Цифровой двойник объекта — мечта или реальность

Цифровизация экономики строительства предполагает использование современных технологий для управления жизненным циклом объектов капитального строительства, городского и жилищно-коммунального хозяйства — в первую очередь, при помощи технологии «цифровых двойников». Что это за инструмент и как он помогает в цифровой трансформации?

Цифровой двойник объекта капитального строительства: как это работает

Понятие «цифрового двойника» (далее — ЦД) пришло в область строительства не так давно. Этот инструмент уже успешно применяется в авиа- и машиностроении, где и сложилось наиболее полное и точное понимание «цифрового двойника». Так, согласно ГОСТ 57700.37-2021 [1] «цифровой двойник» — это математические и компьютерные модели, отражающие различные характеристики и свойства изделий, объединенные в единую систему. ЦД позволяет всесторонне описать изделие и системно подойти к его разработке, производству и эксплуатации на каждом этапе жизненного цикла изделия.

В рамках цифровой трансформации отрасли строительства и сферы ЖКХ было принято распоряжение Правительства РФ № 3268-р [2], которым утверждена стратегия развития отрасли на период до 2030 года с прогнозом до 2035 года (далее — Стратегия).

Стратегия определяет ключевые ориентиры цифровой трансформации строительной отрасли, включая развитие системы управления жизненными циклами объектов капитального строительства. Основные задачи включают цифровую трансформацию процессов и административных процедур в сфере проектирования, строительства, эксплуатации объектов капитального строительства, а также внедрение информационных технологий на всех этапах жизненного цикла объекта.

Среди предусмотренных мероприятий — переход на сквозные технологии моделирования и развитие системы управления жизненным циклом с использованием градостроительных информационных систем на муниципальном, региональном и федеральном уровнях. Результатом этих мероприятий станет создание и использование цифровых двойников объектов капитального строительства.

В Стратегии определено понятие «цифрового двойника» объекта капитального строительства — это синхронизированная цифровая копия объекта капитального строительства, представляющая собой виртуальную модель, воспроизводящую форму оригинального объекта и все характерные для такого оригинала процессы, что позволяет однозначно идентифицировать все исторические изменения, выполненные для объекта-оригинала, а также прогнозировать жизненный цикл копируемого объекта.

Таким образом, «цифровые двойники» объектов капитального строительства в рамках единой системы позволят получать полную актуальную информацию о состоянии объектов. Это поможет более точно проектировать, строить и управлять объектами на всех этапах их жизненного цикла. Использование цифровых двойников позволяет контролировать ход строительства, оптимизировать использование ресурсов, обеспечивать соответствие проектным требованиям и снижать затраты на эксплуатацию объекта, связанные с обслуживанием и ремонтом.

Эффект от внедрения «цифрового двойника»

Финальной целью ЦД на стадии эксплуатации является общий мониторинг объекта и достижение нового уровня понимания происходящего на объекте, что позволяет обеспечить:

• оперативный дистанционный доступ к цифровой информации об объекте в режиме реального времени;
• сквозную передачу информации в различные системы эксплуатирующей (управляющей, сервисной) компании;
• существенное уменьшение времени на разработку электронных паспортов объектов и обеспечение доступа к ним;
• уточненные расчеты объемов работ и необходимых финансовых средств;
• сокращение сроков выполнения работ по обслуживанию и предупреждение ремонтов за счет интеграции с датчиками и контроллерами оборудования и обмена информацией с системами ТОИР;
• оптимизацию логистики, потоков людей и загрузки оборудования, реализацию расчетных моделей работы и проверку сценариев изменения технологических процессов;
• рост производительности и квалификации персонала за счет применения перспективных технологий, уменьшение человеческого фактора и количества «незаменимых» работников;
• предиктивную аналитику ремонтов, различные сценарии применения искусственного интеллекта при работе с цифровыми данными.

Регламент и ограничения

Основные положения, которые регулируют создание и использование информационных моделей объекта, содержатся в Градостроительном кодексе РФ. Правила формирования и ведения информационной модели, состав сведений, документов и материалов, включенных в информационную модель, устанавливаются Правительством РФ.

1 сентября 2024 года вступили в силу новые правила формирования и ведения информационной модели, утвержденные постановлением Правительства РФ от 17 мая 2024 года № 614 [3] взамен ранее действовавших, утвержденных постановлением Правительства РФ от 15 сентября 2020 года № 1341 [4].

Случаи, при которых застройщиком, техническим заказчиком, лицом, обеспечивающим или осуществляющим подготовку обоснования инвестиций, и (или) лицом, ответственным за эксплуатацию объекта капитального строительства, обеспечиваются формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства, установлены постановлением Правительства РФ от 5 марта 2021 года № 331 [5] (далее — Постановление № 331).

Так, согласно Постановлению № 331 формирование и ведение информационной модели объекта осуществляется в том случае, если договор о подготовке проектной документации для строительства или реконструкции объекта заключен после 1 января 2022 года и финансируется с привлечением бюджетных средств.

Второй случай необходимости работы с информационной моделью касается застройщиков и технических заказчиков, работающих в сфере долевого строительства многоквартирных домов. Они обязаны формировать и вести информационную модель в том случае, если договор о выполнении инженерных изысканий заключен после 1 июля 2024 года или если разрешение на строительство выдано после 1 января 2025 года.

Третий случай, когда необходимо формировать и вести информационную модель объекта, установлен в отношении индивидуальных жилых домов в границах территории малоэтажного жилого комплекса — в том случае, если подготовка проектной документации является обязательной и договор о подготовке проектной документации заключен после 1 января 2025 года или если разрешение на строительство выдано после 1 июля 2025 года.

