Építkezés műszaki rajz nélkül? Nem sci-fi, valóság  

Az építőipar, az építészeti tervezés és az innováció kéz a kézben járnak. Az innovációk elősegítik az építőipar hatékonyságát, fenntarthatóságát és biztonságát, míg az építőipar új kihívásai és igényei gyakran ösztönzik az innovációt. Az elmúlt két évtizedben olyan forradalmi változások zajlanak ezen a területen, különösen az Egyesült Államokban, a skandináv országokban, Szingapúrban, Kínában és az Egyesült Arab Emírségekben, amelyek gyökeresen átalakítják az épületek megtervezésének és kivitelezésének hagyományos módszereit.  

E forradalom középpontjában az épületinformációs modellezés, közismertebb nevén a BIM (Building Information Modeling) áll, amely nem csupán egy új technológia, hanem egy teljesen új szemléletmód. Képzeljünk el egy olyan közeget, ahol az építkezések kevesebb hibával, kisebb költséggel, rövidebb határidőkkel és a nullához közelítő papírmunkával, aktahegyek nélkül valósulnak meg.  

A BIM nem más, mint egy digitális reprezentáció, amely az épületek és infrastruktúrák minden fizikai és funkcionális jellemzőjét magában foglalja, így lehetővé téve a tervezők, mérnökök és kivitelezők számára, hogy valós időben, integráltan és hatékonyan dolgozzanak együtt 3D-s modellben, nyomon kövessék a változtatásokat, és előre lássák a potenciális problémákat. 

Azaz nemcsak az építési folyamatokat teszi gördülékenyebbé és pontosabbá, hanem az épületek teljes életciklusa alatt, a karbantartástól kezdve a jövőbeni átalakításokig, optimalizálja azok működését. A digitális technológiával nemcsak a tervezési és építési folyamatok válnak átláthatóbbá és pontosabbá, hanem az épületek optimális működtetése és fenntarthatósága is biztosítható. 

A globális BIM-piac volumenét 2019-ben 5,205 millió dollárra becsülték. A gazdasági előrejelzések szerint 2027-re ez az összeg 15,8 millió dollárra nő, 15,2%-os növekedési rátával 2020-2027 között. 

A BIM-ben rejlő lehetőségekről, a hozzá köthető kihívásokról, a romániai alkalmazásának elterjedéséről, és arról, hogy miként formálja át az építőipart, milyen konkrét előnyöket kínál a szakemberek és az ügyfelek számára, Lukácsi Csaba szerkezeti tervezőmérnökkel beszélgettünk.  

A vonalzótól és a tustól a BIM-ig 

Aki épített házat, felújított épületet, és maradéktalanul ragaszkodott a hivatalos engedélyeztetési eljárás minden egyes pontjához, az tudja, hogy hosszú hónapokba telik, amíg sikerül összeállítani a szükséges dokumentációt. A BIM nem kevesebbet ígér, mint azt, hogy egy épület teljes élettartama, beleértve a tervezés menetét, az engedélyeztetési szakaszokat, az építést és az ingatlankezelést, előre modellezhető.  

Korábban vonalzóval és tussal tervezték az épületeket, majd jött a nagy előrelépést jelentő CAD-rendszer, ami lehetővé tette, hogy számítógéppel megtervezzék egy fizikai objektum grafikus ábrázolását. Lukácsi Csaba szerint a BIM legalább ugyanakkora technológiai ugrást jelent, mint amekkora távolság volt a kézi tervezés és a CAD-rendszer között.  

A BIM-hez köthető alapötlet az, hogy adott egy háromdimenziós modellünk az épületről, amelynek részletességét a kliens határozza meg, és amely közvetlenül kapcsolódik egy az építés szempontjából minden lényeges adatot tartalmazó online adatázishoz. Ő dönti el, hogy szüksége van-e az utolsó facsavarig minden részletre, vagy csak egyszerű tömbökkel, dombormű nélkül, sima testekkel kíván dolgozni.  

A jelenlegi elképzelések szerint közalkalmazottakat kellene átképezni, hogy tisztában legyenek a BIM-rendszerrel, és tudják kezelni a beérkező digitális csomagokat, amelyeket a háttérben futó mesterséges intelligencia protokollok bírálnának el.  

