24 мая 2019 г.

Уровни детализации элементов информационной модели здания

Уровни детализации элементов информационной модели (LOD) являются одним из самых важных компонентов «языка» BIM, а концепция LOD на сегодняшний день — одна из самых обсуждаемых тем в мировом BIM сообществе. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на разнообразие терминов, связанных с уровнями детализации: “Level of Detail”, “Level of Development”, “Level of model Definition”, ”Depth of Detail” и др. Мы рассмотрим историю возникновения концепции LOD и ее трактовку по некоторым версиям и спецификациям различных организаций, но сначала определим важность этого понятия и его место в разрезе процесса информационного моделирования.

BIM и концепция LOD
В общем случае уровень детализации (LOD) определяет полноту проработки элемента информационной модели. Он определяет, какое количество графической и неграфической (атрибутивной) информации требуется для конкретного элемента информационной модели на определенном этапе ее развития.
Очевидно, что уровни детализации должны соответствовать специфичным потребностям всех участников проекта на каждом его этапе. В связи с этим уровень детализации необязательно должен являться мерой информационной и графической «насыщенности» элемента. Так, например, для подготовки сметы и для составления заказной спецификации на элемент инженерного оборудования (например, насос) не нужно точно знать как он выглядит, какие его точные размеры и каковы его технологические характеристики, но совершенно необходимы данные по его маркировке, производителю, каталожной стоимости, весе и др. И наоборот, инженеру нужна детальная геометрия и технологические параметры, смежным дисциплинам нужны габариты для осуществления 3D координации и контроля элементов модели (выявления «жестких» и «мягких» коллизий).
Таким образом, на первое место ставится задача получения минимально необходимой, но достаточной информации каждым участником процесса информационного моделирования для решения специфичных задач на определенном проектном этапе или стадии.
Как мы видим, концепция LOD крайне важна для планирования процесса информационного моделирования. Она отвечает на вопросы:
  • что? (какой элемент модели)
  • какую информацию должен содержать этот элемент?
  • когда? (в какой момент времени)
  • от кого должна быть передана эта информация?
  • кому должна быть передана эта информация?
Использование LOD также чрезвычайно важно на стадии подготовки технического задания на проектирование и моделирование.
При подготовке технического задания на проектирование с применением BIM технологий техническим заказчиком формулируются цели и задачи использования информационных моделей, и в зависимости от этого предварительно задаются требуемые уровни детализации различных элементов модели. Например, если необходимо использовать модель для оценки экономических показателей или поиска междисциплинарных коллизий, то целесообразным будет не прорабатывать детально узлы металлоконструкций.
На первый взгляд все логично, но оценка и понимание уровней детализации у всех участников проекта могут быть совершенно различными. Так, по оценке архитектора Американского Института Архитектуры (AIA) Мак-Вильямса, приблизительно 70% претензий, предъявляемых заказчиками, связаны с тем, что результаты моделирования не отвечают их ожиданиям. То есть, если изначально четко не определены цели использования информационной модели и не сформулированы минимальные требования к детализации элементов модели, то результат может быть для заказчика непредсказуемым. Концепция LOD, таким образом, помогает четко и однозначно сформулировать требования заказчика к информационным моделям.
Еще один аспект, обосновывающий важность и необходимость применения концепции LOD для информационного моделирования, связан с различными способами отображения информации в традиционном (2D) проекте и BIM проекте. В чертежах, как правило, присутствует множество размерных линий, выносок, таблиц, примечаний, аннотаций, по которым можно судить о количестве информации об объекте, представленном на чертеже. В информационной модели зачастую элементы одинаковой внешности могут содержать очень разные объемы информации. Уровни детализации в этом случае позволяют определить отличия элементов модели без проверки и сравнения свойств (атрибутов) каждого элемента в отдельности.
Для понимания концепции LOD также важно учитывать, что элементы модели в рамках процесса информационного моделирования прогрессируют с разной скоростью. Это прежде всего связано с тем, что все разделы проекта не могут одновременно начать разрабатываться. Отсюда следует, что понятие LOD может быть применено только к отдельным элементам модели, но не к модели в целом и, соответственно, LOD не может строго соответствовать определенной стадии проекта.
Теперь давайте поговорим об истории возникновения этой концепции и рассмотрим конкретные спецификации LOD.

