OPTIMIZACIJA GRADNJE V PODJETJU SCT D.D.

32. zborovanje gradbenih konstruktorjev Slovenije, Bled, oktober 2010
Mirko PENKO, Miha SCHROTT, Jernej MARKOVIČ, Martin LAH, Tine LOGONDER
OPTIMIZACIJA GRADNJE V PODJETJU SCT D.D.
Povzetek
Gradnja objekta je dejavnost z več vrst udeležencev, zato so njihova dobra povezanost v procesu
gradnje, hiter pretok informacij med njimi ter odkrivanje možnih problemov še pred pričetkom
gradnje ključnega pomena za doseganje dobrih rezultatov in konkurenčnosti podjetja. S pomočjo
sodobne informacijske tehnologije, ki se v zadnjih letih pojavlja na trgu, si lahko močno olajšamo
načrtovanje in gradnjo objekta. V članku je opisan nov pristop h gradnji objektov, ki je v svetu z
odličnimi rezultati močno pretresel gradbeno industrijo. Zlasti v obdobju, ko se je nad svetovno
gospodarstvo zgrnil temen oblak gospodarske krize, je pravi čas za učenje ter optimizacijo
proizvodnih procesov, kar je najboljše poroštvo za svetlo prihodnost podjetja.
Ključne besede: informacijska tehnologija, BIM, modeliranje, 3D, 4D, 5D, atribut, izvajalec
Optimized building in company SCT d.d.
Summary
Construction is an activity involving several types of participant, therefore good links among all
those involved in the construction process, rapid information flow and detection of potential
problems before construction starts are of key importance to achieving good results and
competitiveness of the company. With the help of modern information technology that has come
onto the market in recent years, we can greatly ease planning and construction. The paper describes
a new approach to construction that has shaken up the construction industry around the world with
excellent results. Especially at a time when the dark clouds of the economic crisis loom over the
global economy, the time is right to learn and to optimize production processes, the best guarantee
of a bright future for the company.
Key words: information technology, BIM, modeling, 3D, 4D, 5D, attribute, contractor
1.
UVOD
Z uporabo novih procesov in sodobnih programskih orodij želimo v našem podjetju doseči, da bo
načrtovanje in izvedba gradbenih del hitrejša, enostavnejša, preglednejša in finančno ugodnejša.
Ker projekti preidejo na izvajalca del tudi v elektronski obliki, se velja vprašati, v kolikšni meri
lahko izvajalec uporablja projektantske programe za namene priprave ponudbe, priprave na gradnjo
ter spremljavo gradnje.
Preko izdelave in uporabe informacijskih modelov zgradb (opisano v nadaljevanju) v podjetju
iščemo poti k optimalnejši pripravi in izvedbi projektov. Ta postopek zajema predstavo o objektu,
vrednotenje količin in stroškov projekta, optimizacijo terminskega plana izgradnje in izboljšajo
komunikacijo med udeleženimi na projektu.
V prispevku želimo predstaviti uporabo informacijskega modeliranja zgradb (angl. BIM - Building
Information Modeling) tehnologije z vidika izvajalca in pokazati primere dobre prakse.
*
Mirko Penko, univ.dipl.inž.grad., SCT d.d., Slovenska cesta 56, 1000 Ljubljana, mirko.penko@sct.si
Miha Schrott, dipl.inž.grad., SCT d.d., Slovenska cesta 56, 1000 Ljubljana, miha.schrott@sct.si
**
Jernej Markovič, univ.dipl.inž.grad., SCT d.d., Slovenska cesta 56, 1000 Ljubljana, jernej.markovič@sct.si
**
Martin Lah, univ.dipl.inž.grad., SCT d.d., Slovenska cesta 56, 1000 Ljubljana, martin.lah@sct.si
**
Tine Logonder, univ.dipl.inž.grad., SCT d.d., Slovenska cesta 56, 1000 Ljubljana, tine.logonder@sct.si
**
Projektiranje, izgradnja in upravljanje objekta je kompleksen proces, zato se mora strokovna javnost
zavedati, da lahko samo s celostnim pristopom dosegamo optimalne rezultate.
2.
INFORMACIJSKO MODELIRANJE ZGRADB (BIM)
Prihodnost gradbene industrije bo najverjetneje pogojena z uporabo tehnologije. Najboljši kazatelj
je vse večja uporaba tridimenzionalnega modeliranja in pametnega informacijskega modeliranja pri
projektiranju, v svetu poznanega pod pojmom informacijsko modeliranje zgradb (BIM). Gre za
proces, ki počasi izpodriva klasično 2D načrtovanje. Pridobitev pri takem pristopu je več, vsekakor
pa je najbolj osnovna ta, da pred samo izgradnjo objekta le-tega zgradimo v virtualni obliki
(postopek imenovan tudi VDC – angl. Virtual Design and Construction). V ameriškem združenju
izvajalcev (AGC - angl. The Associated General Contractors of America) ugotavljajo, da BIM
predstavlja orodje, ki lahko ob časovno vedno bolj omejenih okvirih gradbeni industriji omogoči
učinkovitejše delovanje (AGC, 2007). Ne glede na obseg uporabe BIM-a je najbolj pomembno, da
se v čim večjem obsegu seznanimo s temo, saj gre za najbolj revolucionarno orodje na področju
gradbene industrije v zadnjem času.
2.1
POMEN BIM ZA IZVAJALCA
Izvajalci se tekom izgradnje objekta opiramo na projektno dokumentacijo. Pri njeni uporabi se
pogosto porabi veliko časa za dokaj trivialne stvari (tako v operativnem, kot tudi v tehničnem
smislu), saj se lahko delo, v primeru spreminjanja projekta med izgradnjo, ponovi večkrat.
Večino potencialnih težav, ki bi se pojavile pri gradnji, je smiselno zaznati in odpraviti že v fazi
izdelave projekta in priprav na izvedbo. V kolikor je projekt narejen z uporabo BIM orodij, je ta del
veliko lažji, saj lahko iz BIM modela neposredno pripravljamo tudi projektno dokumentacijo. Velja
tudi, da vsaka sprememba modela pomeni tudi spremembo dokumentacije in obratno (Autodesk,
2010). Poleg tega tak model vsebuje veliko informacij za izvajalca, ki lahko iz BIM modela pridobi
pomembne informacije za pripravo na gradnjo in njeno izvedbo (popisi del, izbira tehnologije,
terminsko planiranje, organizacija gradbišča, načrtovanje stroškov, itd.). Tako tudi izvajalcu za
osnovo služi 3D model objekta, ki je v nadaljevanju zaradi pomembnosti komponent časa in
stroškov lahko nadgrajen v 4D model (animacija terminskega plana) in 5D model (denarni tok –
angl. cash flow).
V nadaljevanju bomo predstavili nekaj projektov, pri katerih smo omenjen pristop preizkusili. Pri
vseh omenjenih projektih smo model izdelali sami, saj je praviloma vsa razpisna dokumentacija v
obliki načrtov. Razdelili smo jih glede na faze gradnje: faza priprave ponudbe, faza priprave na
izvedbo ter faza izvedbe.
3.
FAZA PRIPRAVE PONUDBE
Za pridobitev posla je potrebno oddati nemalo število ponudb v kratkem času. Za čim boljšo oceno
vrednosti izvedbe razpisanega projekta je zato največkrat pomembna hitra odzivnost ustreznih
služb, katerih naloga je, da projekt ustrezno ovrednotijo. Osnova tega so količine oz. projektantski
popis, ki je del razpisne dokumentacije. Med izdelavo ponudbe je te količine potrebno preveriti.
Temu namenu lahko služi pravilno obdelan 3D model objekta, ki ga dobimo od projektanta oz. ga
na podlagi razpisne dokumentacije izdelamo sami. Na tak način je možno ne glede na kompleksnost
projekta, preko vizualne kontrole modelov in analize tabeliranih izvlečkov, z večjo natančnostjo in
zanesljivostjo količinsko pravilno ovrednotiti postavke popisa in jih uvoziti v informacijski sistem
(v našem primeru sistem PRINS) za izdelavo ponudbe.
3.1
Blok termoelektrarne
Pri ponudbi je podjetje SCT sodelovalo skupaj z multinacionalnim podjetjem v obliki skupnega
podjetja t.i. »joint venture«. Nastopali smo s podjetjem z dolgoletnimi izkušnjami na področju
tehnologije hladilnih sistemov.
Pri pripravi ponudbe (časovno zelo omejeno) je bila ena pomembnejših točk čim natančneje
ovrednotiti popis gradbenih del, saj oblika prereza plašča hladilnega stolpa ni bila znana vse do
nekaj dni pred iztekom roka za oddajo ponudbe. Oblika stolpa je namreč odvisna predvsem od same
tehnologije hladilnih sistemov, določene s strani partnerskega podjetja. Na podlagi dveh skic (tloris
in prerez), podatkov o obliki (krivulja prečnega prereza) plašča hladilnega stolpa iz podobnih v
svetu že zgrajenih objektov ter razpisne dokumentacije, smo naredili »približen« 3D model
hladilnega stolpa v Allplanu (Sliki 1 in 2).
Slika 1: Skica prereza hladilnega stolpa
Slika 2: Model BIM hladilnega stolpa
Tega smo v smislu »BIM« v nadaljevanju informacijsko obdelali in omogočili izdelavo izvlečkov,
ki so po ustreznih postavkah vsebovali podatke o dolžinah, površinah, volumnih ter pripadajočih
cenah. Cena je bila podana na enoto postavke in je zajemala stroške vgrajenega betona, armature in
opaža.