Az épületinformációs modellezés nagy újítása abban rejlik, hogy lehetővé teszi a 3D-s modelleket különböző szoftverekből való exportálását, legyen az számolószoftver vagy modellezőszoftver. Ezek a modellek minden szükséges információt tartalmaznak, amelyek megfelelnek a kliens követelményeinek. Az adatokat egy online platformra, azaz felhőbe töltik fel, ahol a 3D-s modell mellett mindenféle dokumentáció, például PDF-ek és Excel fájlok is elérhetők.  

Így a 3D-s modell mellett minden információ egy helyen, egy platformon érhető el, amelyhez a munkafolyamatban résztvevő tervezők, kivitelezők, építésvezető, állami hatóságok és a megrendelő is teljes, vagy részleges jogosultsággal online hozzáférhet. Ez azt eredményezi, hogy mindenki naprakész, aktuális információkkal dolgozik, és valós időben együttműködhetnek, ami jelentősen lerövidít minden munkafolyamatot.  

Ezek a platformok, CDE-k (Common Data Environmnet) biztosítják a felek közötti hatékony kommunikációt is. Úgynevezett BCF-eken (BIM Collaboration Format) keresztül történik az adat- és információcsere. Használatuk révén minden érintett megszabadul a tradicionális, e-maileken keresztül történő kommunikációtól, nem kell keresgélni az üzenetek között, nincs információvesztés, minden adatot az online platform tárol. 

- magyarázza a szakember.  

Például egy telepvezető egy táblagéppel bejárhatja az építkezést, és valós időben megtekintheti a modellben, hogyan fog kinézni a szerkezet. Egy QR-kód beolvasásával hozzáférhet az adott elemhez tartozó összes dokumentációhoz és információhoz, ami megkönnyíti a kivitelezést és az anyagrendeléseket.  

A QR-kód segítségével a kiterjesztett valóságot használó szoftver rávetíti a használt eszköz (okostelefon, táblagép, VR-sisak) kamerájában látott képre a digitális modellt. A modellben ábrázolt elemeket kiválasztva, a felhasználó hozzáférhet az adott elemhez tartozó összes információhoz, vagy a kapcsolódó dokumentumokhoz (termékleírás, kivitelezési részletrajz, méretezési eredmények, gyártó honlapja stb.) 

Egy másik példát is említ, amikor egy nagy gépet kellett utólag beszerelni egy épületbe. A modell segítségével pontosan meg tudták határozni, mekkora helyet kell hagyni a tetőben, milyen darut kell használni, és hová kell beállni. Egy a kiterjesztett valósággal dolgozó szoftver segítségével virtuális elemeket vetítettek a való környezetbe, így előre bejelölték a gép pontos helyét a padlón, és mindössze két milliméter eltérés volt a modell és a valóság között. Tehát a BIM használata jelentősen megkönnyíti a kivitelezést, csökkenti a hibalehetőségeket, és növeli az építési folyamatok hatékonyságát. 

Építsünk BIM-ben! 

Az átláthatóság kedvéért álljon itt egy konkrét példa: hogy néz ki egy építési projekt elindítása nulláról, a BIM-rendszerben? 

A befektető lakóparkot szeretne építeni. Felveszi a kapcsolatot egy generáltervezővel, aki koordinálja az összes vonatkozó szakterületet. A tervezési fázisban a kliens vázolja az elképzeléseit, ez alapján készül egy elsődleges terv. A BIM szoftver használatával a tervezési fázisban tudni lehet egy objektum fizikai jellemzőit, elhelyezési lehetőségeit, az építései elemek költségeit, és kiküszöbölhetők a későbbi hibalehetőségek. Ez hosszútávon költséghatékonyságot eredményez, ráadásul elkerülhetők a későbbi drága módosítások.  

Ennek illusztrálására ugyancsak a szakmai praxisból vett esetet említ. Egy hatalmas földalatti parkolót építésekor utólag derült ki, gépészeti szempontból szükség van egy másfél méteres lyukra a falban, hogy elvezessék a szellőzőrendszer csöveit. Ez utólag hatalmas befektetés, mert lyukat kell vágni, megerősíteni a szerkezetet, kiásni a mögötte lévő területet, és újra szigetelni. A BIM használatával az ilyen hibákat, problémákat már a tervezőasztalon látni és orvosolni lehet.