Спецификации LOD
В 2004 году концепцию уровней детализации “Level of Detail” представила компания Vico Software, которая специализируется на производстве программного обеспечения для управления строительными проектами и выполнения сметных расчетов. Основное назначение LOD компания Vico Software в то время видела в определении стоимости строительства на различных стадиях проекта. 
Изначальная трактовка термина “Level of Detail” определяла уровень детализации как степень графической и информационной насыщенности элементов модели, но не затрагивала вопрос минимальной достаточности этой информации для использования другими участниками проекта. Основной задачей было определение стоимости строительного проекта на различных стадиях: от оценки приблизительной стоимости на концептуальной стадии до определения точной стоимости на стадиях выпуска рабочей документации и производства строительно-монтажных работ.
В 2008 году Американский Институт Архитектуры (AIA) развил концепцию LOD в виде протокола AIA E202-2008, Building Information Modeling Protocol Exhibit (типовая форма приложения к договору на BIM проект). На сегодняшний день действуют усовершенствованные версии этого протокола: AIA E203–2013 Building Information Modeling and Digital Data Exhibit и AIA Contract Document G202-2013 Building Information Modeling Protocol Form .
В этих документах уровень детализации был определен как “Level of Development” (уровень проработки) элементов модели. Это переименование термина “Level of Detail”, было обоснованным, но тем не менее внесло некую путаницу в общую BIM-терминологию т.к. аббревиатура осталась такой же – LOD.
Согласно последней версии протокола (E203–2013), LOD определяет минимальный объем геометрических, пространственных, количественных, а также других данных элемента модели, достаточных для реализации основных направлений использования моделей, соответствующих данному уровню детализации.

Какой уровень проработки BIM модели используется на разных стадиях проекта? 

LOD 100 — Концепция;
LOD 200 — Модель на стадии П;
LOD 300 — Модель на стадии РД 
LOD 400 — Модель на стадии производства;
LOD 500 — Модель по факту строительства.
Для организации процесса планирования BIM проекта, осуществления 3D координации и передачи необходимой информации для решения основных проектных задач было определено пять базовых уровней детализации элементов информационных моделей: LOD100, LOD200, LOD300, LOD400 и LOD500. Описание базовых уровней приведено в Таблице 1.  

Таблица 1
Рис. 1 Прогрессирование уровней детализации по мере разработки строительного проекта
Для каждого LOD были также рекомендованы основные направления использования информационных моделей.
Для LOD 100 и LOD 200
Анализ. Модель может анализироваться на основе объемов, площадей и ориентации путем применения обобщенных критериев эффективности.
Оценка стоимости. Модель может быть использована для приблизительной оценки стоимости (на основании расчетных площадей и объемов).
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Для других целей использования, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 300
Выпуск проектной документации. Модель может быть использована для подготовки традиционной проектной документации.
Анализ. Модель может быть использована для проведения различных инженерных расчетов.
Оценка стоимости. Модель может быть использована для получения данных по оборудованию, изделиям и материалам для предварительного подсчета объемов работ.
Координация: Модель может быть использована для анализа коллизий.
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Для решения других задач, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 400
Выпуск рабочей документации. Модель может быть использована для подготовки традиционной рабочей документации.
Анализ. Модель может быть использована для проведения различных инженерных расчетов.
Оценка стоимости. Модель может быть использована для получения данных по оборудованию, изделиям и материалам для подсчета объемов работ.
Координация: Модель может быть использована для анализа коллизий.
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Строительство. Модель может быть использована на стадии СМР.
Для решения других задач, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 500
Модель может быть использована на стадии эксплуатации.
Следует обратить особое внимание на то, что в документе AIA E202-2008 впервые для каждого LOD были сформулированы основные направления использования моделей. Это, во-первых, способствует принятию более обоснованных и четко сформулированных требований заказчика к информационным моделям, во-вторых, позволяет проектной команде перед началом проекта определить и сформулировать минимальные требования по информационной насыщенности элементов модели для каждого LOD.
Для удобства планирования процесса информационного моделирования была разработана табличная форма “Model Element Table” (спецификация элементов модели). Пример такой табличной формы приведен на Рис. 2.

