г. Москва и Московская область, Россия
Россия
В статье описан подход к формированию системы цифровых нормативно-технических документов (ЦНТД): представлена принципиальная методика создания ЦНТД, методика работы с ними в существующей системе нормативного регулирования в стране. Переход к применению таких машиночитаемых документов имеет существенное положительное влияние на эффективность процессов проектирования, экспертизы проектной документации. Предлагаемый подход гармонизирован с текущей системой стандартизации, а также облегчает гармонизацию национальных стандартов с международными. Отчасти ЦНТД решает и проблемы перехода от предписывающего и целевого методов строительного нормирования к параметрическому методу.
стандартизация строительства, цифровые нормативно-технические документы, SMART-стандарты, управление жизненным циклом объекта капитального строительства, информационное моделирование, цифровая стандартизация
Введение
В настоящее время внедрение цифровых технологий в экономику Российской Федерации, а также в отдельные сектора её экономики, приобретает стратегическое значение для обеспечения будущей эффективности и конкурентоспособности на мировом рынке. Глобальные изменения, происходящие в обществе в результате цифровой трансформации, оказывают кардинальное воздействие на традиционные производственные и технологические процессы, изменяя роль человека и увеличивая его личную ответственность.
Одним из важных событий в контексте цифровой трансформации экономики России является утверждение национальной программы "Цифровая экономика Российской Федерации" [1] на заседании президиума Совета при Президенте России по стратегическому развитию и национальным проектам в декабре 2018 года. В рамках этой программы особое внимание уделяется созданию устойчивой и безопасной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, а также использованию отечественного программного обеспечения государственными органами. Строительная отрасль, как приоритетное направление экономического развития, также подвергается модернизации с применением цифровых технологий.
В рамках национального проекта "Цифровая экономика Российской Федерации" предусмотрены мероприятия по внедрению информационного моделирования в управлении жизненным циклом строительных объектов, использованию типовых моделей системы управления в социальной сфере, установлению показателей эффективности и принятию стандартов информационного моделирования.
Кроме того, подчеркивается необходимость гармонизации нормативно-технических документов с мировыми стандартами и стимулирования разработки отечественного программного обеспечения для информационного моделирования зданий и сооружений. Первоочередные этапы реализации указаний Президента требуют тщательного анализа мировых практик цифровых технологий в строительстве. Важно отметить, что особенности цифровизации строительной отрасли обусловлены текущими трендами информационных технологий.
Материалы и методы
В настоящее время нормативно-техническая документация (НТД) в строительстве представлена отдельными именованными документами (СП, ГОСТ и т.д.), которые могут иметь электронный формат (doc, pdf, rtf, txt). Основное содержание НТД представлено текстами, но также включает таблицы и рисунки. Тексты в НТД написаны на естественном языке, который используется специалистами в строительной отрасли. С точки зрения представления данных, содержание НТД относится к неструктурированным данным. Это означает, что информация либо не имеет определенной структуры данных, либо не организована в заранее определенном порядке. Это удобно для использования НТД при участии человека.
Однако, в процессах автоматизации и цифровизации, в которых используется НТД (например, проектирование, экспертиза, строительно-монтажные работы), использование естественного языка в НТД создает трудности при выполнении задач контекстного поиска, анализа данных, выявления противоречий и извлечения знаний, необходимых для этих процессов. Для решения этой проблемы используются методы формализации информации, которые позволяют представить знания о предметной области в виде специализированной формальной системы. Создание такой формальной системы зависит от специфики предметной области и конкретных задач, которые требуют формализации.
Глобальной целью формализации требований НТД в строительстве является структурирование базы НТД, «атомизация» положений НТД и систематизация всего существующего массива НТД. Задачи формализации требований НТД и их перевода в машиночитаемый формат данных включают следующие возможности:
- эффективный поиск требований и рекомендаций по ключевым словам или атрибутам (например, поиск требований в области эксплуатации объектов строительства);
- мгновенное извлечение всех требований из базы НТД, применимых к конкретному объекту (например, получение требований по проектированию железобетонных настилов или металлических ферм);
- обнаружение и предотвращение возможных противоречий в требованиях НТД (например, противоречие между требованиями разных НТД);
- однозначная интерпретация требований НТД (формальное представление требований устраняет субъективность в их трактовке);
- автоматизация процессов проверки проектной документации (при помощи механизмов проверок на соответствие требованиям НТД);
- повышение эффективности процессов проектирования (проверка соответствия проектных решений требованиям НТД на ранних стадиях проектирования).