То есть фактически на данный момент не существует цифровой информационной модели объекта капитального строительства, уже созданной в соответствии с Постановлением № 331. В настоящее время заказчики, застройщики, лица, ответственные за эксплуатацию объекта, пребывают на стадии подготовки, апробации предложенных подходов, мер и методов с учетом того, что вышеуказанные нормативные акты имеют ограниченный срок действия до 2030 года, и, возможно, будут меняться. Но это не означает, что не нужно двигаться вперед.

BIM-модели в продуктах для эксплуатации имущества

Отсутствие законодательных норм, обязывающих прямо сейчас формировать и использовать информационную модель объекта, не мешает создавать специализированные технологические решения с расчетом на будущие потребности. Сегодня на рынке программных продуктов существуют решения, автоматизирующие процессы как первого этапа жизненного цикла, включая проектирование и строительство объекта, так и последующего этапа эксплуатации, который является самой продолжительной частью жизненного цикла объекта. Существующие ЕАМ-системы представляют собой единое информационное пространство для управления активами, позволяют автоматизировать процессы эксплуатации и содержания имущества, отображая структуру и пространственное положение объектов эксплуатации на цифровых картографических материалах.

Информационная модель здания, так называемая BIM-модель (Building Information Model), позволяет накапливать и быстро извлекать из нее требуемую информацию об объекте для целей эксплуатации: вести реестры строительных элементов и конструкций объекта, реестры инженерных сетей (с указанием узлов и приборов учета), реестры производственного и непроизводственного оборудования, реестры помещений и объектов внутри каждого здания и т.д.

Умные системы в настоящее время способны автоматизировать процессы текущей эксплуатации здания, включая мониторинг конструкций и инженерных систем, приборов учета в режиме реального времени. Использование системы позволяет собирать, накапливать и динамически управлять данными по каждому объекту, находящемуся в эксплуатации у организации. Среди преимуществ можно выделить, прежде всего, управление территориально распределенными объектами в единой системе, создание цифровых двойников зданий и осуществление эксплуатации уже на их основе, а также индивидуальную настройку процессов и техническое обслуживание на основе автоматизированной системы мониторинга инженерных и иных систем.

Двойник по правилам

Полномочия по формированию и ведению информационной модели объекта капитального строительства возложены на застройщика, технического заказчика, лиц, обеспечивающих обоснование инвестиций, и лиц, ответственных за эксплуатацию. Получается, что на каждом этапе жизненного цикла объекта за информационную модель отвечают разные организации с разными полномочиями и целями, кроме того, работающие в различных системах. Ожидается, что будут утверждены методические рекомендации по взаимодействию лиц, ответственных за каждый этап при ведении модели, между собой.

Сведения о фактическом выполнении работ после их завершения представляются в цифровом объектно-пространственном виде. Эти документы подлежат хранению в составе информационной модели объекта в государственной информационной системе обеспечения градостроительной деятельности (далее — ГИСОГД) на уровне субъектов РФ и федеральной системе — Стройкомплекс РФ.

Таким образом, ответственные лица обязаны направлять информационную модель объекта в уполномоченные органы власти субъектов Российской Федерации либо органы местного самоуправления, чтобы внести их в информационную систему обеспечения градостроительной деятельности. Внесение изменений в информационную модель объекта капитального строительства на следующем этапе жизненного цикла возможно только в уже созданную версию, размещенную в ГИСОГД.

Перспективы цифрового моделирования

«Цифровые двойники» объектов в различных областях используются давно, решая задачи предиктивного анализа, сценарного моделирования и др. Сегодня технология глубоко проникает в сферу строительства и эксплуатации.

Обусловлено это, прежде всего, накоплением данных, которые могут приносить ощутимую выгоду при обслуживании объекта. При отсутствии цифровой информации о структуре, инженерных коммуникациях, использованных материалах, условиях эксплуатации и сроков ремонтов обеспечить эффективную эксплуатацию зданий почти невозможно.

Поэтому можно прогнозировать как всплеск развития соответствующих решений, так и рост спроса на соответствующие компетенции внутри строительных компаний, операторов объектов ЖКХ, управляющих и сервисных компаний, а также разработчиков ПО и интеграторов. 

 [1] ГОСТ Р 57700.37-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения (утвержден и введен в действие приказом Росстандарта от 16.09.2021 № 979-ст)

[2] Распоряжение Правительства РФ от 31.10.2022 № 3268-р «Об утверждении Стратегии развития строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации на период до 2030 года с прогнозом до 2035 года»

[3] Постановление Правительства РФ от 17.05.2024 № 614 «Об утверждении Правил формирования и ведения информационной модели объекта капитального строительства, состава сведений, документов и материалов, включаемых в информационную модель объекта капитального строительства и представляемых в форме электронных документов, и требований к форматам указанных электронных документов»

[4] Постановление Правительства РФ от 15.09.2020 № 1431 «Об утверждении Правил формирования и ведения информационной модели объекта капитального строительства, состава сведений, документов и материалов, включаемых в информационную модель объекта капитального строительства и представляемых в форме электронных документов, и требований к форматам указанных электронных документов, а также о внесении изменения в пункт 6 Положения о выполнении инженерных изысканий для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства»

[5] Постановление Правительства РФ от 05.03.2021 № 331 «Об установлении случаев, при которых застройщиком, техническим заказчиком, лицом, обеспечивающим или осуществляющим подготовку обоснования инвестиций, и (или) лицом, ответственным за эксплуатацию объекта капитального строительства, обеспечиваются формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства»