, ECWP) a službou WFS po předchozím předzpracování pomocí SW OpenCities Map Advanced. Stejně tak lze z užitých nástrojů při správné topologii modelu tvořit výstupy do nejrozšířenějšího formátu systémů GIS, tj. formátu *.shp. Zde se osvědčil postup práce v podobě cílené tvorby modelu ve vazbě na topologii zpracovatelnou v GIS systémech. Správná konstrukce topologie zahrnuje zejména správné definování lomových hran modelu, jejich řádné pojmenování a spojování tak, aby vytvářely čisté, spojité 3D polygony. Pro závěrečnou kontrolu a čištění topologie (návaznosti hran a duplicity) byl užit SW OpenCities Map Advanced. (obr. 11)
SW Autodesk Civil 3D
Autodesk Civil 3D byl použit k modelování některých menších objektů, současně byl využit k transformování 3D modelů mostů do formátu IFC.
SPOLEČNÉ DATOVÉ PROSTŘEDÍ (CDE)
Jako společné datové prostředí byl v rámci jednoho z pilotních projektů použit systém „CADDS 3“ firmy KUBITA s. r. o. Tento systém je na ŘSD ČR používán již více než 10 let. Slouží k dlouhodobému ukládaní dokumentace všeho druhu (archiv dokumentace staveb).
Vzhledem k možnosti online prohlížení dokumentů (včetně výkresů ve formátech DWG či DGN) je prostředí velmi komfortní pro práci s dokumenty, protože odpadá nutnost dokumenty stahovat a v případě výkresů i potřeba instalovat specializovaný software, což je vzhledem k webové povaze systému velkou výhodou. Dokumenty je možné přímo v systému opatřit anotacemi, včetně identifikace anotujícího, data anotace a času anotace. Takto anotované dokumenty lze exportovat pro další použití, to vše při zachování originálních, tedy nezměněných dokumentů.
Uživatelé mohou nad jednotlivými dokumenty spouštět úkony (lineární, paralelní i kombinované workflow), přičemž systém zajišťuje požadavky na bezpečnost při práci s dokumenty dle standardu ISO/IEC 27001 včetně auditování a plného verzování dokumentů a metadat.
V rámci pilotního projektu byl tento systém rozšířen o možnost přímo pracovat s informačními modely ve formátu IFC. Systém umožňuje načtení modelu IFC, jeho validaci a zařazení do CDE. U modelů ve formátu IFC systém umožňuje provést kontrolu modelu oproti existujícímu soupisu prací ve formátu XC4 (pokud je k dispozici). Součástí prostředí je i harmonogram, který vychází z dat IFC modelu, a který je vizualizován v systému CADDS 3. (obr. 12)
V graficky intuitivním prostředí lze vybírat jednotlivé části objektů až do úrovně základních elementů informačního modelu. Pro vybrané elementy se zobrazují vždy základní informace, tj. obsah všech atributů, které jsou k elementům přidruženy. V sekci „Dokumenty“ jsou zpřístupněny všechny dokumenty, které mají k vybranému elementu vztah.
V rámci pilotního provozu byl IFC model dále propojen s moduly „Finance“ a „Harmonogram“, ve kterých jsou zobrazovány údaje o položkách soupisu prací, množství, cenách či termínech a další atributy, které se vztahují k danému elementu nebo skupině elementů. (obr. 13)
Systém umožňuje přímé propojení IFC modelu s elektronickým měřičským deníkem „Digitální kniha“. Tento systém používá ŘSD ČR ke kontrole skutečně provedených prací.
Prostřednictvím dialogu zadávají zhotovitelé informace o provedených pracích na stavbě včetně požadovaných dokladů k fakturaci. Víceúrovňový systém schvalování údajů je plně auditován a odpovídá bezpečnostním požadavkům ŘSD ČR. Propojením s IFC je zajištěna přímá vazba všech údajů v digitální knize na elementy informačního modelu.
Systémy CADDS 3 a Digitální kniha mají k dispozici úplné API rozhraní, díky kterému je možné zajistit na základě přiděleného oprávnění propojení s dalšími informačními systémy (například vazba na harmonogram, rozpočty, výkaznictví aj.).
POZNATKY Z PILOTNÍCH PROJEKTŮ
V rámci dosud realizovaných pilotních projektů byly ověřeny možnosti nasazení informačního modelování staveb do prostředí liniového stavitelství. V zásadě lze konstatovat, že v rámci projektové přípravy je možno, při respektování aktuálně platné předpisové úrovně v podobě metodik SFDI, dosáhnout poměrně vysoké kvality informačních modelů.
Vytváření informačních modelů však vyžaduje vyšší časovou náročnost zpracování dat oproti datům potřebným pro vytvoření papírové verze dokumentace. Zároveň je nutno zmínit, že zůstává nedořešeno několik zásadních okruhů, které následně mohou poměrně zásadním způsobem ovlivnit současný vývoj informačního modelování.
Chybí definice společného datového prostředí
V rámci námi řešených pilotních projektů zajišťoval společné datové prostředí (CDE) zhotovitel. S tím je spojena celá řada problémů, např. licenční podmínky poskytovatele CDE mohou zkomplikovat předávání licence třetí straně, nároky na finance pro větší počet uživatelů mohou být poměrně vysoké, jsou omezení doby použití.
