BIM (Building Information Modeling) poate fi considerat ca o tranzitie marcanta in practica proiectarii. Spre deosebire de CADD (Computer-Aided Design and Drafting), care, in esenta, doar automatizeaza aspectele traditionale ale producerii desenelor, BIM reprezinta o schimbare fundamentala.
Prin generarea, partial automatizata, a modelelor cladirilor la nivel de detalii de executie, BIM redistribuie alocarea efortului, punand accentul pe designul conceptual. Alte beneficii directe includ metode mai usoare care garanteaza consecventa in planuri si rapoarte, automatizand verificarea interferentelor spatiale intre sisteme, BIM constituind o baza solida pentru interconectarea aplicatiilor de analiza/simulare/cost si imbogatirea vizualizarii si comunicarii la toate scarile si fazele proiectului.
In 1452 arhitectul renascentist Leon Battista Alberti face distinctie in lucrarea sa „De re aedificatoria” intre „design” si „constructie”, afirmand ca esenta designului se afla in procesul de gandire, asociat cu traducerea acestuia in linii pe hartie. Scopul sau era sa diferentieze procesul intelectual al proiectarii si mestesugul constructiei.
Inaintea sa, in primul secol dinaintea erei noastre, arhitectul roman Vitruvius „vorbeste” in „De architectura”, despre valoarea intrinseca a folosirii de planuri, elevatii si perspective pentru a comunica un design.
De-a lungul istoriei arhitecturii, desenul a fost modul dominant de reprezentare. Amploarea acestei traditii, onorate de-a lungul timpului, este evidenta si mai tarziu in modul in care computerele au fost adoptate in proiectare, pe post de CADD – Computer Aided Design and Drafting (proiectare si desenare asistata de calculator). Datorita acestei istorii, BIM (modelul informational al cladirii) este revolutionar in sensul ca transforma reprezentarea arhitecturala prin inlocuirea desenelor cu modele virtuale 3D ale cladirii. Astfel, BIM modifica modul in care este construita reprezentarea, schimband, in mod fundamental, sistemul vechi de tip „linie cu linie” si tot procesul de gandire asociat acestuia.
Invatarea folosirii instrumentelor BIM este doar primul pas, care conduce mai departe la modul in care conceptele de design sunt generate, rafinate si evaluate. Aceste schimbari sugereaza o regandire majora a gradului in care proiectele sunt generate conceptual in mintea proiectantului si reprezentate in exterior, sunt rezultatul unui dialog intre proiectanti si reprezentarile lor externe, sau rezulta dintr-un set de planuri si documente ce creeaza un esafodaj pentru diferitele specialitati in timpul procesului de proiectare – sau toate trei. Ideea este ca, odata cu reprezentarea, este transformata si activitatea intelectuala curenta.
O schimbare in reprezentare este, in final, doar un mijloc de atingere a unui scop, in acest caz, dezvoltarea si realizarea unui proiect.
Este BIM capabil sa faciliteze un design sustenabil?
Poate oferi metode de constructie mai eficiente?
Poate sustine un design de inalta calitate?
Acestea sunt cateva din intrebarile principale la care articolul de fata incearca sa raspunda.
Proiectarea, desi adesea nu este in mod adecvat gandita astfel, este un efort de echipa, efort care cuprinde investitorul, arhitectul si inginerii de specialitate si, cu o tot mai mare recunoastere, pe cei implicati in fabricarea si executarea proiectului. Realizarea unui proiect implica un nivel considerabil de coordonare si colaborare.
Coordonarea si colaborarea implica mai multe nivele de comunicare. La un nivel, inseamna comunicare intre oameni referitor la valoare, intentie, context si proceduri. La un alt nivel, implica reprezentari ale unor diverse programe si nevoia schimbului de date intre aceste programe. Diferiti membri ai echipei de proiectare folosesc instrumente digitale diferite, specifice muncii fiecaruia. BIM favorizeaza, in mod semnificativ, aceste aspecte. Modelele 3D care constituie baza BIM furnizeaza o imbunatatire majora a comunicarii informatiei spatiale intre oameni. Modele 3D ce nu sunt constituite din elemente ortogonale pot fi reprezentate doar in mod aproximativ prin proiectii plane 2D.
Practica curenta a ajuns sa depinda pentru elementele complexe de corectiile realizate pe santier, deoarece reprezentarea bazata pe hartie este, in mod fundamental, inadecvata. Aceste probleme sunt eliminate cu modelarea virtuala 3D a sistemelor proiectului. Oricine poate vedea cu usurinta modul in care activitatea sa relationeaza cu a celorlalti.
