Elektronické katalogy pro BIM systémy

Projektování budov s využitím BIM (Building Information Modeling) se postupně stává standardem a o principech a výhodách BIM projektování se dozvíte například v článku v Materiálech pro stavbu 2/2014. V některých zemích je již BIM povinný při zpracování zakázek pro státní správu a tento trend bude zřejmě rychle postupovat. Zároveň se pracuje na evropských standardech a normách, k čemuž se připojila i ČR prostřednictvím ÚNMZ a Odborné rady pro BIM, a v únoru letošního roku byly do české soustavy norem zařazeny formou převzetí anglického originálu normy týkající se používání BIM (viz rámeček). Velmi důležitou součástí pro BIM projektování jsou dostupné podklady o stavebních konstrukcích a prvcích, včetně jejich vlastností. Jejich snadná dostupnost pro projektanty je podmínkou pro masivní rozšíření BIM postupů.

Tvorba virtuálního modelu
Základním kamenem moderního projektování v BIM je virtuální model. V praxi to znamená, že architekt nebo projektant tvoří ve svém softwaru model budovy, přičemž díky technologické vyspělosti těchto programů může model tvořit i několik desítek projektantů najednou. Z modelu následně získávají informace všichni, kdo je potřebují. První skupinou jsou subdodavatelé projekčních částí. Statik si může načíst kopii modelu do svého programu a provádět na něm výpočty. Zdravotechnik si podle kopie hlavních nosných prvků umístí stoupací potrubí a hlavní rozvody. Topenář si spočítá tepelné ztráty a navrhne tak optimální řešení umístění kotelny i tloušťku zateplení. Všechny dílčí části projektu jsou následně vloženy do jedné centrální databáze (hlavního modelu), kde může generální projektant zkontrolovat souvislosti jednotlivých projekčních částí, a zabránit tak kolizím (například u vedení TZB). Model ale mohou využít i například dodavatelé stavby nebo správci budovy (facility management). Funkce výsledné projektové dokumentace, na kterou jsme zvyklí v papírové podobě – tedy vodorovné a svislé řezy budovou –, se tak postupně omezuje na pouhé formální doplnění práce na zakázce. Za předpokladu, že si stavebník dokáže model otevřít přímo na stavbě, nebude výkresová dokumentace tak, jak ji známe dnes, vůbec potřebná. 

Jak tedy tvořit model? Všechny BIM systémy mají své nástroje pro modelování, kdy uživatel tvoří konkrétními nástroji konkrétní typy konstrukcí – prvky databáze. Hlavní z nich jsou například zdi, desky, sloupy a střechy. Těmto entitám následně projektant přiřazuje vlastnosti, a vkládá tak do databáze informace. Těmi jsou například jednotlivé vrstvy zdi, její výška a šířka, tvar a materiál sloupů, požární odolnost, akustické vlastnosti konstrukcí nebo skladby podlah (desek). Čím více informací projektant do modelu vloží, tím lépe jsou její části specifikovány a tím více informací z něj lze následně získat. Dalo by se tedy říci, že úkolem projektanta je specifikovat všechny konstrukce stavby a správně je vložit do modelu, který má připravený z architektonické studie. Vše se tedy postupem času při projektování upřesňuje a zdokonaluje.

Zmíněné nástroje ale pro kompletní zhotovení modelu budovy nestačí. Vždy platí, že virtuální model uživatel tvoří do takové úrovně podrobnosti, jaká je v dané fázi návrhu třeba. Jinými slovy, pokud bude architekt zpracovávat studii, nebude v modelu řešit materiály příček, ale bude ho naopak zajímat hmota budovy, materiály a barvy. Naopak pokud bude následně projektant zpracovávat prováděcí dokumentaci, bude ho zajímat každý prostup zdí a každý prut výztuže. Pro zhotovení úplného modelu budovy se v softwarech kromě hlavních nástrojů využívají zejména tzv. knihovny. Ty se u starších 2D/3D CAD programů skládaly z předdefinovaných prvků – bloků 2D/3D čar. Projektant tak dostával k dispozici připravené prvky, které mohl snadno zařadit do svého projektu a ušetřit si tak práci například s hledáním jejich rozměrů v tištěném katalogu. Prvky pro BIM jsou ale o něco „chytřejší“ – jsou to 3D objekty, které obsahují množství nastavitelných parametrů, které uživatel může libovolně měnit, ale vždy pouze v určitém rozsahu. Mantinely parametrů v tomto případě nastavuje výrobce dle svého sortimentu, tj. podle toho, jaké výrobky dokáže na stavbu dodat. Kombinací jednotlivých parametrů je potom projektant schopen nastavit objektům takové vlastnosti, aby výsledek odpovídal jeho požadavkům. Bude tedy mít specifikovány například konkrétní rozměry nebo materiál u objektu, který reprezentuje produkt skutečně dodávaný výrobcem. Následně si může kliknutím zjistit například objednací číslo nebo cenu. Knihovny mohou obsahovat například prvky hrubé stavby, jako jsou překlady, panely nebo nosníky, ale využívají se hlavně pro vybavení budovy, jako je nábytek, světla nebo výplně otvorů.

