Ivanovo, Ivanovo, Russian Federation
from 01.01.1984 to 01.01.2025
VAK Russia 2.1.14
UDC 378.2
This article examines the implementation of information modeling (IM) technologies in the preparation of comprehensive final qualification theses at Ivanovo State Polytechnic University. The objective of the study is to develop a methodological approach to teaching and training personnel in the field of design and information modeling technologies for all stages of the life cycle of capital construction projects. The teaching method involves organizing a project team to prepare a comprehensive final qualification theses, the unifying focus of which is the use of IM. As part of their final qualification theses, students in the Industrial and Civil Construction, Heat, Gas, Water Supply and Ventilation, Real Estate Expertise and Management, and Architecture programs formed a single project team under the guidance of mentors. During the course of work, actual and projected 3D models were created in Renga and Revit, structural calculations were performed in SCAD Office, and engineering systems were designed with collision checking. The results showed that the use of the TIM improves the quality of design solutions, ensures end-to-end information support, and develops students' competencies that meet the requirements of the digital economy, as well as skills for collaborative work within a project team. The resulting drawings, specifications, and statements confirm the readiness of the 3D model for production.
Information modeling, TIM, comprehensive final qualifying work, digitalization of construction, project team.
Введение
Современный этап развития строительной отрасли характеризуется активной цифровизацией всех этапов жизненного цикла объектов капитального строительства [1-5]. Рост внедрения технологий информационного моделирования в Российской Федерации с 2023 по 2025 год увеличился с 18% до 41% [6]. Ключевым элементом этой трансформации становится технология информационного моделирования (ТИМ), которая всё шире внедряется не только в практику проектирования и строительства, но и в образовательный процесс высших учебных заведений. Актуальность интеграции ТИМ в подготовку студентов обусловлена необходимостью формирования у выпускников компетенций, соответствующих требованиям рынка труда и национальным программам цифровой экономики.
Зарубежные исследователи уже в 2020-х годах отмечали важность технологий информационного моделирования зданий в обучении будущих инженеров и архитекторов, подчеркивая его роль в развитии навыков междисциплинарного взаимодействия [7-9]. В России вопросы совершенствования подготовки специалистов, в том числе посредством внедрения ТИМ в учебный процесс также активно изучаются [10-15]. Особое внимание уделяется формированию ТИМ-компетенций, организации командной работы и созданию условий для имитации реальных проектных процессов.
Однако до сих пор в большинстве вузов выпускные квалификационные работы (ВКР) выполняются разрозненно по профилям, что не отражает современной практики проектных организаций. Настоящее исследование направлено на преодоление этого разрыва через организацию комплексной ВКР, в которой ТИМ выступают ядром координации между различными специальностями.
Целью работы является демонстрация эффективности технологий информационного моделирования при подготовке комплексных квалификационных работ как средства формирования профессиональных компетенций и повышения качества проектных решений.
Материалы и методы
В качестве предмета исследования выбрано неиспользуемое здание швейного цеха в городе Гаврилов Посад Ивановской области, предлагаемое к реконструкции под Музей российских сословий. Участниками проекта стали студенты четырёх направлений: «Промышленное и гражданское строительство», «Теплогазоводоснабжение и вентиляция», «Экспертиза и управление недвижимостью», «Архитектура». Под руководством наставников они были объединены в единую проектную команду, действующую по принципам реальной проектной организации. Основным методом реализации проекта стала командная работа, основанная на сквозном использовании ТИМ. Методами научного исследования данной работы являются: анализ исходных данных и нормативной базы, синтез проектных решений, дедукция при выборе технических решений, индукция при обобщении результатов, моделирование – как основной инструмент проектирования.
Для организации работы проектной команды было разработано два алгоритма: алгоритм работы проектировщика и конструктора и алгоритм разработки инженерных решений, представленные на рис. 1.
А) 
Б) 
Рис. 1. Алгоритмы работы проектной команды: А – алгоритм разработки архитектурно-конструктивных решений; Б – алгоритм разработки инженерных решений
Процесс работы команды студентов был организован следующим образом:
- Проведение обследования объекта и создание фактической 3D-модели.
- Разработка архитектурных решений и получение проектируемой модели от архитектора.
- Корректировка модели конструктором и передача в SCAD для расчёта.
- Проектирование инженерных систем (ОВ, СО) с расчётами в Revit и MagicCAD.
- Проверка на коллизии и финальная согласование модели.
- Формирование чертежей, спецификаций и ведомостей.
