Информационные модели автомобильных дорог

Виталий Миронюк, д. э. н., независимый эксперт;	Сталнислав Шестак, ведущий специалист отдела сопровождения проектирования, ООО «Автодор-Инжиниринг»

Сергей Ильин, к. т. н., заместитель директора департамента проектирования, технической политики и инновационных технологий ГК «Автодор»

Во многих публикациях в популярной прессе, а также в отраслевых и научных изданиях, посвященных внедрению информационных технологий, уже не раз отмечалось, что в настоящее время в России практически полностью отсутствует нормативная база, которая должна устанавливать единые требования к разработке информационных моделей. Эта проблема особенно актуальна в отношении линейных объектов, в том числе и для автомобильных дорог.

Основные термины

Трехмерные элементы модели: части информационной модели, представляющие собой какой-либо компонент, систему или сборку (трассы, коридор, откосы, профиль, бордюры, какие-либо элементы конструкции автомобильной дороги, элементы объектов искусственных и гидротехнических сооружений и т. д.) элементов в составе автомобильной дороги, созданные в трехмерном пространстве.

Сводный файл модели: документ, который формируется из ассоциированных файлов, соединенных между собой, но независимых друг от друга информационных моделей объектов инфраструктуры.

Ассоциированный файл: файл информационной модели или трехмерного объекта, подключенный или связанный с активным файлом модели.

Цифровая модель ситуации (ЦМС): совокупность цифровой модели рельефа (ЦМР), ситуационного плана местности и инженерных коммуникаций.

Модель существующего объекта (состояния) (МСС): совокупность моделей (ассоциированных файлов), отражающая текущую ситуацию на автомобильной дороге (на местности) в пределах постоянной полосы отвода, которая включает в себя инженерные изыскания. Модель существующей автомобильной дороги позволяет проводить анализ технической информации, технико-эксплуатационных и количественных характеристик существующей дороги для принятия управленческих решений.

Проектная модель (ПМ): совокупность моделей, слоев проектируемой автомобильной дороги с атрибутивной информацией. Проектная модель автомобильной дороги – это цифровое представление проектных решений в трехмерной управляемой среде проектирования, которое содержит технико-экономические характеристики автомобильной дороги. Подобная проектная модель позволяет проводить анализ технической информации, транспортно-эксплуатационных и количественных характеристик проектируемой дороги в целях принятия управленческих решений.

Модель для анализа (МА): модель, предназначенная для просмотра и анализа проектной информации более широкой аудиторией (экспертами, заказчиками и др.), внесения пометок и комментариев. Модель для анализа включает в себя полную информацию об объекте, отличающуюся от проектной модели только отсутствием возможности корректировки.

Особенные характеристики дороги

Наличие единых требований к созданию информационных моделей автомобильной дороги является важнейшим фактором, поскольку автомобильная дорога обладает особыми характеристиками, которые оказывают решающее влияние на процессы жизненного цикла линейного объекта.

К таким характеристикам автомобильной дороги следует отнести следующие:

• дорога состоит из пространственно удаленных друг от друга отдельных участков;
• проектные работы на участках могут выполняться различными организациями;
• работы по проектированию, как правило, выполняются в разное время;
• границы проектирования на автомобильной дороге как целостного объекта могут каждый раз меняться – в зависимости от условий эксплуатации и состояния конструктивных элементов дорожной одежды;
• автомобильная дорога может размещаться на территории двух и более субъектов РФ и в разных системах координат.

Еще одним существенным отличием линейных объектов от объектов «площадных» является то, что на стадии эксплуатации автомобильной дороги четко регламентированы все сроки, объемы, параметры оценки состояния и выполнения ремонтов, капитальных ремонтов и реконструкции. Это обстоятельство позволяет формировать информационную модель не только для вновь строящегося объекта, но и в период проведения ремонтных работ, что, в свою очередь, дает возможность без значительных затрат, поэтапно, в обозримом периоде создавать информационную модель всего объекта – автомобильной дороги.

Единый подход

Для обеспечения возможности создания единой модели на весь объект необходимо формирование единого проектного подхода. Единый подход должен затрагивать структуру информационных моделей для всех проектов автомобильных дорог, правила именования папок, файлов и слоев, кодировку элементов, конструкций, изделий, материалов и видов работ. Должны быть сформулированы:

• единый список цифровых форматов данных, типов и версий ПО;
• минимальные требования к уровням детализации (графики и данных) для всех стадий проектирования с применением принципа неизбыточности;
• одинаковые требования создания трехмерных объектов деталей, узлов, элементов, конструкций и изделий.