La nivelul schimbului de date, modelul constructiei, datorita lizibilitatii si codificarii explicite a masinii, suporta transferarea automata a datelor, imbunatatind disponibilitatea informatiei de proiectare pentru ceilalti utilizatori de-a lungul proceselor de proiectare si constructie de mai tarziu. Desi, deocamdata, acest deziderat nu este in mod adecvat atins, exista potentialul ca el sa fie realizat prin utilizarea BIM.
Aceste noi posibilitati de comunicare creeaza oportunitatea imbunatatirii produsului proiectantilor. Ele permit, teoretic, comunicarea cu programele de analiza si simulare, care ofera informatii in timp real pe parcursul procesului de proiectare.
Colaborarea din timp cu fabricantii prin intermediul modelelor cladirii extinde nivelul de coordonare in faza de constructie. Aceste schimbari sunt doar la inceput, dar chiar si la acest stadiu incipient, BIM redistribuie timpul si efortul cheltuit de proiectanti in diferitele faze de proiectare.
BIM SI PROIECTAREA STRUCTURILOR
Aspectele principale ale BIM in procesul de proiectare
Cei doi piloni tehnologici care stau la baza sistemului informatic al constructiei (BIM) – instrumentele de proiectare parametrica si interoperabilitatea – impreuna cu diversitatea tot mai mare de instrumente BIM cu functiuni specifice, ofera, chiar si in cadrul practicilor de proiectare traditionale, o serie de perfectionari ale procesului de proiectare si imbunatatiri ale informatiei. Aceste beneficii se regasesc in toate fazele proiectarii.
Unele dintre utilizarile mai noi ale BIM asteapta inca sa fie puse in valoare dar, deja, cateva directii de dezvoltare au evoluat destul pentru a demonstra beneficii semnificative. Rolul procesului de proiectare poate fi privit din diferite perspective, care se pot aplica, mai mult sau mai putin, diverselor proiecte, in functie de nivelul lor de dezvoltare informationala.
Un prim aspect se refera la proiectarea conceptuala, asa cum este ea perceputa in mod uzual. Importanta si refocalizarea pe proiectarea conceptuala este foarte bine ilustrata de curbele MacLeamy (fig. 1). Proiectul conceptual determina parametrii principali pe baza carora se va dezvolta proiectul in fazele ulterioare, in termeni de volumetrie, structura, partitionare spatiala generala, abordarea criteriilor si constrangerilor de mediu si raspunsul la conditiile locale si de amplasament. Proiectul conceptual este partea cea mai creativa a activitatii de proiectare si aduce in atentie toate aspectele proiectului, in termeni de functiune, cost, metode si materiale de constructie, impact asupra mediului, consideratii culturale si estetice, si multe altele. Pe parcursul sau se activeaza si se pune in valoare intregul bagaj de cunostinte si de experienta al membrilor echipei de proiectare.
Un al doilea aspect priveste folosirea BIM pentru conceperea si analiza sistemelor constructiei. Analiza semnifica, in acest caz, operatiile de simulare si masurare a fluctuatiilor parametrilor fizici care sunt de asteptat de la constructia reala. Ea acopera multe aspecte functionale ale comportarii constructiei, cum ar fi integritatea structurala, controlul temperaturii, ventilatiei si fluxurilor de aer, iluminatul, circulatia pietonilor, acustica, distributia si consumul de energie, alimentarea cu apa si evacuarea gunoiului, toate fiind afectate de factori externi variabili. Simularile si evaluarile sunt realizate de specialistii din echipa de proiectare folosind modele de analiza detaliate cu date tehnice de intrare specifice. Acest aspect se refera la colaborarea intre diferitele profesii implicate, sustinuta de interoperabilitatea solutiilor software utilizate de acestea. Se genereaza, astfel, configuratii de specialitate care sunt folosite pentru a planifica si coordona diferitele sisteme. Colaborarea se intinde de la proiectul conceptual si pana la modelarea la nivel de detalii de executie.
Al treilea aspect este cel clasic, privitor la folosirea BIM pentru dezvoltarea informatiilor despre constructie la nivel de detalii de executie. Programele de modelare a constructiei includ reguli de pozitionare si alcatuire care pot accelera generarea documentatiei de executie in formate standard sau predefinite. Acest lucru ofera atat avantajul scurtarii procesului de generare cat si al cresterii calitatii documentelor generate.
