Jak modele BIM stanu istniejącego wspierają zarządzanie obiektem i modernizację budynku

Dokładny cyfrowy model istniejącego budynku może być wykorzystywany znacznie dłużej niż tylko na etapie inwentaryzacji. Jeżeli model BIM stanu istniejącego odzwierciedla rzeczywistą geometrię obiektu i zawiera potrzebne informacje, może wspierać zarządzanie budynkiem, utrzymanie techniczne, planowanie zmian oraz przyszłe modernizacje.

Ma to szczególne znaczenie w przypadku istniejących budynków, w których pierwotna dokumentacja nie zawsze odpowiada aktualnemu stanowi. Przebudowy, wymiana urządzeń, zmiany instalacji MEP czy odstępstwa wykonawcze mogą z czasem powodować coraz większe różnice między dokumentacją a rzeczywistym obiektem.

Dlatego model BIM opracowany na podstawie aktualnych danych pomiarowych może stać się praktycznym źródłem informacji zarówno dla zarządzania obiektem, jak i dla kolejnych projektów modernizacyjnych.

Czym jest model BIM stanu istniejącego?

Model BIM stanu istniejącego to cyfrowe odwzorowanie budynku oparte na jego rzeczywistym stanie, a nie wyłącznie na pierwotnych założeniach projektowych.

Model projektowy pokazuje, co miało zostać wybudowane. Model stanu istniejącego powinien natomiast przedstawiać to, co rzeczywiście znajduje się w obiekcie w momencie wykonywania pomiarów i opracowywania dokumentacji.

Różnica ta staje się coraz ważniejsza wraz z upływem czasu. Położenie ścian i otworów może odbiegać od projektu, trasy instalacji MEP mogą zostać zmienione, urządzenia wymienione, a wcześniejsze modernizacje nie zawsze są nanoszone na dokumentację.

W przypadku istniejących obiektów aktualna dokumentacja oraz dane pomiarowe stanowią podstawę do prawidłowego rozpoznania warunków przed rozpoczęciem projektowania, prac utrzymaniowych lub modernizacji.

W zależności od wymagań projektu model BIM może obejmować elementy architektoniczne, konstrukcję, instalacje MEP, urządzenia, pomieszczenia oraz wybrane informacje o wyposażeniu i zasobach technicznych.

Model może być również przekazywany w różnych formatach. Jeżeli dane mają być wymieniane pomiędzy różnymi środowiskami BIM, jednym z wykorzystywanych formatów jest IFC. Więcej na ten temat wyjaśniamy w artykule o modelu IFC i formacie pliku IFC w BIM.

Jak powstaje model BIM stanu istniejącego?

Jeżeli dla istniejącego budynku brakuje wiarygodnej dokumentacji cyfrowej, proces zazwyczaj rozpoczyna się od pozyskania aktualnych danych pomiarowych, a następnie przekształcenia ich w uporządkowany model BIM.

Pozyskanie danych za pomocą skanowania laserowego 3D

Skanowanie laserowe 3D pozwala rejestrować widoczną geometrię obiektu z wielu stanowisk pomiarowych. Zamiast pojedynczych wymiarów powstaje gęsty zbiór danych przestrzennych obejmujący dostępne ściany, stropy, posadzki, otwory, elementy konstrukcyjne, urządzenia i inne widoczne elementy budynku.

Profesjonalne skanowanie 3D w Polsce może więc dostarczyć dokładnych danych geometrycznych potrzebnych do opracowania modelu BIM stanu istniejącego.

Sposób wykonania pomiarów zależy od rodzaju i wielkości obiektu, wymaganej dokładności, dostępności pomieszczeń, zakresu projektu oraz oczekiwanych rezultatów. Model przygotowywany na potrzeby modernizacji architektonicznej może wymagać innego zakresu danych niż model przeznaczony do szczegółowej koordynacji MEP lub zarządzania wyposażeniem.

Tworzenie i opracowanie chmury punktów

Poszczególne skany są łączone we wspólnym układzie współrzędnych, dzięki czemu powstaje spójna chmura punktów reprezentująca zmierzony obiekt.

Przed rozpoczęciem modelowania dane mogą wymagać kontroli rejestracji, czyszczenia, segmentacji i odpowiedniego uporządkowania. Niepożądane punkty oraz artefakty pomiarowe usuwa się tam, gdzie jest to potrzebne, aby zespół modelujący mógł pracować na czytelnym zbiorze danych.

Nie jest to wyłącznie kwestia estetyki. Jakość i organizacja danych źródłowych bezpośrednio wpływają na sprawność dalszego modelowania.