Немаловажным фактом для создания информационной модели автомобильной дороги является формирование единого координатного пространства. В настоящее время, учитывая состояние нормативной базы, обеспечить единый подход можно путем формирования единого для всех проектов задания на проектирование. Апробация этого подхода с максимальным эффектом возможна применительно к объектам государственной компании «Российские автомобильные дороги», что обусловлено механизмами и порядком внедрения инновационных технологий, которые предусмотрены в Программе инновационного развития компании «Российские автомобильные дороги» и Положении о порядке ее разработки (актуализации) и выполнения, а также в соответствии с Программой деятельности государственной компании «Российские автомобильные дороги» на долгосрочный период (2010–2020 гг.).

Новое строительство и реконструкция

Рассмотрим основные положения такого задания на разработку проектно-сметной и технической документации для стадии нового строительства и реконструкции. Отличие задания на проектирование для стадии капитального ремонта связано в первую очередь с составом работ: все проектные решения располагаются в существующей полосе отвода, а виды работ по капитальному ремонту определены в приказе Минтранса РФ от 16.11.12 № 402 «Об утверждении классификации работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог».

Задание на проектирование с созданием информационной модели должно отличаться от классического задания на разработку проектно-сметной документации по содержанию и структуре. Анализ нормативных документов [1–11], которые были разработаны и приняты во многих зарубежных странах, показал, что для реализации технологии информационного моделирования необходим ряд документов как со стороны заказчика, так и от подрядной организации.

В отношении заказчика при планировании проекта требуется наличие «Информационных требований заказчика» (Employers information Requirements – EIR) – это предварительный, появляющийся до тендера документ с изложением исходных данных, а также стандартов и процессов, которые должны быть приняты исполнителем как часть процесса по созданию проекта (информационной модели) [PAS 1192-2:2013]. Не будем вдаваться в подробности названного документа – он достаточно детально описан в британском предварительном стандарте. Постараемся его максимально адаптировать к российским условиям, поэтому опишем ключевые моменты, которые обязательно должны быть отражены в такого рода документах. На основании этого документа подрядчики для участия в конкурсных процедурах формируют план выполнения моделирования (BIM execution Рlan – ВЕР). Данный план оценивается с точки зрения возможностей, потенциала и компетенций подрядчика. В нем должны быть изложены возможности и обязанности подрядной организации, которые оцениваются в ходе конкурентных процедур.

Как уже было отмечено, в PAS 1192-2:2013 указанный документ именуется «Информационные требования заказчика», но, адаптируя и перерабатывая требования этого документа к отечественным условиям, целесообразно называть его «Задание на создание информационной модели». Причин тому несколько: в настоящее время информационная модель стоит немного особняком от процесса подготовки проектной документации в отличие от Великобритании.

До сих пор «положение» информационной модели в проектной документации не закреплено, порядок ее приема и рассмотрения в Главгосэкспертизе России не определен. Поэтому целесообразно формулировать требования к созданию информационной модели в отдельном документе, который в процессе использования информационного моделирования с минимальными проблемами может быть интегрирован в требования заказчика к подготовке проектной документации с применением технологии информационного моделирования.

Основные разделы информационной модели

В рамках настоящей статьи отразить все аспекты и требования к созданию информационной модели автомобильной дороги невозможно, поэтому, не вдаваясь в подробное описание технических параметров и требований к заданию на создание информационной модели, укажем только основные разделы.

Первостепенным при формировании информационной модели является понимание, зачем она нужна, где и как будет использоваться. Это понимание должно быть оформлено в разделе «Область (функции) использования информационной модели».

Применительно к автомобильным дорогам эти функции могут быть сформулированы следующим образом:

• передача заказчику;
• проверка соблюдения норм (использования инновационных материалов и технологий);
• определение стоимости проектных решений;
• просмотр и оценка проектных решений (модели для анализа);
• формирование чертежей (обеспечение динамической связи между ассоциированными файлами информационной модели и чертежами);
• обновление и/или дополнение информационной модели на стадии строительства (в рамках строительного контроля);
• предоставление данных информационной модели на последующих стадиях жизненного цикла;
• использование для проведения строительных работ (создание проекта организации строительства и/или плана производства работ);
• обновление информационной модели на стадии содержания;
• использование на стадии содержания автомобильных дорог;
• обновление и дополнение данных диагностики автомобильных дорог;
• осуществление функций управления активами автомобильной дороги.

Настоящий перечень не является исчерпывающим и должен дополняться и корректироваться в процессе использования технологии информационного моделирования с учетом накопленного практического опыта.

Требования к структуре хранения данных

Не менее значимыми вопросами, которые должны быть описаны в задании на создание информационной модели, являются требования к структуре хранения файлов, именованию каталогов и файлов.

Единая структура хранения файлов информационной модели важна с точки зрения обеспечения интероперабельности проектной документации различных участков автомобильной дороги. Кроме того, единая структура необходима для обеспечения многих функций при поддержке жизненного цикла, к которым можно отнести следующие процессы:

• приемка информационной модели;
• организация банка данных проектной документации по объекту;
• передача модели на последующий этап жизненного цикла;
• обновление модели и т. д.