Результаты
В начале работы сформированная проектная команда студентов под руководством наставников выехала на обследование здания. Студентами – участниками проектной команды были произведены натурные замеры здания, обследованы конструкции, составлен перечень дефектов и элементов, подлежащих замене. Так как технический паспорт здания был в бумажном состоянии, проектная документация была утеряна, то для построения 3D-модели здания были созданы чертежи планов, кровли и фасада, а также разработаны планировочные решения и произведено функциональное зонирование помещений. Объект обследования представлен на рис. 2.
Рис. 2. Объект обследования – здание швейной фабрики
Реконструируемое здание швейной фабрики является двухэтажным зданием общественного назначения высотой этажа 3,3 м, высота помещений 3 м. Здание без подвала. Согласно техническому заданию, необходимо было произвести изменение планировки первого и второго этажей, демонтаж и монтаж перегородок. Для этого были разработаны планировочные решения, спецификации материалов, чертежи перепланировки и монтажа перегородок. Предусмотрено устройство вальмовой кровли, смоделированной с учётом существующих конструкций.
По обмерным чертежам была создана 3D-модель здания, представленная на рис. 3.
Рис. 3. Планировочные решения и функциональное зонирование помещений 1 этажа
По созданной 3D-модели был разработан план демонтажа перегородок (рис. 4).
Рис. 4. План демонтажа перегородок первого и второго этажа
После этого была построена модель проектируемого здания – монтаж перегородок (рис. 5).
Рис. 5. Модель проектируемого здания – монтаж перегородок первого и второго этажа
Для создания исторического облика здания была рассчитана на нагрузки и спроектирована вальмовая кровля (рис. 6).
Рис. 6. 3D-модель вальмовой кровли здания
На каждом этапе работ производилась проверка модели здания на коллизии для выявления конфликтов между инженерными системами и строительными конструкциями, а также аналитическая модель здания. Сопоставление этих моделей обеспечило как техническую корректность, так и высокое качество проектирования в рамках цифровой информационной модели (рис. 7).
Рис. 7. Аналитическая модель здания
После выгрузки ведомости объёмов работ из 3D-модели была составлена таблица трудоёмкости, спецификация строительных материалов, сметная документация, составлены технико-экономические показатели, разработан календарный план выполнения работы и стройгенплан. Модель организации стройплощадки представлена на рис. 8.
Рис. 8. Модель организации стройплощадки
Участниками проектной команды: студентами – будущими архитекторами, были разработаны решения фасада здания (рис. 9).
Рис. 9. Проектное решение фасада здания
Параллельно студентами – будущими инженерами по теплогазоводоснабжению и водоотведению прорабатывались инженерные решения. Была разработана система вентиляции, составлена схема трассировки вентиляции, произведён расчёт вентиляционных решёток, теплотехнические расчёты и подобран состав наружных стен, произведён расчёт отопительных приборов. Выполнено зонирование полов на грунте для расчета теплопотерь через ограждающие конструкции. Также осуществлялась проверка модели инженерных коммуникаций на коллизии (рис. 10).
Рис. 10. Проверка модели воздуховодов на коллизии
В работе проектной команды использовались следующие программные средства:
- Renga Architecture и Revit – для создания архитектурных, конструктивных и инженерных моделей;
- SCAD Office – для расчёта каркаса здания;
- MagicCAD – для расчёта гидравлики систем отопления и аэродинамики вентиляции;
- Navisworks – для проверки на коллизии.
Выбор данных программных средств осуществлён исходя из наличия их в университете на момент выполнения ВКР. В целом для подготовки подобных комплексных ВКР можно выбирать программное обеспечение, отвечающее базовым требованиям ТИМ: возможность построения 3D модели, организация единого рабочего пространства, возможность проверки на коллизии.
Для организации взаимодействия между разработчиками разделов проекта был составлен алгоритм (рис. 11).
Рис. 11. Алгоритм организации взаимодействия между разделами проекта
На этапе конструкторских решений модель была скорректирована и экспортирована в SCAD++ для расчёта каркаса. Полученная расчётная модель подтвердила несущую способность конструкций после реконструкции.
Обсуждение
В результате выполнения комплексной ВКР была создана единая информационная модель объекта, объединяющая основные разделы проекта. На первом этапе проведено техническое обследование здания, определён общий износ конструкций и составлены обмерные чертежи. На их основе в ПО Renga была построена фактическая 3D-модель, которая передана архитектору для разработки проектных решений. Инженерные системы спроектированы с учётом теплотехнических расчётов ограждающих конструкций. Выполнены расчёты отопительных приборов в Revit, гидравлики системы отопления и аэродинамики вентиляции в MagicCAD. Созданы семейства специализированных элементов (противопожарные клапаны, обходы балок), что повысило точность моделирования. Особое внимание уделено трассировке систем вентиляции и проверке на коллизии. В Navisworks выявлены и устранены конфликты, в частности – пересечение воздуховода со стеной и нарушение ограждения лестничной клетки. Это позволило избежать ошибок на стадии строительства. В заключительной фазе сформированы чертежи по всем разделам, спецификации оборудования и материалов, ведомости объёмов работ, аналитическая модель здания. Файл проекта сформирован через связь рабочих наборов архитектора, конструктора, инженера ОВ и сметчика, что обеспечило прозрачность и контроль изменений.
