DESIGN AND MODELING

Use of Building Information Modeling systems to enhance occupational safety in construction

Authors

  • Vladimir Yu. Malkin Dahl Lugansk State University, 388030, Lugansk, Kirova Street, 22
  • Alexander T. Pavlenko Dahl Lugansk State University, 388030, Lugansk, Kirova Street, 22
  • Alexander V. Krasnogrudov Dahl Lugansk State University, 388030, Lugansk, Kirova Street, 22

How to cite

GOST Malkin V. Y., Pavlenko A. T., Krasnogrudov A. V. Use of Building Information Modeling systems to enhance occupational safety in construction // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 8. P. 98-108.
APA Malkin, V. Y., Pavlenko, A. T. & Krasnogrudov, A. V. (2025). Use of Building Information Modeling systems to enhance occupational safety in construction. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(8), 98-108.

Abstract

The article examines the impact of Building Information Modeling(BIM) systems on reducing occupational injuries in construction and sets the objective as obtaining quantitative estimates of the effectiveness of proactive risk management based on 3D/4D modeling. Using an empirical base of 68 capital construction projects in the Russian Federation(2018-2023), divided into control(traditional 2D approaches, n=34) and experimental groups(full-cycle BIM implementation, n=34), aggregate safety indicators were compared: LTIFR per 1 million person-hours and TRIR per 200 thousand person-hours; additionally, severe and fatal cases, the influence of model level of development(LOD), and the effect of 4D planning for high-risk work were examined. The methodology includes normalization by labor input, correlation-regression analysis of the relationship between the depth of BIM implementation and incident dynamics, and a case-based evaluation of the effectiveness of automated model checks in Autodesk Revit/Navisworks, Renga, and Solibri software. The results show statistically significant reductions in LTIFR by 29.45% and TRIR by 31.16% when transitioning to BIM, with severe and fatal cases decreasing by more than 55% and 59%, respectively; the effectiveness of preemptive identification of critical risks at the design stage increases two- to threefold, especially for intersections of crane operating zones, evacuation routes, and edge protection at height. A positive but nonlinear dependence of the safety effect on LOD is identified: the cost-benefit optimum is achieved at LOD 350, while further detailing to LOD 400 yields diminishing returns. Integration of the work schedule with the model(4D) reduces incident frequency during erection/dismantling of tower cranes and other dynamically hazardous operations by 60–73% due to sequence visualization, spatiotemporal coordination, and the prior elimination of clashes. A multifactor model explains about 65% of the variation in TRIR by factors of BIM application depth, with the largest contributions from 4D planning and the scope of automated checks. It is concluded that embedding occupational safety requirements into BIM processes and prioritizing LOD 350 and 4D is appropriate to maximize impact, with prospects for coupling with IoT, AI analytics, and AR/VR for immersive inductions.

Keywords

BIM occupational safety 4D modeling LOD 350 construction site

References

Бакрунов Ю.О. Проблемы безопасности труда в строительной отрасли и пути их решения при помощи современных методов информационного моделирования// Строительство и архитектура. 2022. Т. 10. № 3. С. 56-60.

Галкина Н.И., Чубков И.В., Гурова О.С. Применение информационного моделирования при проектировании инженерных систем зданий// Актуальные проблемы науки и техники 2021: мат. Всерос.(национ.) науч.-прак. конф. Ростов н/Дону, 2021. С. 291-293.

Глуханов А.С., Молочникова Д.А. Применение информационного моделирования при проектировании и строительстве промышленных зданий с целью повышения их безопасности// Безопасность в строительстве: мат. V Всерос. науч.-прак. конф. с межд. участ. СПб., 2021. С. 102-112.

Горбунова О.В., Нам Г.Е., Падерно П.И. Математическая модель процесса мониторинга безопасности труда на предприятиях строительной отрасли с применением технологии информационного моделирования// XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2023. Т. 12. № 4(64). С. 229-238.

Диденко Л.М., Берчатова Е.А., Клименко А.А. Организация системы информации по охране труда на реконструируемых объектах// Вестник Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. 2012. № 11(176). С. 34-40.

Жидко Е.А., Грекова Е.А., Дорош Н.В. Применение BIM для обеспечения безопасности на стройплощадке// Перспективные аспекты моделирования систем и процессов: мат Всерос. науч.-прак. конф. Воронеж, 2023. С. 304-312.

Лисов Д.В., Шарманов В.В., Мительский К.А., Костерин В.А. Моделирование безопасных условий труда при строительстве многофункционального торгового центра// Мат. конкурса науч.-исслед. работ(Конкурс НИР) 2024 г.: молод. прогр. 28 Межд. специал. выставки-форума. М., 2025. С. 128-131.

Муминова С.Р. Основные характеристики технологии информационного моделирования зданий// Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании. Научное издание. М.: Московский государственный строительный университет, 2012. С. 694-696.

Нам Г.Е., Георгиади В.В. Возможности информационного моделирования, внедренного в систему управления охраной труда// Безопасность в строительстве: мат. IV Всерос. науч.-прак. конф. с межд. участ. 2019. С. 233-238.

Петров К.С., Льянов Д.Р., Радчук Г.А., Арцишевский М.Д. Преимущество использования технологии информационного моделирования в условиях современного строительства// БСТ: Бюллетень строительной техники. 2019. № 7(1019). С. 60-61.

Реснянский Д.С. Решение задач безопасности промышленных объектов на основе информационно математического моделирования: дис.... канд. техн. наук. Владивосток, 2000.

Романов И.Р., Киселева О.А. Основные преимущества систем информационного моделирования зданий с использованием систем автоматизированного проектирования// Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений: тез. док. VIII Межд. симп. 2023. С. 102-103.

Смоляк Д.С., Пулко Т.А. Информационная безопасность систем автоматизации зданий// Технические средства защиты информации. тезисы докладов XV Белорус.-рос. науч.-прак. конф. Минск, 2017. С. 72-73.

Солодянкина Е.А., Беляев А.Н. Реализация безопасности труда в BIM модели проектных работ// Общество. Наука. Инновации(НПК 2020): мат. XX Всерос. науч.-прак. конф. В 2 т. Киров, 2020. С. 353-355.

Субботина Н.А., Нам Г.Е., Георгиади В.В. BIM моделирование как инструмент внедрения принципов OHS в строительство// BIM моделирование в задачах строительства и архитектуры: мат. II Межд. науч.-прак. конф. 2019. С. 91-95.

Issue

Section

DESIGN AND MODELING

Metrics

298 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.