A rendszer segítségével összevonhatók az építészeti, gépészeti és szerkezeti modellek. Így azonnal kiderül, ha például egy ajtó rossz helyen van és ütközik egy oszloppal, vagy ha a tűzoltórendszernek nincs megfelelő rögzítési pontja a mennyezeten egy ipari épületben. Az ilyen problémák felismerése és megoldása a tervezési fázisban sokkal hatékonyabb és költségkímélőbb, mint az építkezés során végzett módosítások. 

Visszatérve a például szolgáló építési projekthez, a sorban következő lépés, hogy az építész kezdeti modelljét átadják a szerkezeti tervezőnek, aki az épület stabilitásáért felel. A következő fázis a gépészet, majd az összes adatot, modellt feltöltik a BIM-platformba. 

A kivitelezés előkészítése során, a meglévő adatok alapján a kliens valós időben ellenőrizheti a költségeket és a mennyiségeket a szakember igénybevétele nélkül. A lakóházak, illetve tömbházak esetén egy lakberendező, belső építészeti iroda vagy akár a befektető is nagy előnyre tudna szert tenni, mert a kliens valós időben, a kiterjesztett valóságot használva járhatja be a jövendőbeli otthonát. 

Az ingatlanfejlesztő ugyancsak benézhet digitálisan a lakópark összes lakásába, teljesen berendezheti azokat, az erkélyre kilépve megnézheti a kilátást, látja a parkolókat, a játszótereket, és még árnyékelemzést is végezhet a Nap pozíciójának kiszámítása alapján. Sőt, számos, előre előkészített berendezési variációt is meg tudna tekinteni. Hatalmas előny lenne a 2D-s látványtervekhez képest, mert könnyebben érhető és vizualizálható a végeredmény. 

Lukácsi Csaba azt is megjegyzi, hogy sokan azért ódzkodnak a BIM-től, mert több munkát ad a tervezőknek, így jobban meg kell őket fizetni. Viszont azok a kliensek, akik már túl vannak néhány ilyen beruházáson, rájöttek, hogy az utólagos költségeket ki tudják küszöbölni azzal, hogy többet fizetnek a tervezőknek. A BIM módszerrel kivitelezett projektek azt mutatják, hogy jobban tartható az előre kitűzött költségvetés és a határidők is. 

Itt jegyzi meg, hogy két éve egy bukaresti konferencián mutattak be egy olyan finnországi metróhálózati beruházást, amely teljes mértékben a BIM-modellre épült, és semmilyen hagyományos papíralapú rajzot nem igényelt. Egy 3D-s modell alapján állították be a fúrópajzsokat, és minden lépést a modell alapján végeztek el. Bár vázlatrajzok készültek, ezek nem voltak részletes kivitelezési rajzok. A 3D-s modell pontosan elhelyezésre került a földgömbön GPS koordináták segítségével, így a fúrópajzsok is ezek alapján dolgoztak, pontosan A-ból B-be haladva. 

Előnyök és kihívások 

A nulláról indult építési projektünk az építkezés befejezése után lezárul. A kivitelező nemcsak az épületet adja át a beruházónak, hanem egy digitális modellt is átnyújt, amely tartalmazza az összes fontos információt az épületről. Ez a modell sokkal részletesebb és hosszú távon is használhatóbb, mint a hagyományos papíralapú dokumentáció, amelyet körülményes tárolni, idővel megsérülhet, elveszhet, vagy nehezen olvashatóvá válhat. Egy digitális modell évek múltán is könnyen elérhető, kereshető, így bármikor pontos információt lehet szerezni az épületről.  

Továbbá felújítás, átépítés esetén a változtatásokat is be kell vezetni a digitális modellbe, amely mindig aktuális információkat fog tartalmazni. A BIM-modellben az épület infrastruktúrája is helyet kap, például a csatornázás, a víz-, gáz- és villanyvezetékek. Ez különösen hasznos a későbbi karbantartási és felújítási munkák során. 

Összegezve: a BIM használatával az épületek tervezése, kivitelezése és karbantartása sokkal hatékonyabbá és átláthatóbbá válik. A digitális modellek révén hosszú távon is biztosított az információk megőrzése és könnyű hozzáférhetősége.  

A szakember szerint bár a BIM számos előnnyel jár, vannak kihívások is, amelyeket figyelembe kell venni a használata során. A szoftverek és a szükséges számítógépes hardverek beszerzése jelentős költségekkel jár, ami különösen a kisebb cégek számára lehet megterhelő. A BIM használatához szükséges a munkaerő megfelelő képzése is időigényes folyamat, a rendszerek összetettek, és a használatukhoz jelentős szakértelem szükséges.  

