Informační model stavby
V článku jsou popsány základní informace o přípravě informačních modelů dopravních staveb a existující metodiky SFDI pro jejich vytváření. Dále jsou uvedeny informace o pilotních projektech ŘSD ČR pro silnice a dálnice a zkušenosti získané při jejich zpracovávání. V závěru textu jsou stručně popsány možnosti programů RoadPAC a EasyBridge, které byly při vytváření informačních modelů použity.
SPECIFICKÉ PROBLÉMY DOPRAVNÍCH STAVEB
U řady objektů pozemních staveb jsou postupy BIM již dnes běžně používány. U dopravních staveb jsou v současnosti realizovány pouze pilotní projekty, sloužící k přípravě definic a pravidel pro vytváření BIM modelů a nastavení parametrů pro celý BIM proces. Toto zpoždění není náhodné. Problematika dopravních staveb je odlišná od objektů pozemních staveb. U objektů pozemních staveb jde většinou o omezený územní rozsah. Pokud se vyřeší založení stavby, většinou je možné postavit celý objekt poměrně přesně podle projektu ve formě BIM 3D modelu. Majitel objektu, dnes většinou soukromý subjekt, má zájem využívat BIM model dlouhodobě pro správu a údržbu objektu především proto, že mu jeho využití dlouhodobě přináší značné úspory.
Jeden z obecných předpokladů BIM říká, že primární je 3D model konstrukce (silnice) a z něj se potom odvozují příslušné 2D výkresy. Tento koncept je historicky odvozen ze strojírenství – výstupy jsou ve velké míře standardizovány a hlavně 3D modely resp. jejich exporty jsou přímým podkladem pro NC stroje ve výrobě.
V oblasti dopravních staveb je situace mnohem složitější. Mezi základní rozdíly patří následující:
- Pohybujeme se na rozsáhlých územích, kde běžná délka stavby je přes 10 km, u studií klidně i mnohem více. To klade poměrně vysoké nároky na hardwarové a softwarové vybavení související s objemy a podrobností zpracovávaných dat (rychlost výpočtů, kapacity programů, ukládání a archivování dat).
- Konstrukce silnice je z podstaty věci vždy přibližná – běžné CAD programy neumí nativně pracovat s přechodnicemi a jejich ekvidistantami, pracuje se proto s polygonálními náhradami různých typů.
- V průběhu výstavby obvykle dochází ke změnám, které nebylo možné dopředu předvídat – do země bohužel i přes podrobné geotechnické průzkumy přesně nevidíme. Tam, kde se u budovy jako změna vymění jeden typ oken za jiný, např. z důvodů nadměrného hluku (obvykle jde o prostou výměnu prvku z knihovny za jiný), musíme u silnice řešit například nutnou úpravu podloží nebo svahů s dopadem do tvaru zemního tělesa a jeho kubatur. Může jít o rozsáhlé změny, které mohou mít značný dopad do celého BIM 3D modelu/projektu.
METODIKY SFDI, DATOVÝ STANDARD
V rámci SFDI byly připraveny celkem 4 metodiky pro přípravu informačních modelů dopravních staveb:
- Společné datové prostředí (CDE – Common Data Environment)
Tato metodika definuje základní charakteristiky a požadavky pro předávání, správu, sdílení a archivaci informačních modelů staveb. - Metodika BIM protokolu pro smluvní standard FIDIC
Metodika popisuje podmínky pro zavedení společných standardů, zásad spolupráce a pracovních metod s cílem podpořit spolupráci v rámci Projektového týmu BIM. - Plán realizace BIM (BEP – BIM Execution Plan)
Metodika definuje cíle a zodpovědnosti v procesu použití metody BIM. - Předpis pro informační modelování dopravních staveb – datový standard SFDI
Předpis definuje základní požadavky pro přípravu informačních modelů staveb silnic a železnic, stanovuje podrobnost modelů a jejich jednotlivých elementů, vlastnosti elementů a jejich přesnost v jednotlivých stupních projektové dokumentace.
V září 2019 byly tyto metodické předpisy schváleny Centrální komisí MD ČR k ověření použitím v pilotních projektech a jsou k dispozici na www stránkách SFDI.
V současné době je schvalována verze 2020 předpisu, která zahrnuje úrovně dokumentace DUR, DSP a PDPS. Předpis pro úroveň RDS je připravován. Požadavky na elementy jsou přehledně uspořádány do tabulek – viz obr. 1.
Vlastnosti jsou k jednotlivým elementům přiřazovány důsledně prostřednictvím skupin parametrů – viz obr. 2. Tím je zajištěna konsistence dat a možnost databázového zpracování údajů o elementech a jejich vlastnostech.
Jako základní formát pro přenos dat je dnes používán formát IFC (Industry Foundation Classes). Připravuje se verze 5 tohoto formátu, která by již měla zahrnovat i definice pro dopravní stavby, které ve stávající verzi 4.2 resp. 4.3 nejsou resp. jsou jen v minimálním rozsahu. Práce na nové verzi formátu se opožďují, reálný předpoklad uvolnění verze 5.0 formátu IFC je v roce 2022. Z tohoto důvodu je prozatím nutno pracovat s obecnými prvky např. typu ProxyElement a potřebné názvy elementů zapisovat ve formě atributů elementů.