Таким образом, с точки зрения функций и структуры информационная модель должна представлять собой набор файлов, созданных в программных продуктах, обеспечивающих работу в трехмерной среде проектирования и связанных между собой посредством перекрестных ссылок.

Данные информационной модели должны храниться в стандартной структуре каталогов проекта, находящейся в соответствующей системе электронного хранилища. Необходимо обеспечить соответствие структуры каталогов у всех участников процессов, чтобы упростить процедуры синхронизации и обмена данными. Шаблон структуры каталогов проекта должен передаваться заказчиком в электронном виде в составе исходных данных или путем предоставления доступа в среде общих данных.

В шаблоне структуры рекомендуется предусмотреть отдельный каталог для проектной документации и моделей объектов по разделам. Такие каталоги, в свою очередь, должны содержать стандартизированные подкаталоги, хранящие данные различного типа.

Цифровые префиксы в названии каталогов и файлов используются для обеспечения требуемой сортировки каталогов и сохранения целостности структуры.

Назначение каталогов

• 00_Общие ресурсы – стандартные шаблоны документов и чертежей, основные надписи, а также семейства, библиотеки трехмерных элементов и другие данные, не относящиеся к определенному проекту, которые могут передаваться исполнителям при выполнении проекта.

• 01_Проекты – проектная документация в объеме, достаточном для выпуска документации в соответствии с постановлением Правительства № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» (далее – постановление № 87). По структуре проектная документация должна подразделяться в соответствии с постановлением Правительства № 87.
• 02_Модель – данные о моделях, разрабатываемых в ходе проекта, которые должны храниться в папке «Модель». В этой папке хранятся только актуальные, согласованные версии файлов. Все задействованные файлы и офисные документы, непосредственно связанные с файлами моделей, также должны храниться в ней.

Структура файлов может определяться порядком прохождения проекта в процессе его подготовки. Каталоги должны иметь цифровой префикс и содержать краткое наименование. Названия каталогов должны быть краткими и понятными, следует избегать сокращений слов, использовать только общепринятые аббревиатуры. Нужно учитывать, что максимальное количество знаков в именовании папок от места расположения файла на локальном персональном компьютере до корневого каталога не должно превышать 254 знака (включая пробелы и имя файла с расширением). Названия каталогов и файлов должны полностью соответствовать Справочнику дорожных терминов [12]. В частности, должны быть предусмотрены подкаталоги, хранящие данные, необходимые для разработки объектов и сводной модели.

Структура каталогов в рамках марки/специальности может быть откорректирована для отдельно взятого проекта по согласованию со всеми заинтересованными сторонами.

• Папка учетного номера автомобильной дороги (АААА).
• Папка, отражающая начало и конец участка на стадии ремонта, капитального ремонта, реконструкции, строительства (кмXXX+XXX – кмХХХ+ХХХ).
• Папка, отражающая год заключения договора, номер договора и стадию проектирования (DDDD-NNNN-Р).
• Папка, отражающая стадию информационной модели проекта:
• модель существующего состояния (МСС);
• проектная модель (ПМ);
• модели для анализа (МА).
• Папки, отражающие дисциплины (разделы) проекта (АД).

Совместная работа

Поскольку технология информационного моделирования предполагает изменение всех технологических процессов в процессе жизненного цикла автомобильной дороги, в том числе на этапе проектирования, немаловажным вопросом является обеспечение совместной работы специалистов различных дисциплин. Принципиальное отличие от ранее использовавшегося подхода – одновременная работа специалистов, в ходе которой обеспечивается онлайновое взаимодействие всех участников разработки проектной документации, управление связями между файлами проекта, информацией, которая в них находится, а также ассоциированными данными и т. д.

В заключение следует отметить, что помимо рассмотренных здесь вопросов необходимо определить требования к выполнению инженерных изысканий для создания информационной модели автомобильной дороги. Остаются открытыми вопросы обеспечения связи данных информационной модели с программами, осуществляющими формирование сметной стоимости объекта. Перечень нерешенных вопросов довольно велик, их рассмотрение мы предполагаем продолжить в следующих публикациях.

Литература:

1. PAS 1192-2:2013.
2. PAS 1192-3:2014.
3. PAS 1192-5: 2015.
4. BS 1192- 4 2014.
5. NBIMS-US V3 2.1 Introduction to Reference Standards.
6. NBIMS-US V3 2.4.4.10 Omniclass Table 34 Organizational Roles.
7. NBIMS-US V3 4.1 Introduction to IE Standards.
8. NBIMS-US V3 5.1 Introduction to Practice Documents.
9. NBIMS-US V3 5.5 MEP Spatial Coordination Requirements.
10. NBIMS-US V3 5.6 Planning Executing and Managing Information Handover.
11. National BIM Standard-United States (NBIMS-US) Version 3 (V3).
12. Справочник дорожных терминов / Под ред. д. т. н. проф. В.В. Ушакова. М.: Экон-Информ, 2005.