Ze strany objednatele je nutné předem definovat konkrétní požadavky na funkcionalitu, která bude objednatelem požadována a parametry rozhraní API, aby bylo možno do CDE připojovat další programy. Současně se musí řešit způsob uložení dat (v cloudu, na síti objednatele aj.) a jejich zabezpečení.
Povolovací procesy
V rámci digitalizace stavebnictví dosud není definována vazba povolovacích procesů a informačního modelu IFC. Dle aktuálního vývoje lze předpokládat, že pro digitální územní a stavební řízení bude v dohledné době povinný jako základní formát *.pdf. Informační modely se budou implementovat postupně s tím, že jejich podíl bude časem vzrůstat.
Na úrovni státu nezbytně musí vzniknout specifikace, jaké informace budou v informačních modelech pro potřeby projednání stavby a povolovacích procesů požadovány.
Dále je nutno definovat postupy při zapracovávání změn v projektové dokumentaci a změn během výstavby. Nezdá se reálné, z časových i technických důvodů, zapracovávat průběžně všechny změny během výstavby do informačního modelu. Je třeba si uvědomit, že v případě rozsáhlejších změn stavby může jejich zapracování znamenat vytvoření nového informačního modelu, tedy značnou časovou a finanční náročnost.
V každém případě ale musí při ukončení stavby vzniknout úplný informační model v úrovni DSPS, který bude následně využit jako základ pro systém správy a údržby.
Kompatibilita SW prostředků
Běžně používané softwarové prostředky nejsou datově kompatibilní. V rámci pilotních projektů bylo při zpracovávání komplexních informačních modelů opakovaně konstatováno, že formát *.dwg není v tomto případě vhodný (je ztrátový). Jako standardní typ souboru pro přenos dat musí být používán výhradně formát IFC (Industry Foundation Classes). Vzhledem k vzájemné nekompatibilitě dat nativních formátů jednotlivých software je žádoucí zabývat se změnou koncepce zadávání zakázek (stávající podoba se s ohledem na nekompatibilitu dat jeví jako velmi neefektivní).
Předpisy
Předpisy pro vytváření a práci s informačními modely v oblasti liniových staveb se v současnosti vyvíjejí. Základní formát IFC ve verzi použitelné pro dopravní stavby (IFC 4.3) by měl být k dispozici koncem roku 2021. Je zřejmé, že pokud nebude normován ISO normou, bude jeho implementace ve standardních programech (Autodesk, Bentley) vždy jen omezená. Je proto nutné jeho změny sledovat a reagovat na ně. (obr. 14)
Další rozvoj IFC formátu je zacílen na IFC NG (next generation) neboli IFC v5, který bude mít odlišnou strukturu návrhu, než mají dosavadní verze.
Nová verze formátu by měla být přívětivější k uživatelům a měla by usnadnit přenos větších datových objemů, přičemž v IFC NG mají být využity části nových návrhů zahrnutých do verze IFC 4.3. (obr. 15)
Podrobnost informačních modelů
Podrobnost informačních modelů je obecně udávána v Datovém standardu SFDI v jeho tabulkové nebo textové části.
Doporučujeme aktivovat vznik knihovny opakovaných řešení, tj. doplnění dnešních Vzorových listů také 3D vzorovými listy ve formátu IFC tak, aby byla standardizována požadovaná podrobnost a kvalita informačních modelů.
Doporučujeme aktivovat vytvoření funkčních vzorků komunikací, mostů a dalších objektů/prvků , které budou sloužit jednak k projednávání požadavků na elementy Datového standardu SFDI a současně jako vzory pro vytváření korektních modelů.
Je nutno trvale sledovat vývoj Datového standardu SFDI (MD) a Datového standardu staveb ČAS (MPO) a vývoj těchto standardů pravidelně koordinovat. (obr. 16)
Vazba na klasifikaci
V neposlední řadě je potřeba do prostředí informačního modelování doplnit klasifikační systém, jehož cílem je zabezpečit organizaci informací v souladu s příslušnými ISO standardy, a to napříč celým oborem stavebnictví. (obr. 17)
ZÁVĚR
Na základě zpracovaných pilotních projektů je možné konstatovat, že za použití vhodných SW prostředků lze vytvářet informační modely silničních staveb ve formátu IFC v souladu s požadavky datového standardu SFDI.
V případě využití SW RoadPAC, KanVOD a Easy Bridge je významným přínosem pro projektování to, že zpracovatel současně s informačním modelem generuje i standardní 2D výkresy a výkaz kubatur. Další výhodou je skutečnost, že vývojáři dokáží poměrně rychle reagovat na změny předpisů včetně změn v definicích formátu IFC. V kombinaci s dostatečně funkčním CDE, v našem případě CADDS, lze díky informacím v modelu automaticky získat údaje pro sestavení soupisů prací a tvorbu harmonogramu stavby, zároveň je možné zajistit i přímou vazbu na veškeré dokumenty vztahující se k dané stavbě, příp. prostřednictvím API rozhraní i na další agendy.
Informační modelování se tak postupně začíná stávat součástí přípravy a realizace dopravních staveb a postupně se stane novým standardem v projekční praxi. Stále však zůstává mnoho otázek otevřených, proto je nezbytně nutné pokračovat v cílené diskuzi v rámci celého rezortu stavebnictví.
Ing. Ivan Rybák
Ing. Jiří Buneš
PRAGOPROJEKT, a. s.
Ing. Martin Sirotek
VIAPONT s. r. o.
Ing. Jiří Kubita
KUBITA s. r. o.
