*** 3. ročník Národnej BIM konferencie - Teória vs. Prax ***BIM_2017_03511.jpg

Efektívny proces kontroly BIM modelu s využitím laserového skenovania

Publikované: 19.08.2015 20:34:26

Moderné technológie sa stávajú čoraz bežnejšou súčasťou stavebníctva, čo umožňuje väčšiu digitalizáciu procesov. Aplikácia týchto technológií si však vyžaduje zvýšené nároky na vedomosti, schopnosti a zručnosti zainteresovaných v oblasti informačných technológií. V súvislosti s BIM-om to nie je žiadne prekvapenie. 

obr_Efektívny proces kontroly BIM modelu  s využitím laserového skenovania

Moderné technológie sa stávajú čoraz bežnejšou súčasťou stavebníctva, čo umožňuje väčšiu digitalizáciu procesov. Aplikácia týchto technológií si však vyžaduje zvýšené nároky na vedomosti, schopnosti a zručnosti zainteresovaných v oblasti informačných technológií. V súvislosti s BIM-om to nie je žiadne prekvapenie.

V rámci výstavby sa často stretávame s požiadavkou zdokumentovať súčasný stav ako podklad pre projekčný zámer. V tradičnom procese to predstavuje veľmi zložitú úlohu, ktorá má množstvo nedostatkov. Hlavnými nedostatkami možno označiť časovú náročnosť, nepresnosti pri meraní, zložité určenie vzájomnej polohy rôznych miestností, resp. objektov a absenciu tretieho rozmeru, ktorý je nevyhnutný najmä pri zameriavaní trás potrubí a rozvodov. Navyše, takýto proces nie je možné automatizovať.

S podobným problémom sa stretávame pri kontrole vyhotovenia konštrukcií, resp. stavby, či už sa jedná o priebežnú kontrolu, alebo finálnu, pri odovzdaní stavby. Kontrola pozostáva z manuálnych operácií, ktoré si vyžadujú dokonalú znalosť projektu a množstvo času. Početnosť a precíznosť kontrol sú tak veľmi limitované časom v ktorých je možné overiť vyhotovenie, či už z hľadiska polohy, typovej správnosti, prípadnej absencie elementu. Kontroly je teda nutné vykonávať selektívne v priamej závislosti od závažnosti dôsledku možnej zámeny. Výsledky navyše nie je možné efektívne doručiť druhej strane.

Prioritou tohto prístupu je poskytnúť pridanú hodnotu projektu, zvýšiť efektivitu vyhotovenia a eliminovať chyby z nepresnosti dokumentácie súčasného stavu, ktoré majú zásadný vplyv na návrh a celkovú realizáciu. Namiesto častých náprav chýb, tak môžu ušetrený čas odborníci venovať detailnejšiemu návrhu a analýze rôznych variant. Cieľom teda nie je len redukcia nákladov, ale aj zvýšenie kvality projektu. Význam má najmä v prípadoch, kedy pôvodná projektová dokumentácia (PD) nie je k dispozícii. Dnes úplne bežný jav, že PD pôvodného stavu je neaktuálna, neexistuje, prípadne zistíme, že nie je totožná s realitou, pretože zhotoviteľ si nedal námahu so zhotovením PD skutočného vyhotovenia.

Laserové skenovanie - TLS (z angl. Terrestrial Laser Scanning) patrí medzi inovatívne metódy mapovania súčasného stavu objektov. Predstavuje pokrok v oblasti postupnej digitalizácie stavebníctva a prispieva nielen k presnejšiemu a rýchlejšiemu dokumentovaniu, ale umožňuje vytvoriť detailné modely komplikovaných tvarov.  Pri dnes bežne dostupných zariadeniach presnosť merania dosahuje ±1-5mm pri rozpätí vzdialeností do 150m. Rýchlosť merania týchto prístrojov dosahuje viac ako 900,000 bodov za sekundu. Výsledkom skenovania je mračno bodov (Point Cloud), ktoré je po spracovaní v špecializovanom programe – vzájomnej registrácii bodov a skenovaných polôh, verným zobrazením skenovaného objektu. Vzhľadom na rýchlosť a presnosť je TLS jednoznačne vhodnou metódou pri zaznamenávaní súčasného stavu.

Poznámka: Slovo laser je skratkou z anglického „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“, t.j. zosilnenie svetla vynútenou emisiou žiarenia. Na rozdiel od denného svetla, ktoré sa skladá z vĺn s rôznymi vlnovými dĺžkami a pohybujúcich sa rôzymi smermi a v rôznych fázach, je laserové svetlo tvorené vlnami s rovnakou vlnovou dĺžkou, pohybujúcich sa v rovnakom smere a zároveň sú koherentné vo fáze.

bim laser 1.JPG

BIM model je vo svojej podstate dátový model budovy, ktorý obsahuje všetky informácie o konštrukciách, prvkoch a ich parametroch. Cieľom BIM však nie je vytvoriť samotný model, ale zložiť úplné, spoľahlivé, dostupné a ľahko vymeniteľné informácie o budovanom objekte pre každého, kto ich bude počas celého životného cyklu objektu potrebovať.

Navyše, v BIM modeli sa objekty správajú parametricky. Znamená to, že ak zmeníme jeden parameter - jednu z vlastností, má to za následok agregovaný súbor - množinu zmien. Tieto zmeny sú jasne identifikované a značne sa tak zjednodušuje upravovanie a aktualizácia zmien, ktoré majú dopad súčasne na iné súvisiace konštrukcie, resp. objekty. Informačný model, ktorý je korektne naplnený údajmi z priebehu výstavby umožňuje investorovi efektívnejšie vyhodnocovať prípadné nezrovnalosti v projekte.