Az adatok pontosságának és integritásának biztosítása kritikus fontosságú, mivel az együttműködés a különböző szakágak között (építészek, mérnökök, kivitelezők) kihívást jelenthet, hisz mindenki saját adatkészlettel dolgozik. 

Lukácsi Csaba beszél a piaci elfogadás és ellenállás kettősségéről is, hisz még mindig vannak ellenállások az új technológia bevezetésével szemben. Sok kivitelező és tervező inkább a hagyományos módszerekhez ragaszkodik, mivel a BIM bevezetése alapvető változásokat igényel az építőipari gyakorlatokban. Az ilyen változások bevezetése időigényes, gyakran ellenállásba ütközik. Emellett a tervező szoftvereket gyártó cégeknek sem érdeke a BIM jelentette közös platform, mivel azzal a saját termékeik értékesítése kerülne veszélybe, miközben a modell arra ösztönözné a gyártókat, hogy a szoftverek egymás között kompatibilisek legyenek.  

Továbbá az engedélyezési folyamatok és szabályozások gyakran nem képesek lépést tartani a technológiai fejlődéssel. A BIM használatához szükséges jogszabályi környezet kialakítása időbe telik. 

Az egyik legfontosabb kihívás a BIM-re vonatkozó nemzetközi szabványokat éri, amelyek nem mindig egységesek, és különböző országokban eltérő előírások lehetnek.  

A szakember szerint

Romániában egyelőre kevés magánmegrendelő alkalmazza ezt a technológiát ilyen részletességgel,

és a BIM különböző szintjein dolgozó romániai tervező cégek száma is egyelőre elenyésző.  Itt említi meg, hogy 2023-ban Bukarestet kezdték el digitálisan feltérképezni, és háromdimenziós modelleket készítenek a műemléképületekről és az állami tulajdonban lévő épületekről. Kolozsváron is elkezdték a szkennelést drónokkal, vetületi módszerrel. Tervben van, hogy a nagyobb romániai városokat is hasonló pontossággal szkennelik majd: vízszintesen két centiméteres, magasságban pedig húsz centiméteres pontossággal.  

[gallery type="rectangular" ids="553126,553129,553132,553135,553138,553141,553144,553147,553150"]

A BIM-technológia segítségével tervezett épületek 

A digitális térképre felkerült városmodellek a területrendezési hivatalok tulajdonát fogják képezni, és ezek honlapján elérhetők lesznek. Például egy építész letölthetne egy négyzetkilométeres háromdimenziós modellt az általa kiválasztott területről, így ellenőrizhetné, hogy az oda tervezett épülete megfelel-e az előírásoknak, és valós időben dolgozhatna a valósághű modellben.  

Eddig főként a BIM nagy beruházásokban játszott szerepéről beszélgettünk, de miként alkalmazható például egy lakóház tervezése és építése esetén? Lukácsi Csaba szerint az lenne az ideális, ha a kliens már előre be tudnád rendezni a lakását, anélkül, hogy az ténylegesen létezne.   

Egy másik példában a fűtési rendszerek említi, amelyek kapcsán a BIM-modell segíthet abban, hogy minden szükséges információ a lakástulajdonos rendelkezésére álljon. A rendszerek karbantartását kétévente kell elvégezni egy erre a célra szakosodott céggel. Mindezt a folyamatot a háttérben futó AI segítségével automatikusan is intézni lehet. A szoftver értesítést küld a karbantartó cégnek a szükséges időpontban, a karbantartó pedig ez alapján száll ki a helyszínre. Ezek a folyamatok jelentősen megkönnyítik a lakóépületek és az azokban található berendezések működtetését.  

Amint láthattuk tehát, a BIM számos előnnyel jár, viszont a magasabb kezdeti költségek, a komplexitás, az adatkezelési kihívások, a piaci elfogadás problémái és a jogszabályi akadályok/hiányosságok leküzdése még egy ideig korlátozni fogják a modellben rejlő potenciál maximális kihasználásának lehetőségeit. Ezeket a kihívásokat megfelelő stratégiákkal kell kezelni annak érdekében, hogy a BIM valóban hatékonyan és sikeresen alkalmazható legyen az építőiparban.