Ten etap opisujemy dokładniej w artykule o czyszczeniu chmury punktów.

Od chmury punktów do modelu BIM

Po przygotowaniu chmury punktów dane mogą zostać wykorzystane jako geometryczna podstawa do modelowania BIM.

Elementy architektoniczne, konstrukcyjne i instalacyjne są modelowane zgodnie z ustalonym zakresem oraz wymaganym poziomem szczegółowości. W trakcie pracy geometria modelu BIM może być kontrolowana względem chmury punktów, aby zachować zgodność z rzeczywistym stanem obiektu.

Typowy proces można przedstawić następująco:

Skanowanie laserowe 3D → Chmura punktów → Scan to BIM → Model BIM stanu istniejącego

W ramach usługi Scan to BIM w Polsce dane z chmury punktów są przekształcane w modele BIM przygotowane zgodnie z wymaganiami konkretnego projektu.

Jakie informacje może zawierać model BIM stanu istniejącego?

Nie istnieje jeden uniwersalny zakres informacji dla każdego modelu BIM stanu istniejącego. Model powinien zawierać przede wszystkim geometrię i dane potrzebne do jego późniejszego wykorzystania.

Rodzaj informacji	Przykłady	Typowe zastosowanie
Geometria budynku	Ściany, posadzki, stropy, otwory	Modernizacja i planowanie przestrzeni
Elementy konstrukcyjne	Słupy, belki, płyty	Koordynacja konstrukcyjna i projektowanie zmian
Instalacje MEP	Kanały, rurociągi, główne urządzenia	Utrzymanie i planowanie modernizacji
Urządzenia	Wyposażenie techniczne budynku	Identyfikacja i zarządzanie zasobami
Informacje przestrzenne	Pomieszczenia, kondygnacje, strefy techniczne	Zarządzanie przestrzenią i obiektem
Dane o zasobach	Identyfikatory, parametry, wybrane atrybuty	Eksploatacja i utrzymanie

Model przygotowywany przede wszystkim na potrzeby modernizacji architektonicznej może koncentrować się głównie na geometrii. W przypadku modelu przeznaczonego do zarządzania obiektem większe znaczenie mogą mieć informacje o pomieszczeniach, urządzeniach i zasobach technicznych.

Większa szczegółowość nie oznacza więc automatycznie lepszego modelu.

Modelowanie elementów, które nie będą później wykorzystywane, zwiększa nakład pracy i może utrudnić utrzymanie aktualności modelu. Zakres powinien wynikać z tego, do czego klient będzie faktycznie wykorzystywał dane BIM.

Jak model BIM stanu istniejącego wspiera zarządzanie obiektem?

Rola BIM w zarządzaniu obiektem różni się od jego zastosowania na etapie projektowania.

Architekci i inżynierowie wykorzystują BIM przede wszystkim do projektowania i koordynacji. Zespół odpowiedzialny za eksploatację potrzebuje natomiast informacji, które pomagają zrozumieć budynek, utrzymywać jego instalacje i urządzenia oraz planować kolejne zmiany.

Dokładny model stanu istniejącego może stanowić przestrzenną podstawę dla takich działań.

Informacje o budynku w jednym środowisku

Dane dotyczące istniejącego obiektu są często rozproszone pomiędzy rzutami, plikami PDF, rysunkami CAD, zestawieniami urządzeń, arkuszami kalkulacyjnymi oraz dokumentacją powstającą na różnych etapach użytkowania budynku.

Model BIM pozwala uporządkować istotne informacje wokół spójnego cyfrowego odwzorowania obiektu.

Nie oznacza to, że każdy dokument musi znajdować się bezpośrednio w modelu. BIM może pełnić rolę przestrzennego punktu odniesienia, który ułatwia zrozumienie lokalizacji elementów i urządzeń oraz ich relacji z pomieszczeniami i instalacjami.

Więcej o takim wykorzystaniu modeli opisujemy w artykule BIM w zarządzaniu obiektami.

Utrzymanie techniczne i eksploatacja budynku

Wykorzystanie BIM w utrzymaniu budynku może ułatwić zespołom technicznym zrozumienie przestrzennego kontekstu urządzeń i instalacji.

W zależności od zakresu modelu i dostępnych danych może on pomagać między innymi w:

• lokalizowaniu urządzeń i stref technicznych;
• analizie przebiegu dostępnych instalacji MEP;
• sprawdzaniu geometrii otoczenia przed rozpoczęciem prac serwisowych;
• planowaniu dostępu do urządzeń;
• określaniu pomieszczeń objętych planowanymi pracami;
• przekazywaniu wykonawcom czytelniejszych informacji o stanie istniejącym.