В данной статье акцент сделан на продлении жизненного цикла здания, не функционирующего на момент написания ВКР. Однако ключевой идеей предложенных алгоритмов и использованной ТИМ-методологии является формирование у студентов именно сквозного подхода к управлению жизненного цикла зданий посредством комплексного проектирования. В ходе работы над ВКР студенты не просто разработали архитектурно-конструктивные и инженерные решения. Они создали единую информационную модель, которая наследует данные из этапа обследования (калькуляции дефектов, исторические данные о конструкции) и содержит в себе задел для последующих этапов:
- этап строительства/реконструкции: модель используется для календарного планирования (4D), расчета сметы (5D), логистики материалов;
- этап эксплуатации: модель становится основой для системы управления объектом (фасилити-менеджмент). В нее заложены данные о материалах, инженерных системах, сроках их службы, что позволит эффективно планировать ремонты, управлять энергопотреблением;
- этап возможной будущей модернизации: созданная модель является достоверным цифровым двойником, который станет отправной точкой для любого будущего проекта, сокращая издержки на обмеры и обследования.
- этап редевелопмента и сноса: понимание структуры модели позволяет планировать демонтаж и утилизацию материалов (задача экономики замкнутого цикла), что также является современным требованием.
Заключение
Внедрение ТИМ при подготовке комплексных выпускных квалификационных работ является эффективным инструментом повышения качества образования и подготовки конкурентоспособных специалистов. Все студенты – участники проектной команды, получили от членов государственной экзаменационной комиссии единогласно оценки «отлично», средний балл в матрице оценки компетенций за комплексную ВКР оказался выше на 10%, чем за остальные ВКР. Подготовка комплексной ВКР с использованием ТИМ позволила сократить типовые ошибки при согласовании разделов на 30% (согласно экспертного мнения научных руководителей и консультантов), а также повысить уверенность студентов во владении цифровыми инструментами проектирования. Предложенные алгоритмы разработки архитектурно-конструктивных и инженерных решений, а также алгоритм организации междисциплинарного взаимодействия между разделами проектной документации, выступают эффективными методическими инструментами формирования у студентов строительных вузов профессиональных навыков проектной деятельности и цифровых компетенций. Интегрирующим элементом данных алгоритмов является технология информационного моделирования (ТИМ), обеспечивающая комплексный подход к обучению на всех этапах проектирования и строительства, а также реконструкции объектов. В качестве завершающего этапа образовательного процесса данные алгоритмы могут быть реализованы в рамках выполнения комплексных выпускных квалификационных работ и рекомендованы к внедрению в вузы архитектурно-строительного профиля для подготовки специалистов в области строительства, соответствующих современным требованиям.
1. Fomin N. I., Serëgina N. Yu., Serbin S. A. Conducting project documentation expertise based on digital information model analysis. [Provedenie ekspertizi proektnoi dokumentatsii na osnove analiza tsifrovoi informatsionnoi modeli]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2025, no. 3, pp. 57–64. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_3_57 EDN: https://elibrary.ru/EKLUXJ
2. Zheleznov M. M., Monakhov B. E., Adamtsevich L. A., Ostashyev R. V., Fetter M. G. Results of applying the method of verification of information models of capital construction objects at various stages of their life cycle. [Rezultati primeneniya metoda verifikatsii informatsionnikh modelei obektov kapitalnogo stroitelstva na razlichnikh etapakh ikh zhiznennogo tsikla]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2025, no. 2, pp. 31–38. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_31 EDN: https://elibrary.ru/OBDQHF
3. Savvin N. Yu., Ovsyannikov Yu. G., Feoktistov A. Yu., Alifanova A. I. Analysis of design approaches using information modeling tools considering the features of object life cycle stages. [Analiz podkhodov proektirovaniya s ispolzovaniem sredstv informatsionnogo modelirovaniya s uchyotom osobennostei etapov zhiznennogo tsikla obekta]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2025, no. 2, pp. 97–104. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_97 EDN: https://elibrary.ru/AKBSHE
4. Lapidus A. A., Khitrova T. I., Shchukin A. Yu. Application of information technologies in construction control. [Primenenie informatsionnikh tekhnologii v stroitelnom kontrole]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2025, no. 1, pp. 92–99. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_1_92 EDN: https://elibrary.ru/GFPSEE
5. Fedosov S. V., Opalina L. A., Fedoseev V. N. Digital construction organization project: concept, current requirements, software. [Tsifrovoi proekt organizatsii stroitelstva: ponyatie, sovremennie trebovaniya, programmnoe obespechenie]. Academia, 2024, no. 2 (399), pp. 143–149. DOI:https://doi.org/10.22337/2077-9038-2024-2-143-149 EDN: https://elibrary.ru/IULEKX
6. Growth in the adoption of Building Information Modeling (BIM) in construction has doubled over the past two years [Rost vnedreniya TIM v stroitel'stve za poslednie dva goda uvelichilsya v dva raza]. [Electronic resource]. URL: https://stroygaz.ru/news/technologies/rost-vnedreniya-tim-v-stroitelstve-za-poslednie-dva-goda-uvelichilsya-v-dva-raza-/ (accessed: 19.11.2025).