Nekaj dni pred rokom oddaje ponudbe, smo prejeli podatke o »končni« obliki hladilnega stolpa.
Naš trud, ki je bil vložen na začetku pri izdelavi »približnega« modela BIM, je bil na koncu
poplačan, saj smo lahko dokaj hitro izvedli vse potrebne spremembe glede oblike stolpa. S
posodobljenim »BIM« modelom smo skoraj sočasno dobili tudi popravljen popis gradbenih del in
skupno ceno. Bistvo našega dela je v tem primeru to, da tisto kar je v modelu BIM prikazano, tisto
je tudi vsebovano v popisu gradbenih del, ki predstavlja ključni del ponudbe.
3.2
Dom za ostarele
Za namen priprave ponudbe je bil izdelan 3D model objekta, na podlagi katerega so bile dobljene
glavne količine betonov po konstrukcijskih elementih (slika). Kot nadgradnja modeliranja je bila
izvedena še vizualizacija umestitve objekta v prostor.
Omenjene stvari so ključnega pomena za ustvarjanje boljše predstave o projektu med udeleženci, ki
ponudbo izdelujejo. Na tak način se že v fazi ponudbe spoznamo s projektom do te mere, da smo
lahko v primeru dobljenega posla hitro pripravljeni na nadaljnje korake.
Ne nazadnje je to dobro tudi za investitorja, saj se lahko na podlagi take predstavitve lažje odloči
med ponudniki.
Slika 3: Barve modela prikazujejo različne skupine linijskih elementov konstrukcije
Slika 4: Vizualizacija objekta na terenu (levo: nosilna konstrukcija; desno: objekt s fasadami)
4.
FAZA PRIPRAVE NA IZVEDBO
Pred samo izvedbo je projekt deležen temeljite obravnave in obdelave s strani tehničnih služb
znotraj podjetja (tehnični sektor, obrati itd.). V kolikor njihovo delo temelji na izdelanem
informacijskem modelu oz. na informacijah, ki jih preko takega modela ob ustrezni izdelavi
dobimo, je njihovo delo hitrejše in natančnejše, kar je ob kratkih rokih dobrodošlo.
Slika 5: Objetno modeliranje opažev, tlorisi in prerezi so generirani samodejno
Naslednji korak predstavlja povezava z informacijskim sistemom, ki naredi informacije, vsebovane
v modelu, ki so uporabne za izvajanje operativnih nalog (vodenje gradbene knjige, izstavljanje
situacij itd.).
Prav tako pomemben aspekt uporabe predstavlja umestitev modela na teren. Ta omogoča plastično
predstavo glede objekta in z njim povezanih vplivov na okolje in gradnjo kar v pisarni. Stroški in
odvečen čas za potovanja na oddaljene lokacije se lahko tako znatno zmanjšajo, prav tako se
Slika 6: Umestitev cestnih objektov na teren (levo) in vizualizacija situacije industrijske cone
(desno)
izboljša priprava na gradnjo (določanje transportnih poti in deponij, preverjanje izvedljivosti
predvidene tehnologije gradnje ipd).
Nadgradnja informacijskega modela s časovno in stroškovno komponento: Pomembni
komponenti izvedbe projekta, ki nista upoštevani v načrtih projekta, sta čas in stroški. Z ustreznimi
programi je možno vzpostaviti dinamično povezavo terminskega plana z obstoječim 3D modelom
projekta ter ga nadgraditi v 4D model, s katerim terminski plan animiramo in s tem omogočimo
njegovo optimizacijo. Naslednji korak je izdelava 5D modela, kjer planu izvedbe dodamo še stroške
in tako stroškovno ovrednotimo fazo izgradnje.
Slika 7: Prikaz gradnje objekta z vizualizacijo terminskega plana
Vse skupaj omogoča boljšo komunikacijo znotraj podjetja ter širše, znotraj projekta, kar na koncu
vodi v kvalitetnejšo in racionalnejšo izvedbo projekta.
4.1
Industrijski objekt
Po arhitekturni predlogi projekta, izdelanega v AutoCAD-u, je bil izdelan model objekta.
Slika 8: 3D model objekta
Izdelan je bil 4D model in s tem vizualizacija plana poteka del po tedenskih intervalih. Na osnovi
modela konstrukcije, njegove statične analize in vizualizacije plana smo ugotovili neizvedljivost
objekta, kot je bil prvotno projektiran. O ugotovitvah smo obvestili investitorja, ki je, po našem
aktivnem in konstruktivnem sodelovanju s projektanti, dopolnil projekt.
V kolikor bi brez omenjene obdelave pričeli z izvajanji del, bi neskladnosti in pomanjkljivosti v
projektu ugotovili na gradbišču, kar bi povzročilo zamudo pri izvedbi in nepredvidene stroške tako
za investitorja, kot tudi za nas v vlogi izvajalca.
