Digitálna transformácia pri správe a údržbe budov pomocou BIM a CAFM technológií

V súčasnosti sa informačný model budovy zväčša používa pri projektovaní a v najlepšom prípade sa tento model využije aj pri samotnej realizácií stavebného diela. Nové budovy sú navrhnuté tak aby boli dosiahnuté čo najväčšie energetické úspory a aby bola dosiahnutá nezávislosť týchto budov.

Moderné technológie a softvérové riešenia sú pri väčších stavebných dielach nevyhnutnou súčasťou, keďže sa v týchto budovách nachádza čoraz viac technológie. Táto prípadová štúdia sa zameriava na implementáciu digitálnych technológií, konkrétne BIM a CAFM pri správe a údržbe budov. Diskutuje o inovatívnych prístupoch k digitalizácií procesov správy a údržby, zdôrazňuje dôležitosť digitálnej transformácie v tomto kontexte. Cieľom tejto štúdie je poukázať na výhody a výzvy spojené s týmito technológiami a poukázať na postup riešenia, ktorý by bolo možné implementovať na väčšinu stavebných diel.

Informačný model budovy ako nástroj FM

Koncept informačného modelovania je známy od roku 1974, no názov BIM – Building Information Modelling, sa začal používať od roku 2002. Skratka ,,B“ – Building sa predovšetkým nevzťahuje iba na budovy samotné ale zahŕňa celú stavbu a taktiež stavebný proces. Skratka ,,I“ – Information sú teda informácie o stavbe a skratka ,,M“ – Modelling, je taktiež možné definovať ako manažment, ktorý lepšie vystihuje celú podstatu BIM a umožňuje tak získavanie informácií o stavbe a následne o jej riadení [1].

Neustále napredovanie digitálnych technológií umožnilo digitalizáciu v stavebníctve a dnes je možné výrazne efektívnejšie realizovať výstavbu, predísť kolíznym situáciám v priebehu výstavby a v neposlednom rade výrazne urýchliť priebeh výstavby. Tento aspekt bol rozhodujúcim faktorom prečo v súčasnej dobe už existujú viaceré dimenzie, ktoré začínajú pri dimenzii 2D a končia pri dimenzii x-D [2].

Šiesta dimenzia je určená pre Facility management.  Model budovy môže obsahovať ešte niekoľko ďalších dimenzií ako sú napríklad energetická náročnosť, a akékoľvek ďalšie atributy, ktoré môžu byť použité či už pre modelovanie alebo riadenie životného cyklu stavby [3].

Obr. 1 Vývoj dátového modelu (zdroj: autor)

V súčasnej dobe je možné hovoriť o digitálnom dvojčati budovy, ktoré je možné vytvoriť nielen na nové budovy, ale aj na už jestvujúce budovy. V správe a údržbe budov dokáže digitálne dvojča výrazne optimalizovať a zefektívniť procesy vo fáze užívania budovy.

Implementácia BIMu pri správe a údržbe budov

Informačný model budovy, ktorý je vyhotovený pre dané stavebné dielo predstavuje súbor ucelených dát o budove, ktoré je možné použiť pri správe a údržbe budov. Je dôležité mať k dispozícii stále aktuálny model a aktuálne dáta. Samozrejme s týmto modelom sa musí neustále pracovať a musí byť neustále aktualizovaný a dopĺňaný o nové dáta [1]. Model BIM je schopný obsiahnuť informácie, ktoré dokážu reflektovať súčasný stav. Týmito informáciami môžu byť napríklad informácie o dodávateľoch, záručných lehotách alebo aj technické správy jednotlivých zariadení alebo prvkov. Tieto informácie majú prínos pre správcu budovy, ktorý dokáže včasne reagovať na údržbu alebo revíziu daných technologických zariadení alebo prvkov, ktoré sa v budove nachádzajú. Ak sa dané stavebné dielo vyhotoví pomocou modelu BIM, je možné ušetriť 3-5% nákladov na údržbu, správu a energie čo môže byť počas životného cyklu vo fáze užívania nezanedbateľná finančná úspora [4]. Pri informačnom modelovaní budov je taktiež dôležité do akej úrovne detailu je dané stavebné dielo vymodelované. Úroveň detailu môže byť vyhotovený aj do takej úrovne ako zobrazuje obrázok nižšie (obr.2).

Obr. 2 BIM model administratívnej budovy Visionary a podrobnosť modelu [5]

Praktický príklad využitia inovatívneho spôsobu správy a údržby budov

Obr. 3 Typické podlažie administratívnej budovy

Ako praktický príklad využitia informačného modelu budovy a CAFM softvéru bol zvolený administratívny komplex, ktorý sa nachádza na Slovensku v meste Košice. Túto budovu je možné charakterizovať ako administratívnu budovu, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 2014. Na obrázku (Obr.3) je uvedený pôdorys typického podlažia spolu s plošnými ukazovateľmi.