PILOTNÍ PROJEKTY ŘSD – SOUČASNOST A DALŠÍ VÝVOJ
Ředitelství silnic a dálnic ČR vypsalo řadu pilotních projektů, které mají sloužit k ověření postupů při vytváření a používání informačního modelování silnic a dálnic (BIM). Projekty zahrnují různé stupně projektové dokumentace od studie přes DUR, DSP až k PDPS. V současnosti jsou ukončeny projekty ve stupni studie a DUR a pracuje se na projektech v úrovni DSP. Projekty v úrovni PDPS jsou ve stadiu zadávání nebo menší rozpracovanosti.
Z pohledu jednoho ze zpracovatelů lze konstatovat, že v úrovni DUR a DSP existuje v současné době problém s využitím výsledků vytvořených modelů. Ty by měly být široce používány v rámci digitálního územního a stavebního řízení. Příprava těchto řízení v rámci digitalizace stavebnictví v současnosti stále probíhá a dosud nejsou známy požadavky, které budou pro digitální řízení od informačních modelů vyžadovány. Není tedy jasné, co všechno by měl informační model pro potřeby těchto řízení obsahovat a v jaké formě, resp. zda bude informační model pro tato řízení plnohodnotně využíván nebo pouze bude nahrazena papírová verze dokumentace její digitální verzí. Lze očekávat, že datový standard SFDI bude muset být na základě těchto požadavků průběžně upravován, stejně jako procesy a postupy postupně zaváděné v souvislosti s informačním modelováním na straně objednatele i zhotovitele.
V úrovni PDPS je situace jednodušší. Informační model musí umožnit poskytování podkladů pro zadávací řízení stavby včetně ocenění stavby v souladu s platnými předpisy. Tím je určena potřebná struktura a podrobnost informačního modelu. Také přechod od fáze PDPS k následné dokumentaci RDS je relativně snadnější, než přechody mezi stupni modelů v dřívějších fázích projektové přípravy (DUR, DSP). Využití a práci s informačními modely budou zcela jistě podporovat i zhotovitelé staveb. V současnosti silně stoupají požadavky na digitální podklady pro řízení 3D strojů na stavbě a lze reálně očekávat, že tento trend bude ve zvýšené míře pokračovat.
Pro ukládání dat a řízení celého procesu informačního modelování jsou využívána různá CDE (Common Data Environment – Společné datové prostředí). Vzhledem k malým počtům realizovaných projektů není dosud možné objektivně posoudit dosažené výsledky a jednoznačně definovat konkrétní požadavky na jejich funkcionalitu. Především v případě Společného datového prostředí (CDE) je zřejmé, že bude nutno ho výhledově standardizovat, aby bylo možné sdílet data informačních modelů liniových staveb v širším rozsahu. Tím dojde k usnadnění spolupráce mezi jednotlivými účastníky procesu přípravy a výstavby, bude jednoznačně definována jediná platná verze informace a omezí se množství duplicit a chyb. Na základě zkušeností z pilotních projektů se z našeho pohledu ukazuje jako žádoucí, aby CDE disponovalo „vyšší“ funkcionalitou, především:
- jednou ze základních funkcionalit CDE by mělo být přímé zobrazování dokumentů vložených do CDE (bez nutnosti instalace příslušných SW produktů do zařízení uživatele),
- umožňovalo automaticky zasílat notifikační e-maily upozorňující uživatele na přidělené úkoly (především v průběhu schvalovacích procesů),
- možností webového přístupu k CDE,
- možností doplňování metadat ke konkrétnímu dokumentu přímo v CDE, příp. tagování dokumentů, díky kterému bude možné sofistikovanější třídění a vyhledávání dokumentů.
Jednotliví zpracovatelé pilotních projektů používají celou řadu speciálních softwarů pro návrh informačních modelů liniových staveb. Mezi základní patří AutoCAD Civil 3D (Autodesk), OpenRoads (Bentley), iTWO (RIB) a RoadPAC (Pragoprojekt). V rámci námi zpracovávaných pilotních projektů byl využíván SW RoadPAC a Open-Roads, okrajově Autodesk Civil a to především za účelem ověření možnosti spojování informačních modelů vytvořených různými typy SW. Informačním modelováním v prostředí RoadPAC se zabývá následující kapitola tohoto článku.
Při práci s informačními modely staveb jsme narazili na problém související s definicí účelu informačního modelu, tj. jak podrobně a jakým způsobem by měly být s ohledem na účel komunikace a související objekty modelovány. Je nutné si uvědomit, že informační model BIM je čistě technický model a takto je na něj nutno pohlížet. Tento model může obsahovat a v mnoha případech obsahuje řadu vizuálních nedokonalostí a nelze na něj pohlížet jako na vizualizaci stavby pro účely předvádění projektu třetím stranám. Je proto vždy nutno již na počátku prací pečlivě zvážit a dopředu projednat a stanovit účel, k jakému bude model používán.