Slika 9: Slike neprimernih detajlov projekta, vidni v 3D modelu objekta
4.2
Šolski objekt
S pregledom projektne dokumentacije, projektne naloge in pripomb investitorja na projektno nalogo
smo predlagali racionalnejšo različico fasad, strehe in racionalizirali število pilotov.
Na podlagi projektne dokumentacije smo izdelali 3D in 4D model. Modela sta služila za odkrivanje
napak projekta in usklajevanje optimizirane in osnovne verzije projekta s projektantom. 4D model
se je izkazal kot učinkovito orodje na delovnih sestankih z različnimi skupinami udeležencev na
projektu znotraj podjetja SCT d.d. (tehnični sektor (planerji, tehnologi), inženiring za podizvajalska
dela, vodja gradbišča, direktor projekta, …).
Prav tako sta oba modela omogočala hitro vrednotenje količin novih različic optimiziranega
projekta in olajšala komunikacijo s projektantom. Posledica izdelave in uporabe modelov je bila
zelo dobro izvajalčevo poznavanje projekta (občasno tudi boljše od projektantovega).
Slika 10: 3D Model objekta z detajlom fasade in PVC oken s senčili
4.3
Hotelski objekt
Na podlagi projektne dokumentacije je bil izdelan 3D model, ki smo ga na osnovi terminskega
plana nadgradili v 4D model za vizualizacijo plana poteka del.
Slika 11: 3D model objekta in vizualizacija terminskega plana (desno)
V nadaljevanju smo se usmerili predvsem na povezavo/uvoz količin betonov v projektni
informacijski sistem. Model objekta smo dopolnili z informacijami na način, da je za vsak element
določeno, kje se nahaja (dilatacija, etaža), kakšnega tipa je in kateri postavki popisa pripada. Na
podlagi tega so bili izdelani izvlečki, ki so iz modela zajeli, za projektni informacijski sistem,
potrebne podatke. Rezultat je urejena XLS datoteka, ki je osnova za uvoz v informacijski sistem.
5.
FAZA IZVEDBE
Udeležencev na projektu je praviloma veliko, kar povzroča nenehno usklajevanje in dogovarjanje.
Pogosto je potrebno ogromno dela vložiti že zgolj v to, da se udeleženci sporazumejo o čem
govorijo, kaj šele, da si situacijo dobro predstavljajo. Način, ki opisane situacije močno olajša je, da
komunikacijo podpremo z orodji za vizualizacijo (v našem primeru z 3D, 4D in 5D modeli). Od
stopnje in načina obdelave modela v fazi priprave na gradnjo je odvisno, kake so možnosti izrabe
modela. Lahko je to zgolj 3D model, lahko pa je to detajlni informacijski model, sinhroniziran z
informacijskim sistemom, preko katerega obvladujemo tudi finančno plat projekta.
Slika 12: Armatura jaška v 3D obliki
6.
Slika 13: Uporaba modela na gradbišču s preprostim
pregledovalnikom
ZAKLJUČEK
Opisan pristop k snovanju in gradnji objektov po našem mnenju vsekakor predstavlja dodano
vrednost, ki jo gradbena industrija potrebuje za izhod iz krize. Tehnologija stremi k urejenim
odnosom, kjer vsak od udeležencev ve, kaj so njegove dolžnosti in pravice pri izpeljavi projekta. Le
ob posluževanju take vrste pristopa in postopnemu vpeljevanju BIM v vse življenjske cikle objekta
bomo prišli bližje cilja, ki je: zagotoviti uporabniku estetske, varne, funkcionalne, za bivanje
prijetne, varčne in ekonomične objekte (celostno!)
VIRI
[1] Kiviniemi A. & drugi, Review of the Development and Implementation of IFC compatible
BIM. Erabuild, , 128 str., 2008
[2] Penko M. & drugi, Navidezna gradnja v SCT d. d.. Tehnični informator SCT, letnik 2009, št.
73, str. 36–45, 2009
[3] Cerovšek T., Informacijsko modeliranje zgradb (BIM). Gradbeni vestnik, letnik 59, št. 3, str.
71–73, 2010
[4] Cerovšek T., Ožbolt M., Integrirano timsko delo za celostno zasnovo stavb. Gradbeni vestnik,
letnik 59, št. 4, str. 83-96, 2010
[5] Markovič J., Uporaba sodobne informacijske tehnologije v podjetju SCT d. d.. Tehnični
informator SCT, letnik 2009, št. 76, str. 47-53, 2010
[6]
Autodesk, Autodesk Revit Architecture 2010. Detailed features, 6 str., 2010
[7]
Khemlani L., Building the Future. Članek, www.aecbytes.com, 5 str., 2007