Рис. 2 Спецификация элементов модели
В таблице в первых двух колонках указывается код и наименование элемента модели. В верхних строках указываются этапы/стадии проекта. В колонке “MEA” указывается автор (владелец) данного элемента на соответствующем этапе/стадии проекта. В колонке LOD указывается требуемый уровень детализации.
Стоит обратить особое внимание на систему классификации и кодирования элементов конструкций, изделий, материалов, оборудования. В мире для этих целей обычно применяются классификаторы Uniformat (на ранних стадиях, т.к. он оперирует укрупненными элементами строительных конструкций и оборудования), MasterFormat (на финальных стадиях, т.к. он детально описывает состав элементов конструкций), Omniclass, Uniclass и многие другие.
У нас в стране пока не существует подобных систем кодирования и для выполнения конкретного BIM проекта необходимо создать классификатор используемых в проекте изделий, материалов и оборудования. Корпоративные классификаторы постепенно пополняются и являются неотъемлемой частью внутреннего BIM стандарта организации. На их основе формируются типовые шаблоны для BIM программ и наименования библиотечных элементов (стилей).
Возвращаясь к таблицам LOD и к определениям базовых уровней, стоит отметить, что LOD не изменяется скачкообразно (от 100 к 500), а проходит и промежуточные значения. Поскольку процесс проектирования/моделирования является непрерывным, то требования к LOD являются минимальными и накопительными по отношению к последующему уровню, т.е. элемент модели с определенным LOD подпадает под все требования предыдущих уровней детализации. Например, для элементов, переходящих на уровень LOD 300 должны выполняться все требования LOD 100 и 200.
В 2011 году общественная организация BIMForum инициировала разработку спецификации "Level of Development Specification", которая была опубликована в 2013 году. За основу была взята концепция Американского Института Архитектуры (AIA). В спецификацию был добавлен еще один промежуточный уровень детализации LOD 350. Это было связано с тем, что информационные модели, элементы которых имеют уровень детализации не менее LOD 300, используются в подрядных торгах на строительство для того, чтобы подрядная организация использовала эту модель для выпуска рабочей документации и далее на стадии строительства для формирования 4D моделей (в западных странах рабочую документацию выполняет подрядная строительная организация). Но до стадии строительства LOD 400 еще не существует, а в LOD 300 не хватает информации по связям между элементами модели для осуществления полноценной координации. Так, например, в LOD 300 не хватает данных по способу анкеровки опоры металлической колонны в бетонное основание (см. Рис 3). Таким образом, специально для удобства работы строительных подрядных организаций был введен дополнительный LOD 350.

Рис 3. LOD 350
Спецификация "Level of Development Specification" определяет LOD как степень, в которой была продумана геометрия и атрибутивная информация элемента модели, степень, в которой участники проекта могут полагаться на информацию, при использовании модели.
В Великобритании подходы к определению уровней детализации во многом схожи с американской концепцией LOD. Уровни детализации, также как и в спецификации AIA, увязаны с основными направлениями использования информационных моделей. То есть каждый LOD должен содержать ту надежную информацию, на которую может положиться каждый участник проекта для выполнения своих проектных задач, соответствующих данному уровню детализации.
В документах Publicly Available Specifications 1192-2:2013 “Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling” и CIC BIM Protocol (типовая форма приложения к договору на BIM проект) введен обобщающий термин “Levels of model definition” , включающий два понятия: “Level of Model Detail” (LOD) и “Level of Model Information”(LOI). Соответственно, “Level of Model Detail” описывает графический контент элемента модели, а “Level of Model Information” определяет неграфический (атрибутивный) уровень детализации элемента модели.
В спецификации PAS 1192-2:2013 (см. Рис. 4) определено 7 уровней LOD:
1 Brief
2 Concept
3 Developed Design
4 Production
5 Installation
6 As constructed
7 In use