7. Nejat A., Darwish M, Ghebrab T. BIM Teaching Strategy for Construction Engineering Students // American Society for Engineering Education, 2012. Page 25.262.4 DOI: https://doi.org/10.18260/1-2--21020
8. Minsoo Baek The Implementation of BIM Application in University Teaching: Case Study of a Construction Management Program // ASEE Conferences. 2020. https://doi.org/10.18260/1-2--35337
9. Ki Pyung Kim, Sherif Mostafa, Kenneth Sungho Park Integrated BIM Education in Construction Project Management Program // 2020, Claiming Identity Through Redefined Teaching in Construction Programs. 2020. pp. 134-138. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8452-0.CH008.
10. Zelentsov L. B., Pirko D. V., Alaameri I. M. A., Maylyan L. D. Application of a simulator-trainer in training and retraining specialists in investment-construction project management. [Primenenie simulyatora-trenazhera pri podgotovke i perepodgotovke spetsialistov v sfere upravleniya investitsionno-stroitelnimi proektami]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2022, no. 1, pp. 50–54. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2022_1_50 EDN: https://elibrary.ru/VYOUSI
11. Lazarenko O. V., Yagubkin A. N. BIM competencies in the educational process of the Faculty of Civil Engineering at Polotsk State University. [BIM-kompetentsii v uchebnom protsesse inzhenerno-stroitelnogo fakulteta Polotskogo gosudarstvennogo universiteta ]. Actual'nyye problemy arkhitektury Belorusskogo Podvin'ya i sopredel'nykh regionov: elektron. sb. st. Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Novopolotsk. 2020. Polotsk. gos. un-t; redkol.: R. M. Platonova [et al.]. – Novopolotsk: Polotsk. gos. un-t, 2021, pp. 25. EDN: https://elibrary.ru/SMLCRN
12. Kazakov D.A., Vlasov V.B., Kazakova E.D., Voronova V.V. Current issues in training construction control specialists. [Aktualnie voprosi podgotovki spetsialistov stroitelnogo kontrolya]. Stroitel'noe proizvodstvo, 2021, no. 4, pp. 24–32. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2021_4_4_24 EDN: https://elibrary.ru/TVRCTA
13. Gorovoy N.V., Nizhegorodtsev D. V., Semenov A.A., Sukhanova I.I., Trofimova L.G. Development of digital competencies in construction through the BIM Championship at Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering. [Formirovanie tsifrovikh kompetentsii v sfere stroitelstva posredstvom BIM-chempionata Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitelnogo universiteta]. Inzhenerno-stroitel'nyy vestnik Prikaspiya: nauchno-tekhnicheskiy zhurnal / Astrakhan State University of Architecture and Construction. Astrakhan: GBOU AO VO «AGASU», 2024, no. 2 (48), pp. 89–94. DOI:https://doi.org/10.52684/2312-3702-2024-48-2-89-94
14. Zatorskiy S. P., Shumilov K. A., Semenov A. A. Organization of the integrated BIM design process for technological facilities. [Organizatsiya protsessa kompleksnogo BIM-proektirovaniya tekhnologicheskikh obektov]. Zhilishchnoye stroitel'stvo, 2024, no. 1–2, pp. 72–79. DOI:https://doi.org/10.31659/0044-4472-2024-1-2-72-79 EDN: https://elibrary.ru/EAMGGI
15. Moiseeva N. A., Polyakova T. A. Development of digital competencies of future engineers using information and mathematical modeling. [Razvitie tsifrovikh kompetentsii budushchikh inzhenerov sredstvami informatsionno-matematicheskogo modelirovaniya ]/ Nauchno-metodicheskiy elektronnyy zhurnal «Koncept», 2021, no. 03, pp. 71–85. URL: http://e-koncept.ru/2021/211015.htm. DOI:https://doi.org/10.24412/2304-120X-2021-11015 EDN: https://elibrary.ru/NAGBPE