Model BIM nie powinien jednak być traktowany jako źródło informacji o elementach, które nie zostały zmierzone lub zamodelowane. Nie można zakładać, że zawiera dane o instalacjach ukrytych, stanie wewnętrznym komponentów czy parametrach urządzeń tylko dlatego, że dla budynku istnieje model BIM.

Zarządzanie przestrzenią i zasobami

Model BIM wykorzystywany w zarządzaniu obiektem może również stanowić wizualną podstawę do pracy z pomieszczeniami, strefami technicznymi, lokalizacją urządzeń i innymi zasobami.

Jeżeli odpowiednie informacje są powiązane z elementami modelu, użytkownik może poruszać się po budynku w sposób przestrzenny zamiast przeszukiwać oddzielne rysunki i arkusze w celu ustalenia lokalizacji konkretnego urządzenia.

Ma to szczególne znaczenie w dużych i technicznie złożonych obiektach.

Sam model BIM nie zastępuje systemu do zarządzania obiektem, ale może dostarczyć uporządkowanej bazy geometrycznej i informacyjnej wykorzystywanej w procesach eksploatacyjnych.

Planowanie zmian w budynku

Budynki rzadko pozostają niezmienione przez cały okres użytkowania.

Zmienia się układ pomieszczeń, wymieniane są urządzenia, powstają nowe instalacje, a istniejące przestrzenie są dostosowywane do nowych funkcji.

Jeżeli model BIM jest na bieżąco aktualizowany, zespół techniczny i projektanci mogą wykorzystywać go jako punkt wyjścia do planowania kolejnych zmian. W ten sposób zarządzanie obiektem bezpośrednio łączy się z przygotowaniem przyszłych modernizacji.

Jak BIM wspiera modernizację istniejącego budynku?

Jednym z najważniejszych zastosowań BIM przy modernizacji jest dostarczenie architektom i inżynierom wiarygodnych informacji o istniejącym obiekcie jeszcze przed rozpoczęciem projektowania zmian.

W przeciwieństwie do nowego budownictwa projekt modernizacji musi uwzględniać warunki fizyczne, które już istnieją.

Wiarygodny stan istniejący przed rozpoczęciem projektowania

Pierwotne rysunki są cennym źródłem informacji, ale nie zawsze przedstawiają budynek w jego aktualnym stanie.

Wcześniejsze przebudowy, nieudokumentowane zmiany, odstępstwa wykonawcze, wymiana urządzeń czy modyfikacje instalacji MEP mogą prowadzić do istotnych różnic między dokumentacją a rzeczywistością.

Problem ten szerzej opisujemy w artykule Nieaktualne rysunki budynku a ryzyko modernizacji.

Model BIM opracowany na podstawie aktualnych pomiarów daje projektantom udokumentowaną podstawę geometryczną do dalszej pracy. Zamiast odtwarzać stan budynku na podstawie wielu rysunków i pojedynczych pomiarów ręcznych, zespół może korzystać ze spójnego odwzorowania rzeczywistych warunków.

W przypadku projektów modernizacyjnych przydatnym uzupełnieniem jest również dokładna dokumentacja powykonawcza. Więcej o jej wykorzystaniu przy takich pracach opisujemy w materiale o dokumentacji powykonawczej dla projektów modernizacyjnych.

Wykrywanie potencjalnych kolizji przed rozpoczęciem prac

Projektowane zmiany można koordynować z istniejącymi elementami architektonicznymi, konstrukcyjnymi i instalacjami MEP odwzorowanymi w modelu BIM.

Przykładowo nowe urządzenie może kolidować z istniejącą konstrukcją, planowana trasa kanału wentylacyjnego może nie mieścić się w dostępnej przestrzeni pod stropem, a wykonanie nowego otworu może wymagać dodatkowej analizy otaczających elementów.

Model stanu istniejącego nie zastępuje obliczeń inżynierskich ani weryfikacji na obiekcie tam, gdzie są one wymagane. Zapewnia jednak znacznie pełniejszą podstawę przestrzenną do podejmowania takich decyzji.

Mniej dodatkowych pomiarów na obiekcie

Odpowiednio wykonana inwentaryzacja może również ograniczyć liczbę dodatkowych wizyt na obiekcie potrzebnych tylko po to, aby uzupełnić wymiary pominięte podczas tradycyjnych pomiarów.

Szczególną wartość ma tutaj źródłowa chmura punktów.

Nawet jeżeli widoczny element nie został uwzględniony w finalnym modelu BIM, jego geometria może nadal znajdować się w danych ze skanowania i w razie potrzeby może zostać ponownie przeanalizowana.

Dlatego ważne jest rozróżnienie między modelem BIM a chmurą punktów. Model jest opracowanym rezultatem projektu, natomiast chmura punktów zachowuje znacznie gęstszy zapis widocznych warunków zarejestrowanych podczas pomiaru.

Wsparcie modernizacji realizowanych etapami

Budynki komercyjne, obiekty przemysłowe, placówki medyczne czy centra danych są często modernizowane etapami, a nie w ramach jednej kompleksowej przebudowy.

W takich przypadkach model BIM istniejącego budynku może stanowić wspólną podstawę geometryczną dla kolejnych etapów projektowania i realizacji.

Jeżeli kolejne prace zmieniają fizyczny stan obiektu, model powinien być aktualizowany, jeśli ma nadal wiarygodnie przedstawiać rzeczywiste warunki.

Model BIM stanu istniejącego a tradycyjna dokumentacja powykonawcza

Nie każdy projekt dotyczący istniejącego budynku wymaga wykonania modelu BIM.

Tradycyjna dokumentacja powykonawcza 2D pozostaje odpowiednim rozwiązaniem w wielu zastosowaniach. Wybór rezultatu powinien zależeć przede wszystkim od tego, w jaki sposób dane będą później wykorzystywane.

Tradycyjna dokumentacja powykonawcza	Model BIM stanu istniejącego
Głównie rysunki 2D	Spójne odwzorowanie 3D
Informacje rozdzielone pomiędzy rzuty, przekroje i elewacje	Elementy budynku uporządkowane w jednym modelu
Relacje przestrzenne trzeba analizować na podstawie oddzielnych rysunków	Relacje przestrzenne można analizować bezpośrednio w 3D
Odpowiednia dla wielu zadań dokumentacyjnych i projektowych	Przydatny, gdy model ma wspierać kolejne procesy
Przede wszystkim dokumentacja techniczna	Może wspierać dokumentację, koordynację, zarządzanie obiektem i modernizację

W stosunkowo prostym obiekcie, w którym potrzebne są przede wszystkim dokładne rzuty, przekroje i elewacje, tworzenie szczegółowego modelu BIM może nie być uzasadnione.

W przypadku technicznie złożonego budynku, który będzie regularnie modernizowany, serwisowany lub rozbudowywany, model BIM może natomiast stanowić znacznie bardziej uniwersalne środowisko informacji.

Rodzaj dokumentacji powinien więc wynikać z rzeczywistych potrzeb projektu, a nie z założenia, że BIM jest konieczny w każdym przypadku.

Model BIM stanu istniejącego a Digital Twin

Model BIM stanu istniejącego i Digital Twin są ze sobą powiązane, ale nie oznaczają tego samego.

Model BIM odwzorowuje udokumentowaną geometrię budynku i powiązane z nią informacje w określonym momencie. Digital Twin może rozszerzać to podejście poprzez połączenie cyfrowej reprezentacji obiektu z danymi operacyjnymi i informacjami zmieniającymi się wraz z funkcjonowaniem fizycznego budynku.

Model BIM stanu istniejącego może więc stanowić podstawę bardziej rozbudowanego cyfrowego środowiska zarządzania budynkiem, ale samo wykonanie modelu BIM nie oznacza jeszcze utworzenia cyfrowego bliźniaka.

Różnice między tymi rozwiązaniami opisujemy szerzej w artykule Digital Twin a BIM.

Kiedy warto ponownie zeskanować istniejący budynek?

Model BIM jest użyteczny jako odwzorowanie stanu istniejącego tylko wtedy, gdy zawarte w nim informacje są wystarczająco aktualne dla danego zadania.

Nowy lub częściowy pomiar może być potrzebny, gdy:

• większa modernizacja zmieniła geometrię budynku;
• istotne instalacje MEP zostały przebudowane lub wymienione;
• dodano nowe urządzenia lub elementy konstrukcyjne;
• wcześniejsze zmiany nie zostały wprowadzone do modelu;
• wiadomo, że stan rzeczywisty różni się od dostępnej dokumentacji;
• nowy projekt wymaga większej dokładności albo danych, których nie obejmował wcześniejszy pomiar.

Nie zawsze oznacza to konieczność ponownego skanowania całego obiektu.

Jeżeli zmiany dotyczą tylko jednej kondygnacji, strefy technicznej lub grupy pomieszczeń, często wystarczy ponownie zarejestrować te obszary i zaktualizować odpowiedni fragment modelu.

W przypadku obiektów, dla których dokumentacja jest niepełna lub nieaktualna, skanowanie budynków 3D pozwala pozyskać aktualne dane pomiarowe przed aktualizacją modelu.

Jaki poziom szczegółowości modelu jest potrzebny do zarządzania obiektem?

Najwyższy możliwy poziom szczegółowości nie zawsze jest najlepszym wyborem dla modelu BIM stanu istniejącego.

Zakres geometrii i informacji powinien wynikać z planowanego sposobu wykorzystania modelu.

Zespół projektujący modernizację może potrzebować dokładnej geometrii ścian, konstrukcji, otworów i wybranych instalacji MEP. W przypadku zarządzania obiektem większe znaczenie mogą mieć lokalizacje urządzeń, dane o pomieszczeniach, strefy dostępu, identyfikatory zasobów i wybrane informacje eksploatacyjne.

Przed rozpoczęciem modelowania warto więc określić:

• które systemy i instalacje budynku mają znaleźć się w modelu;
• które elementy wymagają dokładnego odwzorowania geometrii;
• jakie informacje powinny być przypisane do elementów modelu;
• które urządzenia i zasoby są istotne z punktu widzenia utrzymania;
• w jaki sposób model będzie wykorzystywany po przekazaniu;
• czy i w jaki sposób będzie aktualizowany po kolejnych zmianach w budynku.

Tworzenie niepotrzebnej geometrii zwiększa czas modelowania i generuje dane, które później również trzeba utrzymywać.

W przypadku długoterminowego wykorzystania modelu ważniejsze od maksymalnej szczegółowości jest dopasowanie jego zakresu do rzeczywistych potrzeb użytkowników.

Gdzie model BIM stanu istniejącego jest najbardziej przydatny?

Model BIM stanu istniejącego jest szczególnie przydatny tam, gdzie właściciel, zarządca lub zespół projektowy potrzebuje dokładnego cyfrowego odwzorowania obiektu i planuje wykorzystywać te dane również po zakończeniu pierwszego projektu.

Dotyczy to między innymi budynków komercyjnych, obiektów przemysłowych, placówek medycznych, kompleksów mieszkaniowych, budynków zabytkowych oraz centrów danych.

Korzyści są szczególnie widoczne w obiektach o rozbudowanej infrastrukturze technicznej.

W centrum danych modernizacja lub rozbudowa musi uwzględniać istniejące urządzenia, infrastrukturę MEP, ograniczoną przestrzeń oraz konieczność zachowania ciągłości działania. W obiekcie przemysłowym nowe instalacje mogą wymagać koordynacji z maszynami, konstrukcją, sieciami technicznymi i obszarami produkcyjnymi.

W takich przypadkach model BIM istniejącego budynku może stać się bazą wykorzystywaną przy kolejnych pracach inżynierskich i modernizacyjnych, zamiast być jednorazowym rezultatem konkretnego projektu.

Od skanowania laserowego 3D do danych wykorzystywanych przez cały cykl życia budynku

Wartość danych z pomiarów nie musi kończyć się w momencie przekazania chmury punktów lub modelu BIM.

Odpowiednio zaplanowany proces pozwala przekształcić dane pozyskane podczas inwentaryzacji w źródło informacji wykorzystywane na kolejnych etapach życia obiektu:

Istniejący budynek → Skanowanie laserowe 3D → Chmura punktów → Model BIM stanu istniejącego → Zarządzanie obiektem → Modernizacja

Kluczowe jest określenie docelowego zastosowania danych jeszcze przed ustaleniem zakresu skanowania i modelowania.

Jeżeli model jest potrzebny wyłącznie do jednego projektu modernizacyjnego, jego zawartość można zoptymalizować pod ten konkretny zakres. Jeżeli ma również wspierać utrzymanie budynku, zarządzanie obiektem i kolejne zmiany, wymagania te powinny zostać uwzględnione już podczas planowania struktury i zawartości modelu.

ScanM2 realizuje usługi BIM w Polsce oraz Scan to BIM dla istniejących budynków. W zależności od celu projektu dane ze skanowania mogą zostać wykorzystane do przygotowania modelu dopasowanego do projektowania, koordynacji, zarządzania obiektem lub przyszłej modernizacji.

Celem nie jest samo stworzenie modelu 3D, lecz przygotowanie takiego zakresu geometrii i informacji, który odpowiada rzeczywistemu sposobowi wykorzystania danych o budynku.

Najczęściej zadawane pytania