Иваново, Ивановская область, Россия
с 01.01.1984 по 01.01.2025
ВАК 2.1.14 Управление жизненным циклом объектов строительства
УДК 378.2 Присвоение квалификации. Подготовка научных кадров
В статье рассматривается опыт внедрения технологий информационного моделирования (ТИМ) при подготовке комплексных выпускных квалификационных работ в Ивановском государственном политехническом университете. Цель исследования – развитие методического подхода к обучению и подготовке кадров в сфере проектирования и технологий информационного моделирования для всех этапов жизненного цикла объектов капитального строительства. Методом обучения является организация проектной команды в рамках подготовки комплексной выпускной квалификационной работы (ВКР), объединяющим центром которой является использование ТИМ. В рамках подготовки ВКР студенты направлений «Промышленное и гражданское строительство», «Теплогазоводоснабжение и вентиляция», «Экспертиза и управление недвижимостью» и «Архитектура» объединились в единую проектную команду под руководством наставников. В процессе работы создавались фактическая и проектируемая 3D-модели в программах Renga и Revit, расчёты конструкций выполнялись в SCAD Office, проводилось проектирование инженерных систем с проверкой на коллизии. Результаты показали, что применение ТИМ способствует повышению качества проектных решений, обеспечивает сквозное информационное сопровождение и формирует у студентов компетенции, соответствующие требованиям цифровой экономики, а также навыки совместной работы в проектной команде. Полученные чертежи, спецификации и ведомости подтверждают готовность 3D-модели к передаче в производство.
информационное моделирование, ТИМ, комплексная выпускная квалификационная работа, цифровизация строительства, проектная команда.
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. Фомин Н.И., Серёгина Н.Ю., Сербин С.А. Проведение экспертизы проектной документации на основе анализа цифровой информационной модели // Строительное производство. – 2025. – № 3. – С. 57-64. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_3_57 EDN: https://elibrary.ru/EKLUXJ
2. Железнов М.М., Монахов Б.Е., Адамцевич Л.А., Осташев Р.В., Феттер М.Г. Результаты применения метода верификации информационных моделей объектов капитального строительства на различных этапах их жизненного цикла // Строительное производство. – 2025. – № 2. – С. 31-38. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_31 EDN: https://elibrary.ru/OBDQHF
3. Саввин Н.Ю., Овсянников Ю.Г., Феоктистов А.Ю., Алифанова А.И. Анализ подходов проектирования с использованием средств информационного моделирования с учётом особенностей этапов жизненного цикла объекта // Строительное производство. – 2025. № – 2. – С. 97-104. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_2_97 EDN: https://elibrary.ru/AKBSHE
4. Лапидус А.А., Хитрова Т.И., Щукин А.Ю. Применение информационных технологий в строительном контроле // Строительное производство. – 2025. – № 1. – С. 92-99. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2025_1_92 EDN: https://elibrary.ru/GFPSEE
5. Федосов С.В., Опарина Л.А., Федосеев В.Н. Цифровой проект организации строительства: понятие, современные требования, программное обеспечение // Academia. – 2024. – № 2 (399). – С. 143-149. DOI:https://doi.org/10.22337/2077-9038-2024-2-143-149 EDN: https://elibrary.ru/IULEKX
6. Рост внедрения ТИМ в строительстве за последние два года увеличился в два раза [Электронный ресурс] // URL:https://stroygaz.ru/news/technologies/rost-vnedreniya-tim-v-stroitelstve-za-poslednie-dva-goda-uvelichilsya-v-dva-raza-/ (Дата обращения: 19.11.2025).
7. Nejat A., Darwish М, Ghebrab Т. 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. рр. 134-138. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8452-0.CH008.
10. Зеленцов Л.Б., Пирко Д.В., Алаамери И.М.А., Маилян Л.Д. Применение симулятора-тренажера при подготовке и переподготовке специалистов в сфере управления инвестиционно-строительными проектами // Строительное производство. – 2022. – № 1. – С. 50-54. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2022_1_50 EDN: https://elibrary.ru/VYOUSI
11. Лазаренко О.В. BIM-компетенции в учебном процессе инженерно-строительного факультета Полоцкого государственного университета / О. В. Лазаренко, А. Н. Ягубкин // Актуальные проблемы архитектуры Белорусского Подвинья и сопредельных регионов: электрон. сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Новополоцк, 26–27 нояб. 2020 г. / Полоц. гос. ун-т ; редкол.: Р. М. Платонова [и др.]. – Новополоцк: Полоц. гос. ун-т, 2021. – С. 25. EDN: https://elibrary.ru/SMLCRN
12. Казаков Д.А., Власов В.Б., Казакова Е.Д., Воронова В.В. Актуальные вопросы подготовки специалистов строительного контроля // Строительное производство. – 2021. – № 4. – С. 24-32. DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2021_4_4_24 EDN: https://elibrary.ru/TVRCTA
13. Горовой Н.В., Нижегородцев Д.В., Семенов А.А., Суханова И.И., Трофимова Л.Г. Формирование цифровых компетенций в сфере строительства посредством BIM-чемпионата Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета // Инженерно-строительный вестник Прикаспия: научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань: ГБОУ АО ВО «АГАСУ»/ – 2024. – № 2 (48). – С. 89–94. DOIhttps://doi.org/10.52684/2312-3702-2024-48-2-89-94
14. Заторский С.П., Шумилов К.А., Семенов А.А. Организация процесса комплексного BIM-проектирования технологических объектов // Жилищное строительство. – 2024. – № 1–2. – С. 72–79. DOI:https://doi.org/10.31659/0044-4472-2024-1-2-72-79 EDN: https://elibrary.ru/EAMGGI
15. Моисеева Н.А., Полякова Т.А. Развитие цифровых компетенций будущих инженеров средствами информационно-математического моделирования // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2021. – № 03. – С. 71–85. – URL:http://e-koncept.ru/2021/211015.htm. DOIhttps://doi.org/10.24412/2304-120X-2021-11015 EDN: https://elibrary.ru/NAGBPE