Рис 4. Определение LOD в документе PAS 1192-2:2013
Определение минимально достаточного объема графической и, самое главное, атрибутивной информации безусловно является одной из главных задач планирования процесса информационного моделирования. Универсальных решений нет и не может быть, т.к. специфика проектов и поставленные цели могут варьироваться в очень широком диапазоне. По этой причине концепция LOD является одной из самых обсуждаемых и острых тем для дискуссий в мире BIM. Тем не менее, для того, чтобы помочь заказчикам и проектным группам правильно назначить уровни детализации, различными организациями выпускаются руководства по BIM и каталоги LOD.
На рис. 5 и 6 представлены примеры, иллюстрирующие минимальные требования, приведенные в руководстве по BIM, подготовленным Управлением проектированием и строительством по программам капиталовложений г. Нью-Йорка (New York City Design And Construction BIM Guideline)

Рис 5. LOD для элемента (сборки) “Стена”

Рис 6. LOD для элемента (сборки) «Воздуховод»
На Рис 7. приведен фрагмент из каталога “Building Component Catalogue with Level of Development Specification”, изданного в январе 2014 года ведущей датской строительной компанией MT Hojgaard.
Рис 7. LOD для элемента (сборки) «Столбчатый фундамент»

Кроме того, для удобства пользователей многие производители программного обеспечения в своих продуктах реализовали возможность автоматического изменения графической “проработанности” элементов модели в зависимости от масштаба листа, на который планируется выводить будущий чертеж. Но состав необходимой атрибутивной информации этого элемента (или сборки) лежит целиком на проектной группе.
Также при определении минимально объема графической и атрибутивной информации надо никогда не забывать, что всё cмоделировать невозможно (а самое главное, не нужно) и конечный результат BIM проекта это информационные модели и комплект ПСД. Поэтому много проектной информации содержится в документах. При необходимости, эта документация может быть “привязана” к элементам моделей в виде ссылок. Этот факт надо обязательно учитывать при определении уровней детализации.

Основные выводы
Концепция LOD играет одну из основных ролей при подготовке и выполнении BIM проекта, а именно:
  • Уровни детализации (LOD) должны быть предварительно заданы при формировании документа “Информационные Требования Заказчика” (приложение к ТЗ на проектирование с применением технологий BIM), исходя из основных целей использования информационных моделей. Цель – внести однозначность в понимание уровней детализации службами Заказчика и Проектной Командой.
  • Уровни детализации (LOD) должны быть тщательно продуманы и задокументированы в виде “Спецификации Элементов Модели” при разработке документа “План Выполнения BIM Проекта”. Цель – конкретизация проектных требований для членов проектной команды, а также планирование и управление рабочими BIM процессами.
  • Уровни детализации (LOD) должны обязательно быть “привязаны” к классификатору (системе кодирования).
  • Уровни детализации (LOD) должны содержать минимальное, но достаточное для выполнения основных проектных задач, количество информации. Предоставление излишней информации в элементах моделей расточительно и может серьезно затруднить работу с моделями и увеличить сроки проектирования.
Подготовка и выполнение BIM проекта невозможны без предварительной детальной разработки BIM стратегии компании, включающей пакет документов корпоративных стандартов, классификаторов, регламентов и процедур коллективной работы.

Источник: isicad.ru