Zastavaná plocha hlavného stavebného objektu:                              2 410,60m²

Celková podlahová plocha hlavného stavebného objektu:             10 501,70m²

Obostavaný priestor hlavného stavebného objektu:                        38 279,00m³

Tvorba 3D modelu administratívnej budovy pre použitie v systéme CAFM

Administratívna budova je už existujúcou budovou, ktorá bola postavená pred 10 rokmi. Na základe poskytnutej 2D dokumentácie bol v rámci riešenia úlohy vytvorený zjednodušený 3D BIM model administratívnej budovy v prostredí Archicad. Vytvorený 3D model je možné využiť pri správe a údržbe budov a tak zefektívniť a optimalizovať celý chod danej budovy vo fáze užívania. Obrázok (Obr.4) vytvorený model budovy.

Jednou z výhod vytvoreného modelu je, že ak sa tento model exportuje napríklad do natívneho formátu .ifc, je ho možné prehliadať pomocou aplikácií, ktoré podporujú takýto formát a následne získať prehľad, kde sa jeho stavebné prvky nachádzajú a získať o nich podrobnejšie informácie. Na obrázku je vytvorený 3D model tepelného čerpadla.

Obr. 4 Vytvorený BIM model administratívnej budovy (zdroj: autor)

Je nutné podotknúť, že pri dispozičných zmenách je nutné dodržať požiarne úseky, ktoré boli stanovené už pri tvorbe projektovej dokumentácie. Z modelu je možné získať informácie aj o energetickej náročnosti budovy alebo aj o cenách energií, ktoré je možné stanoviť pre jednotlivé plochy, ktoré nájomcovia využívajú.

Pre účely práce bola vybratá strojovňa, ktorá sa nachádza v druhom podzemnom podlaží, kde sa nachádzajú technologické zariadenia potrebné pre chod celej budovy. Táto miestnosť bola stvárnená v modeli budovy. Porovnanie tejto miestnosti so skutočnosťou zobrazuje nasledujúci obrázok (obr.6).

Miestnosť strojovne bola modelovaná na základe projektovej dokumentácie, ktorá sa môže v niektorých častiach líšiť so skutočným vyhotovením. Primárne pri trasovaní rozvodov.

Obr. 5 Podrobnejšie informácie o prvku v modeli (zdroj: autor)

Obr. 6 Strojovňa 2.PP – model BIM vs. skutočnosť (zdroj: autor)

Prínosy BIM modelu vo fáze užívania stavby

Informačný model budovy je vhodné využiť už pri samotnom návrhu a to projekčnej fáze projektu, kde je možné predísť mnohým kolíznym situáciám. Neskôr takto kvalitne spracovanú projektovú dokumentáciu ocení zhotoviteľ samotnej stavby, keďže mnoho nezhôd a detailov sa vyrieši už v samotnom projektovaní. Pri riešenej administratívnej budove nebol zhotovený informačný model budovy v projekčnej fáze projektu. Pre fázu užívania stavebného diela je nespornou výhodou ak sa takýto model vyhotoví. Majiteľ budovy alebo správca tak nestráca prehľad pri dispozičných zmenách alebo pri usporiadaní prenajímaných priestorov. Podmienkou je aktualizácia modelu podľa súčasného stavu a požiadaviek klienta, ktorý si daný priestor prenajíma. Pre účely tejto prípadovej štúdie bol vytvorený BIM model administratívnej budovy vo fáze užívania, kde je táto budova v prevádzke už desať rokov. Počas tohto obdobia sa nároky nájomcov značne menili. Pri nesprávnej administratíve sa tak mohlo ľahko stať, že dispozícia dotknutého priestoru sa nezhodovala s projektovou dokumentáciou alebo zmenenými dispozíciami pred samotným spustením budovy do prevádzky. Tento aspekt je možné eliminovať vyhotovením informačného modelu budovy.

Obr. 7 Celková výmera podlažia (m²) zobrazená pomocou BIM modelu pomocou aplikácie Bim Point (zdroj: autor).

Výhody a nevýhody využívania softvérových riešení pri správe a údržbe budovy

Pre správu a údržbu administratívnej budovy bol vytvorený model tejto budovy, ktorý bol následne exportovaný do aplikácie Bim Point a prepojený so softvérovým riešením SW Klid. Tieto softvérové riešenia majú nesporné výhody pre samotného majiteľa budovy a správcu budovy. Avšak existujú aj nevýhody implementácie týchto softvérových riešení, ktoré sú zhrnuté nižšie:

Tab. 1 Výhody a nevýhody implementácie softvérových riešení pri správe a údržbe budovy (zdroj: autor).