Těchto parametrických objektů je v programech připravena celá řada, jedná se ale vždy o obecné prvky, například skříň, postel nebo umyvadlo s baterií. Někteří výrobci ale už poskytují celé knihovny reálných výrobků z jejich sortimentu, tzv. elektronické katalogy. Ty obsahují volitelné parametry pouze v takovém rozsahu, jaký je nezbytný pro nadefinování výsledného produktu a dále informační parametry, například objednací číslo, cenu nebo kontakt na technické oddělení výrobce. Nelze tedy například vložit do modelu skleněnou tabuli o délce několik metrů nebo nábytek s materiálem, který výrobce vůbec nedodává. Kromě zjevné výhody, že se architekt a projektant nemůže při návrhu splést a vložit do modelu prvek, který jako výrobek neexistuje, má tato technologie ještě jeden velký plus pro výrobce: projektant má stále na očích sortiment výrobců, se kterými je zvyklý pracovat, a to v podobě, kdy nemusí listovat papírovým katalogem a hledat, které parametry k čemu patří. Inteligentní objekt mu sám řekne, jaké má produkt se zvolenou kombinací parametrů vlastnosti – například jakou má únosnost či požární odolnost. Samozřejmostí je následný výkaz materiálu objektu, a to jako seznam prvků nebo jejich částí – komponentů. Takový seznam pak stačí pouze zaslat konkrétnímu výrobci, který provede kontrolu a nacenění pro danou zakázku.

Co jsou doplňky
Při tvorbě modelu může uživatel narazit na problém, kdy inteligentní 3D objekty na splnění požadavků projektanta nestačí – nejčastěji v případě, že chce použít výrobek, který se zkrátka v softwaru jako objekt použít nedá (například zdi se v projektu nestaví z jednotlivých cihel). V tom případě je možné doinstalovat do programu další část elektronického katalogu, tzv. doplňky (add-ons, add-ins), které rozšiřují funkce programu. Mají v sobě vložené algoritmy stejně jako 3D objekty, ale mohou lépe pracovat s jádrem programu. Mohou tedy například 3D objekty vytvořit, poskládat, vytvořit v projektu nové materiály nebo filtrovat prvky v modelu a dělat jejich výkazy a změny. Často se toto řešení používá například u fasádních či sádrokartonových systémů nebo u obkladů z dlažeb. Uživatel tak má konstrukci z daného materiálu jako jeden prvek, ale zároveň má možnost ji kdykoliv změnit, přičemž vždy má po ruce aktuální výkaz materiálu. 

Zpracování podkladů pro BIM
Výrobci a dodavatelé stavebních výrobků samozřejmě stojí o to, aby projektanti navrhovali z jejich produktů. Stejně tak, jako často zdarma poskytují podklady pro navrhování, ať už jako tištěné katalogy nebo jako data ve 2D či „jednoduchém 3D bez BIM“ (soubory 3Ddwg atd.), je v jejich zájmu poskytovat i data pro BIM projektování. 

Z podstaty věci je příprava BIM modelů konkrétních výrobků mnohem komplikovanější. Zatímco pro standardní 2D projektování jsou např. umyvadlo nebo stropní panel zredukovány do stejného typu souboru – na geometrický tvar, „soustavu čar“ –, jejich BIM model bude kromě tvaru obsahovat naprosto jiné skupiny parametrů. Další věc ke zvážení je, jak detailní popis výrobku je vhodný či dostačující. V neposlední řadě je třeba, aby byl prvek použitelný pro více BIM programů a jejich verzí, což obvykle znamená několik různých souborů pro tentýž prvek. Zejména pro menší výrobce, kteří nemají odborné IT kapacity, tak může být naprogramování optimálních BIM modelů jejich produktů oříškem, ale vzhledem k tomu, že jde obvykle o jednorázovou akci, má smysl zadat takový úkol externí specializované firmě.

V zahraničí, díky blížící se podmínce projektovat veřejné stavby v BIM, běží vývoj elektronických katalogů na plné obrátky. Roste ale i počítačová gramotnost u BIM v České republice, zejména díky přibývajícím znalostem projektantů, kteří vidí v této technologii návratnost vloženého úsilí při projektování. 

Z velkých výrobců v ČR jsou ke stažení například elektronické katalogy betonových výrobků a dlažeb Presbeton, vstupní designové dveře Perito, systémy Rigips, umyvadla z litého mramoru Mramorový efekt nebo stavební systém Heluz a pro mnoho dalších firem se katalogy již zpracovávají. 

Distribuce uživatelům a aktualizace
Webových portálů, které shromažďují 3D objekty, je nespočet – v drtivé většině jde ale opět o objekty obecné, tj. nejsou to reálné produkty, ale modely čehosi, co někdo vymyslel pro jednu konkrétní vizualizaci a následně se o objekt „podělil“ jeho nahráním na web. 

Existují ale i portály, které se soustředí na konkrétní výrobky. Největším takovým portálem s reálnými produkty výrobců je web bimobject.com, kde uživatelé po registraci, která je zdarma, naleznou tisíce objektů – produktů od výrobců z celého světa. Jednotlivé objekty jsou navíc testovány a vyvíjeny dle mezinárodních standardů, obsahují tedy vždy množství technických údajů vč. začlenění do kategorie IFC, Uniclass nebo NBS. 

Přestože tak jako ostatní podklady pro projektování jsou elektronické katalogy od výrobců vždy zdarma, podmínkou jejich efektivní využitelnosti pro uživatele je jejich aktuálnost. Uživatel musí používat aktuální verzi BIM objektu, ale zároveň musí mít jistotu, že prvky i celé katalogy obsahují nejnovější a dostupný sortiment a správné technické údaje. Standardní postup byl v minulosti takový, že uživatel vždy jednou za několik měsíců stáhl z DVD aktuální verzi katalogů a ty následně nahrál do svého softwaru. Později přišla distribučně rychlejší možnost stáhnout aktuální soubory na webech dodavatelů nebo portálech shromažďujících knihovny a katalogy, ale uživatelé si stále museli knihovny někde shromažďovat. Nyní je tento problém vyřešen tak, že uživatel nemusí dělat prakticky nic. Na portálu bimobject.com si po registraci zdarma může stáhnout aplikaci, díky které lze přímo z projektu (tj. z programu, ve kterém projektant pracuje) přistupovat na portál, kde lze vybírat z prvků, které jsou kompatibilní právě s jeho verzí programu. Navíc je tím vyřešen problém aktuálnosti dat – kdykoliv je objekt od výrobce aktualizován, aplikace toto pozná a zaktualizuje i prvek v projektu. Uživatel tedy nemusí brouzdat po webech, stahovat různé katalogy, které nemusí být aktuální a má vše rychle a spolehlivě po ruce.

Tato aplikace je zatím vyvíjena pro čtyři softwary, které patří mezi světově nejrozšířenější. Dva z nich jsou BIM systémy – Revit Architecture (od firmy Autodesk) a ArchiCAD (od firmy Graphisoft). Dalším je AutoCAD (také Autodesk), který sice není specifikován jako BIM systém, ale stále je hojně využívaný. Zatím posledním programem je SketchUp (od firmy Google), který si uživatelé oblíbili pro jeho jednoduchost při zpracování koncepčních návrhů a studií. S těmito programy nyní v Evropě pracuje přes 90 % projektantů.

Určitým problémem u takovéto rozsáhlé globální databáze by mohla být různá dostupnost a různá způsobilost při použití konkrétních výrobků na jednotlivých regionálních trzích (produkt vždy musí splňovat místní normové požadavky). Proto je možné na portálu bimobject.com zjistit také dostupnost produktu pro jednotlivé regiony nebo země nebo případně podle zvoleného regionu filtrovat výsledky vyhledávání.

V současnosti se na portál bimobject.com přesouvá i několik prvních českých výrobců, právě kvůli lepší dostupnosti aktualizací uživatelům. Prvky na tomto portálu jsou řazeny jako produkty, ne jako celé katalogy, právě pro přehlednost aktuálního sortimentu. V českém prostředí je k dispozici také portál bimproject.cz, jehož správce s globálním webem bimportal.com úzce spolupracuje. Na portálu bimproject.cz jsou ke stažení kompletní elektronické katalogy českých výrobců, a to i těch, kteří na portálu bimobject.com nejsou, například proto, že působí jen lokálně nebo jde o menší firmy, pro které je uvedení na globálním webu příliš nákladné. 

Na portálu bimproject.cz je zaktualizována a zkompletována řada českých katalogů pro softwary ArchiCAD, Revit a AutoCAD, a to vždy s několikaletou zpětnou kompatibilitou programu pro uživatele, kteří neaktualizují svoje programy ihned. V současnosti je na portálu bimproject.cz k dispozici přes 20 katalogů, portál bimobject.com jich obsahuje přes 250 a každým dnem jich přibývá. 

Tato čísla naznačují, že doba masového využívání BIM projektování teprve přichází. Výrobci si ale význam BIM projektování začínají uvědomovat, začínají se tímto druhem podpory pro projektanty zabývat, a postupně se tak zaplňuje mezera, která existuje mezi novými technologiemi a možnostmi jejich efektivního využívání. Věřme tedy, že má BIM volnou cestu k naplnění svého potenciálu.

PETR VOKOUN

Ing. arch. Petr Vokoun (*1984)
absolvoval Stavební fakultu ČVUT, kde působí jako vyučující předmětu počítačová grafika, pracuje jako vedoucí vývoje ve firmě BIM Project a jako architekt v atelieru VZ Architekti.