Для интеграции формируемых ЦНТД в общую цифровую информационную среду необходимо удовлетворение следующих требований:
- ЦНТД должны быть разработаны с использованием открытого формата представления данных;
- формат представления ЦНТД должен иметь возможность хранить текстовые, графические, табличные данные и программные правила проверки;
- формируемые ЦНТД должны содержать положения, соответствующие определенному набору логических единиц;
- ЦНТД должны иметь возможность представления данных в читаемом человеком виде.
Всем указанным требованиям удовлетворяет формат представления данных ЦНТД в формате XML [2-5], к тому же предусмотренный в качестве основного формата в Межведомственной системе электронного документооборота.
При формализации положений ЦНТД следует выделять отдельные логические единицы в его структуре (табл. 1).
Таблица 1.
Логические единицы ЦНТД
|
Логическая единица положения ЦНТД |
Описание |
Примеры |
Формат описания данных |
|
Сущность |
Положение нормативно-технического документа, определяющее какое-либо понятие либо объект (элемент) |
Строительная конструкция: Часть сооружения, выполняющая определенные функции несущих или ограждающих конструкций или являющаяся декоративным элементом [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 2.1.13] |
XML |
|
Контроль качества: Деятельность, направленная на обеспечение качества производимых работ путем контроля соответствия выполняемых работ и применяемых материалов, изделий и конструкций требованиям проектной документации, норм и правил [ГОСТ Р 58033-2017 Здания и сооружения. Словарь. Часть 1 Общие термины, п. 7.1.28] |
|||
|
Требование |
Положение нормативно-технического документа, формирующее характеристики сущности |
Геометрические размеры конструкций на стадии их монтажа и эксплуатации не должны отличаться от их проектных значений более чем на величину допусков, указанных в действующих нормативных документах [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 8.4]. |
XML, SVG, MathML, RuleML |
|
Правило |
Положение нормативно-технического документа, регламентирующее действия над сущностями |
При проведении расчетов по оценке технического состояния строительного объекта нагрузки и климатические воздействия должны соответствовать фактическим расчетным ситуациям [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 13.15] |
XML, SVG, MathML, язык описания алгоритмов |
|
Ограничение |
Положение нормативно-технического документа, вводящее границы применения сущности |
Контролю подлежат материалы, изделия и конструкции на всех этапах их создания и применения, в том числе: - при выполнении изыскательских работ; - при проектировании; - при изготовлении материалов, изделий и конструкций; - на стадии возведения строительных объектов; - на стадии эксплуатации и ремонта строительных объектов [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 12.2] |
XML, SVG, MathML, язык описания алгоритмов |
|
Примечание |
Положение нормативно-технического документа, содержащее информацию, поясняющую суть других положений, а также содержащее какие-либо примеры |
При соответствующем обосновании сроки службы отдельных несущих и ограждающих конструкций могут быть приняты отличными от сроков службы сооружения в целом. [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 4.3] |
XML, SVG, MathML |
Формирование ЦНТД представляет собой последовательный процесс, включающий следующие действия:
- Декомпозиция положений существующих НТД или формулирование новых положений согласно логическим единицам.
- Определение типов элементов и атрибутов с использованием перечня типов элементов и атрибутов схемы данных IFC и кодов классов Классификатора строительной информации (КСИ).
- Формализация положений ЦНТД:
3.1. Перевод текстовых данных в формат XML.
3.2. Перевод графических данных в формат SVG.
3.3. Перевод математических формул и выражений в формат MathML.