Čo to znamená v praxi?

Máme dátovo bohatý digitálny model obsahujúci všetky informácie, nielen o geometrii konštrukcií. Na prenos informácií sa využívajú rôzne typy súborov, interoperabilitu však zabezpečuje najmä IFC (Industry Foundation Class) v súčasnosti akceptovanej verzii IFC 2x3 TC1. Vieme, že BIM model je možné jednoducho modifikovať a najmä každá zmena je automaticky koordinovaná naprieč projektom. Na druhej strane máme možnosť rýchlo a s vysokou presnosťou zamerať súčasný stav pomocou TLS. Vieme teda verifikovať projektový zámer porovnaním BIM modelu a mračna bodov z TLS. Systém je teda schopný automaticky detekovať nezrovnalosti medzi PD a skutočnosťou. Vyhodnotenie môže byť teda dôslednejšie a rýchlejšie.

Príkladom z praxe je modernizácia nemocnice v Melbourne, kde najskôr vytvorili na základe dostupnej dokumentácie BIM model (viď. Obrázok 1). Investor požadoval ukončenie čo v zadanom čase a dôraz kládol na elimináciu chýb, ktoré predstavujú zvýšené časové a finančné nároky. Keďže sa jednalo o existujúcu stavbu, návrh musel vychádzať z presných podkladov. Architekt sa nemohol uspokojiť s neoverenými informáciami a bolo nutné nemocnicu zamerať. Tu využili TLS, ktorého mračno bodov prekryli s BIM modelom, čím získali spoľahlivý prehľad o presnej polohe všetkých konštrukcií. Následná modifikácia modelu bola veľmi jednoduchá.

bim laser 2.JPG

Vhodnosť prepojenia týchto dvoch systémov pri zdokumentovaní skutočného vyhotovenia má veľký význam aj pri zakrytých konštrukciách, akými sú napr. výstuž, elektroinštalácie, rozvody ZTI atď. V súčasnosti používanými metódami len ťažko vieme presne identifikovať polohu zakrytých konštrukcií v rámci údržby, alebo poruchy. (Tejto problematike sme sa venovali čísle 10/2014) Taktiež pri zložitých statických konštrukciách, husto vystužených stenách, pilieroch, hlaviciach, kde je napr. potrebné indentifikovať prípadný priestorový konflikt  kotvenia s výstužou, resp. posúdiť vhodnosť prierazov. Nemusí sa jednať o prierazy, ktoré budú vyhotovované v rámci výstavby, kedy má zhotoviteľ ešte v živej pamäti polohu výstuže, ale napr. o dodatočné prierazy pri modernizácii, alebo rekonštrukcii o desiatky rokov.

Takýto postup je v súčasnosti veľmi ojedinelý nakoľko sa projektu skutočného vyhotovenia neprikladá dostatočný význam. Za týmto javom môžeme hľadať jednoznačne fakt, že pre investora končí životný cyklus stavby kolaudáciou a následným predajom.

TLS je možné prakticky využiť aj na kontrolu časového plnenia projektu. Jednou zo súčastí BIM-u je 4D BIM, tzn. prepojenie 3D modelu a času, čím vzniká simulácia priebehu výstavby. Jednoduchým posunutím na časovej osi máme možnosť zistiť plánovanú rozostavanosť podľa zmluvného harmonogramu. Tento model je možné automatizovane porovnať s mračnom bodov získaným z priebežného skenovania výstavby a identifikovať konštrukcie, ktoré sú v prípadnom omeškaní. Zvyšuje sa tak úroveň kontroly nad projektom. Včasná identifikácia potencionálneho omeškania umožňuje využiť nástroje časového plánovania a zabezpečiť tak včasné dokončenie úlohy najmä, ak sa jedná o činnosť, ktorá je na kritickej ceste.

bim laser 4.JPGbim laser 3.JPG


Kontrola zaberá podstatnú časť práce nielen investora, ale aj ostatných účastníkov výstavby a je zrejmé, že je nutné ju vykonávať efektívnejšie. TLS vytvára predpoklad pre precízny a efektívny prístup vytvorenia podkladov pre kontrolu a modifikáciu 3D modelu v BIM prostredí  a zároveň nahrádza prácne tradičné spôsoby zamerania pôvodného stavu. Redukuje sa najmä čas strávený in situ a taktiež nutnosť opakovania uskutočnených meraní obzvlášť pri komplikovaných geometrických tvaroch prvkov. Výsledný model je cenným zdrojom informácií o stavbe v digitálnej podobe.

Záver

Digitalizácia dát umožňuje nielen rýchlejšie narábanie s informáciami, ale významne redukuje možnosť chýb spôsobených zlým zápisom, náčrtom alebo nesprávnou interpretáciou záznamu v rámci spolupráce s pracovníkom, ktorý vyhotovil meranie in situ a spracovateľom 3D modelu. V neposlednom rade platí rovnica digitálne dáta = možnosť automatizácie = úspora času = úspora financií. A na to je CAD krátky.

 

Doc. Ing. Peter Makýš, PhD.

Ing. Tomáš Funtík, PhD.

 

Súvisiace odkazy


späť na články
website statistics StatCounter