RoadPAC 2021, EasyBridge
Programový systém RoadPAC pro projektování silnic a dálnic je v ČR používán již několik desetiletí. Program je průběžně upravován podle požadavků uživatelů a vývoje příslušných předpisů pro projektování. Program má širokou uživatelskou základnu, která nám umožňuje upravovat systém na základě širší shody uživatelů a v reálně dostupných
časech.
V období posledních let je kladen velký důraz na vytvoření co nejpřesnějšího modelu silnice. Snažíme se, aby model byl vytvářen v úrovni, která umožňuje přímé použití výsledků výpočtů bez dalších ručních úprav, a to jak při tvorbě výkresů a soupisů prací, tak i při vytyčování během realizace stavby. Nemalé úsilí programátorů a následně i projektantů při přípravě vstupních dat se již u prvních akcí vrátilo při dokončování projektů (např. zpracování soupisů prací), zpracování navazujících stupňů projektové dokumentace nebo při podpoře zhotovitelů během stavby (realizační dokumentace, vytyčování).
Program RoadPAC je řezově orientován. Na základě vstupních dat se vytvářejí příčné řezy v libovolné hustotě definované uživatelem. Pokud jsou tyto řezy dostatečně podrobné, je možné z nich potom vytvořit 3D model a informační model ve formátu IFC bez požadavků na další zadávání vstupů. Silnice je vždy zadávána parametricky, ze stejného souboru vstupních parametrů lze proto snadno vygenerovat model v různé přesnosti.
Podstatně byly inovovány stávající programy pro výpočet pokrytí komunikace, řešení příčných řezů a výpočty zvláštních tvarů komunikací (obdoba subassemblies) a také podrobné zadávání příslušenství komunikací. Po zadání výše uvedených údajů v uživatelsky přívětivém dialogu proběhnou automaticky všechny příslušné výpočty, vytvoří se podklady pro klasické silniční 2D výkresy, provedou se výpočty kubatur a vytvoří se 3D informační model ve formátu IFC, který přesně odpovídá výše popsaným požadavkům datového standardu SFDI. Tím je zaručena úplná synchronizace mezi dokumentací v podobě 3D modelu a dokumentací v běžných 2D výkresech a je vždy splněn požadavek shody obou typů dokumentace. Při vytváření 3D modelů pro BIM nevyžaduje systém RoadPAC obvykle téměř žádné další činnosti – uživatel musí pouze doplnit požadované vlastnosti elementů tam, kde je to potřeba pro další využití. Je třeba si uvědomit, že podrobnost a přesnost modelu je vždy přímo závislá na podrobnosti a přesnosti zadání vstupních dat, podrobné zadání však vyžaduje výrazně vyšší časovou náročnost, než v případě tvorby klasické papírové dokumentace (toto obecně platí i pro ostatní SW produkty používané pro vytváření informačních modelů).
Modely vytvořené v systému RoadPAC ve formátu IFC lze načítat běžnými prohlížečkami souborů IFC – viz obr. 3. Pro přípravu modelů mostů byl použit program EasyBridge, který s daty RoadPACu velmi dobře spolupracuje. Vytvořené dílčí modely jednotlivých objektů na sebe plynule navazují – soubory IFC lze snadno spojovat – viz obr. 4. Elementy, vytvořené pomocí programu EasyBridge odpovídají tabulkám skupin vlastností v datovém standardu SFDI.
ZÁVĚR
Závěrem je možné konstatovat, že v současné době je již možno vytvářet informační modely silničních staveb a mostů ve formátu IFC v souladu s požadavky datového standardu SFDI – viz obr. 5.
V případě využití SW RoadPAC a EasyBridge je významným přínosem pro projektování to, že zpracovatel současně s informačním modelem získá klasické 2D výkresy a výpočty kubatur, které mají vysokou přesnost. Po načtení těchto informačních modelů do softwaru pro sestavování soupisů prací, jsou tyto programy schopny čerpat potřebné údaje přímo ze souborů typu IFC a dle identifikátorů jednotlivých elementů jsou schopny automatizovat sestavování soupisů prací a eliminovat chyby vznikající ručním zadáváním údajů. U zhotovitelů probíhá ověřování možností, jak v maximálním rozsahu použít údaje ze souborů IFC nebo jejich ekvivalentů pro řízení 3D strojů na stavbě, příp. další činnosti.
Je zřejmé, že úsilí vložené do přípravy modelů BIM se tak zhodnocuje již dnes, v počáteční fázi zavádění metody BIM do prostředí silničního stavitelství a postupně se stane novým standardem v projekční praxi. K tomu je však nutné i nadále vést cílenou diskusi napříč celým oborem a na základě průběžně získávaných a sdílených poznatků a informací postupně optimalizovat jednotlivé postupy.
Ing. Martin Sirotek, VIAPONT s. r. o.
Ing. Ivan Rybák, PRAGOPROJEKT, a. s.