3.4. Формализация требований и правил ЦНТД в виде программ проверки на языке описания алгоритмов с использованием перечня типов элементов и атрибутов схемы данных IFC (для обеспечения интеграции с существующими программными средствами проектирования) и кодов классов Классификатора строительной информации (КСИ) в целях верификации ИМ ОКС.
4. Формирование ЦНТД в соответствии со схемой данных XML Schema.
Если говорить о применимости цифровых стандартов в строительной отрасли, то принципиально их назначение можно разделить на две части. Первая касается их применения в привычном человекочитаемом формате, но с применением цифрового инструментария, позволяющего проводить анализ положений НТД, производить выявление нормативных коллизий, выявление дефицита или избыточности требований. Данная часть ЦНТД представляет собой непосредственно теоретическую основу положений НТД, представленную в машиночитаемом виде. Вторая часть касается непосредственно цифровых информационных моделей. Здесь имеет место быть интеграция с программным обеспечением, реализующим принципы информационного моделирования, в виде базы требований по проектированию, системы поддержки принятия решений и автоматизированных проверок ЦИМ на соответствие требованиям НТД. Данная часть ЦНТД формируется на основе теоретической части положений ЦНТД с использованием языка описания алгоритмов (рис. 1).
Рис. 1. Методика формирования правил проверки
Такой подход позволит создать единую стандартизированную среду, где нормативы не будут организовываться на основе составленных документов, а будут привязаны к объектам и могут быть сгруппированы и перегруппированы в соответствии с конкретными задачами, что соотносится с переходом от предписывающего и целевого методов строительного нормирования к параметрическому методу.
Заключение
Таким образом, авторами разработана методика формирования системы автоматизированного нормативно-технического сопровождения жизненного цикла объектов капитального строительства на основе цифровых нормативно-технических документов (ЦНТД). В ходе исследования сформулированы технические и технологические предпосылки возможности существенного увеличения эффективности процессов управления жизненным циклом объектов капитального строительства посредством цифровизации технических требований.
1. Шалаев А. Стандарт из настольной книги должен превратиться в реальный инструмент // Машиночитаемые стандарты: перспективы применения в промышленности: Материалы онлайн-конференции, 25 февраля 2021 г. / Подкомитет «Умные (SMART) стандарты», ТК/МТК-22 «Информационные технологии». - 2021. - С. 5-7. - URL: http://www.rgtr.ru/data/events/2021/маш_стандарты_25.02.2021/МАШСТАНДАРТЫ_отчет_буклет.pdf (дата обращения: 27.08.2023).
2. ISO 23387:2020Building information modelling (BIM) - Data templates for construction objects used in the life cycle of built assets - Concepts and principles.
3. Commission delegated regulation (EU) No 157/2014 of 30 October 2013 on the conditions for making a declaration of performance on construction products available on a website [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014R0157&from=EN (дата обращения: 27.08.2023).
4. Smart CE Marking for construction products. CEN workshop agreement [Электронный ресурс]. Режим доступа: ftp://ftp.cencenelec.eu/ CWA/CEN/CWA_17316_E.pdf. Дата обращения: 10.07.2021.
5. ISO strategy 2030 / International Organization for Standardization: Switzerland, 2021. - URL: https://www.iso.org/files/live/sites/isoorg/files/store/en/PUB100364.pdf (дата обращения: 27.08.2023).
6. Каган П.Б., Бабушкин Е.С. Перспективы применения цифровых стандартов в строительстве // СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО № 2 (46)’2023, DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2023_2_106.
7. Tamer El-Diraby. Beyond e-permitting: Framing the Business Case for Automated Rule Checking in AEC in the Era of Big Data. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.buildingsmart.org/wp-content/uploads/2020/06/buildingSMART-RR-TR1012-Framing-the-Business-Case-for-Automated-Rule-Checking-v1.1-Final-Dec-2019.pdf (дата обращения: 27.08.2023).
8. Четыркина, Н. Ю. Перспективы применения смарт-стандартов на промышленном предприятии / Н. Ю. Четыркина, Е. Д. Стародубцева // Общество: политика, экономика, право. - 2022. - № 5. - С. 60-65.