Modelarea constructiei este avantajul principal al uneltelor de generare BIM actuale. In prezent, principalul produs al acestei faze sunt planurile de detalii de executie, dar acest aspect urmeaza sa se schimbe in viitor, pe masura ce modelul cladirii va servi ca baza legala pentru documentatia de executie. Acest ultim aspect implica integrarea fazelor de proiectare si de constructie. La un nivel mai evident, acestea se aplica deja proceselor de constructie conventionale, bine integrate, de tip design-build, facilitand executia rapida si eficienta a constructiei dupa proiectare, sau chiar in paralel cu aceasta. Aceasta faza rezolva de asemenea generarea datelor necesare fabricarii. La un nivel si mai ambitios, acesta implica si rezolvarea procedurilor de fabricare nestandardizate, pornind de la modele detaliate proiectate cu atentie, care suporta ceea ce inginerii mecanici numesc „proiect de fabricatie”.
Transformarea livrabilelor prin folosirea BIM
Complexitatea si ritmul rapid de dezvoltare al proiectelor actuale ridica provocari pentru industria constructiilor, care cauta abordari noi, inovative, cu privire la livrarea proiectelor. BIM a luat nastere ca un proces de inalt nivel tehnic, o metoda de transformare a procesului de proiectare care poate raspunde unor asemenea provocari.
Metodologia BIM permite investitorilor, consultantilor si antreprenorilor sa vizualizeze si sa inteleaga evolutia proiectului si problemele de coordonare intr-un mod care nu era posibil inainte. Este transformat chiar modul in care lantul de furnizori – parteneri colaboreaza pentru a imbunatati designul si procesul de constructie, prin identificare si eliminarea din timp a problemelor. Aceasta conduce la reducerea costului si a timpului de executie si ajuta proiectele cu ritm rapid de desfasurare sa evite intarzieri costisitoare. In plus, fata de beneficiile asociate proceselor de proiectare si executie, baza de date digitala asociata BIM, ofera potentialul imbunatatirii managementului si mentenantei obiectivelor construite mult timp dupa inceperea exploatarii.
Pe masura ce interesul pentru BIM continua sa creasca printre ingineri, arhitecti si antreprenori, atentia este concentrata, in principal, pe beneficiile la nivelul livrabilelor proiectelor bazate pe BIM, asociate cu coordonarea multidisciplinara a sistemelor si identificarea si eliminarea interferentelor dintre discipline. Desi aceasta coordonare este impresionanta, livrabilele bazate pe BIM au potentialul sa influenteze pozitiv multe alte aspecte de-a lungul procesului de livrare. O privire holistica asupra BIM va scoate la iveala multe alte aspecte valoroase.
Din perspectiva inginerului structurist, abordarea clasica a proiectarii s-a bazat din greu pe generarea de modele analitice sofisticate pentru a descrie sistemul structural al unei cladiri. Aceste sisteme analitice sunt transformate in desene, pentru a fi distribuite mai departe in fluxul de generare al proiectului.
In prezent, deoarece desenele si modelele analitice nu sunt conectate, este necesar foarte mult timp si efort pentru ca modificarile asupra modelului analitic sa fie reflectate consecvent in desene si vice-versa. Aceasta deconectare este legendara pentru contributia sa la numarul de erori si scapari prezente in produsul finit al proiectarii de astazi, si anume in desenele 2D.
Fiind un proces centrat pe o baza de date, livrabilele bazate pe BIM constau intr-o reprezentare digitala coerenta a modelului structural, care este utilizat apoi pentru a genera desenele necesare. Desenele sunt extrase direct din BIM si sunt adnotate pentru a corespunde diferitelor cerinte specifice. Producerea acestor documente nu este realizata independent de model, ci desenele sunt efectiv conectate cu modelul. Astfel, dimensiunile elementelor, cotele si celelalte detalii reflecta exact ceea ce este modelat. Potentialul de eroare sau omisiune este astfel foarte redus.
In mod similar, o legatura intre BIM si modelul analitic poate fi folosita pentru a intari integritatea acelui proces. In plus fata de imbunatatirea integritatii datelor, o astfel de legatura ar mari eficienta proceselor de design si analiza. Din aceste motive, este important sa fie stabilite legaturi robuste intre pachetele de programe analitice si platformele BIM. In prezent, acest aspect necesita o atentie sporita din partea producatorilor de programe.
Desi interconectarea s-a imbunatatit, ea nu este inca la nivelul pe care ni-l dorim in privinta simplicitatii si robustetii. In orice caz, in ciuda faptului ca mai sunt progrese de facut legate de acest aspect, experienta ne arata ca avantajele rezultate din existenta unui model structural al carui design sa poata fi revizuit, constituie pentru echipa de proiectare un argument puternic pentru a produce livrabile folosind metodologia BIM.
Aceste noi relatii intre date si desene, intre date si analize, pot si trebuie sa fie folosite pentru a reduce numarul erorilor, al inconsecventelor si al neclaritatilor din desenele care sunt produse de inginerul structurist pentru a fi transmise restului echipei de proiectare. Un asemenea aspect este extrem de semnificativ atunci cand luam in considerare faptul ca fiecare disciplina din proiect se confrunta cu probleme similare cand lucreaza cu metoda de proiectare traditionala, centrata pe documente 2D.