Z porovnania je zrejmé, že softvérové riešenia môžu napomôcť pri správe a údržbe riešenej budovy ako majiteľovi budovy tak aj samotnému správcovi, môžu konfrontovať model so súčasným stavom budovy a odpadá tak zdĺhavá komunikácia medzi samotným správcom a majiteľom budovy. Prvky Facility managementu je možné spravovať efektívnejšie a keďže softvérové riešenie ponúka možnosť upozornenia tak ako pri pravidelnej údržbe tak aj pri náhlych poruchách. Nemôže sa tak stať, že údržba daného prvku bude zdĺhavá. Prekážkou pri implementácií môže byť zaškolenie personálu, kedy je potrebné aby personál, ktorý bude využívať tieto softvérové riešenia pracoval v softvéri správne a efektívne. Taktiež je nutné implementovať softvérové riešenia, ktoré majú isté cenové relácie čo tvorí nákladovú položku pri celkovej správe a údržbe budovy. Avšak je nutné podotknúť, že takáto väčšia budova sa bez softvérovej podpory nezaobíde, pretože by administratíva bola omnoho náročnejšia.

Záver

Problematika Facility managementu zahŕňa širokú škálu možností, vďaka ktorej je možné efektívnejšie nastaviť správu a údržbu daného stavebného diela. Samotné procesy pri správe a údržbe stavebného diela by mali byť optimálne nastavené, aby sa zaručila prevádzkyschopnosť stavebného diela. Počas prevádzky sa môžu parametre užívania a účel stavby meniť. Keďže fáza užívania je najdlhšou etapou vo fáze životného cyklu stavby je potrebné stavby podrobiť kontrole a v prípade potreby všetky nedostatky alebo vzniknuté chyby včasne odstrániť. Keďže stavby obsahujú stavebné prvky, ktoré sú zaradené do kategórie ako prvky krátkodobej životnosti je tieto prvky nutné modernizovať alebo úplne nahradiť.

Samotnú technológiu BIM je možné využiť nielen pri navrhovaní, výstavbe ale taktiež pri správe a údržbe konkrétneho stavebného diela. Pri implementácii BIM technológie je možné vyhotovený model stavebného diela nahrať do softvérového prostredia CAFM a tieto softvérové riešenia medzi sebou prepojiť.

Implementácia softvérových riešení a Facility managementu má nespornú radu výhod. Medzi základné výhody patrí úspora finančných prostriedkov, zvýšenie výkonu zamestnancov, ktoré je spôsobené tým, že zamestnancom odpadá vykonávanie rutinnej práce, ktorú zväčša nahradia softvérové riešenia. Medzi výhody patrí taktiež úspora plôch a efektívne využitie priestoru. Avšak implementácia Facility managementu so sebou prináša aj radu ďalších povinností, ktoré sú zväčša v počiatočnej fáze no môžu danú organizáciu od implementácie odradiť. Medzi tieto povinnosti patrí napríklad zaškolenie pracovníkov, zakúpenie licencii pre zvolené softvérové riešenia a vytváranie záloh, ktoré sú z dlhodobého hľadiska dôležitou súčasťou pri správe a údržbe. I keď sa môže zdať, že tieto aspekty sú prácou navyše pre pracovníkov, z dlhodobého hľadiska sú pre organizáciu veľkým prínosom.

Ing. Denis Konovalov, , prof. Ing. Dušan Katunský, CSc., doc. Ing. Jozef Švajlenka, PhD., MBA, ING.PAED.IGIP, Stavebná fakulta TUKE, Vysokoškolská 4, 040 01 Košice, email: denis.konovalov@tuke.sk

Poďakovanie

Tento príspevok vznikol vznikol v priebehu realizácie projektu VEGA 1/0626/22 Návrh a hodnotenie stavebných konštrukcií a vnútorného prostredia budov pre náročné podmienky, VEGA 1/0228/24, KEGA 017TUKE-4/2024

Literatúra

[1] WERNEROVÁ, Eva a kol.: Zavádení BIM u existujúcich staveb. Ostrava 2018. 70s. ISBN: 978-80-248-4238-7

[2] FUNTÍK, Tomáš a kol.: Building Information Modelling. Martin: Alfa 2018. 206s. ISBN: 978-80-89228-56-0

[3]  ČERNÝ, Martin a kol.: BIM príručka. Praha: Callida 2013. 84s. ISBN: 978-80-260-5297-5

[4] PETRÁNSKY, Ľudovít a kol.: Využiteľnosť BIM pri realizácii a správe budov, 2018, Dostupné na internete: https://www.asb.sk/biznis/sprava-budov/facility-management/vyuzitelnost-bim-pri-realizacii-a-sprave-budov

[5] ŠOUREK, Jan: BIM a digitalizace = VDC oddelení, 2017 Dostupné na internete: https://www.skanska.cz/co-delame/specialni-cinnosti/bim/

Recenzoval: doc. Ing. Danica Košičanová, PhD., doc. Ing. Peter Kapalo, PhD.