Spre deosebire de abordarea traditionala, centrata pe desene, participantii la un proiect BIM pot accesa diverse modele digitale oricand de-a lungul procesului de proiectare, fara sa fie nevoiti sa astepte producerea si livrarea desenelor pe hartie. Aceasta inseamna ca o viziune multidisciplinara asupra proiectului poate fi impartita cu toti participantii, incepand din primele faze de proiectare si continuand pe tot parcursul proiectarii si executiei.
Experienta demonstreaza ca lucrul in acest mod produce rezultate remarcabile, care nu ar fi posibile folosind doar traditionalele desene. Abordarea BIM va aduce un nivel mai ridicat de colaborare intre participantii la proiect, o mai buna intelegere a proiectului prin vizualizare si abilitatea de a lua decizii si de a efectua schimbari asupra proiectului in timp real. Luand in considerare doar acesti doi factori, se pot obtine reduceri substantiale ale cererilor de informare suplimentara (RFI) si ale modificarilor din timpul executiei care, la randul lor, vor conduce la optimizarea graficului de executie si la un mai bun control al costurilor.
Vechiul cliseu „o imagine valoreaza mai mult decat o mie de cuvinte” suna foarte adevarat, pe masura ce noile sedinte de coordonare si revizuire a designului de inalt nivel tehnic, sunt orchestrate in jurul modelelor digitale. Cand elementele de arhitectura, structura si instalatii sunt reunite intr-o singura interfata, echipa de proiectare are posibilitatea de a inova mai eficient.
Problemele care deveneau cunoscute doar pe santier pot fi acum rezolvate din timp in faza de proiectare, acolo unde schimbarile si imbunatatirile pot fi administrate mult mai economic. Potentialul unei astfel de colaborari pentru detectarea interferentelor dintre componentele diferitelor discipline, inainte chiar de a produce si distribui desene, este intr-adevar impresionant.
Modelul structural joaca un rol central in tot acest proces. Cele mai eficiente sedinte de coordonare si revizuire au loc atunci cand modelele arhitecturale, structurale si de instalatii sunt disponibile pentru a fi combinate intr-un singur model virtual. Cu cat participa mai putine discipline, cu atat efortul de colaborare si coordonare este mai putin eficient. Cand este condus corect, acest proces furnizeaza rezultate inovatoare prin detectia precoce, reducand problemele descoperite pe santier in momentul cel mai costisitor pentru remediere.
Este important sa notam ca, desi acest proces de revizuire digitala a designului este robust, el nu inlocuieste procesele traditionale de control al calitatii folosite in proiect de consultantii si antreprenorii participanti.
Acolo unde este posibil, in timpul fazei de proiectare, este bine ca antreprenorul sa participe la procesul de analiza si revizuire a modelului digital, pentru a ajuta la imbunatatirea constructabilitatii de ansamblu a proiectului. O astfel de participare se va dovedi valoroasa in evolutia designului modelelor BIM pentru a deveni modele relevante pentru executie, care pot fi folosite mai tarziu de catre antreprenor.
Folosirea BIM in proiect va permite dezvoltarea de modele 4D, care incorporeaza elemente de timp si grafice de executie in modelele BIM 3D existente. Aceste modele 4D vor extinde valoarea modelelor 3D si a instrumentelor de planificare a executiei, prin imbunatatirea intelegerii si a colaborarii intre toti participantii la proiect. Prin posibilitatea analizarii scenariilor de tip „ce-ar fi daca” pentru a testa si imbunatati designul, cateva dintre caracteristicile cheie asociate acestor modele vor imbunatati organizarea de santier.
Simularea conflictelor la montaj, a interferentelor din design si managementul fluxurilor de lucru pot fi efectuate inainte ca executia sa inceapa pe santier. Etapele de executie pot fi simulate, pentru ca decizii rapide si eficiente sa poata fi luate de catre antreprenor, echipa de proiectare sau investitor. Etapele de executie pot fi prezentate continuu, pentru o vedere de ansamblu, sau se pot prezenta pas cu pas pentru a analiza proiectul in anumite faze din timp, corelate cu evolutia reala a executiei. Deseori, aceste simulari pot imbunatati dramatic comunicarea si intelegerea procesului de constructie de catre investitorii proiectului.
Deoarece intr-un proiect BIM, modelele de baza sunt prin natura lor digitale, fiecare componenta din model poate contine o bogata asociere de date despre propriile atribute precum dimensiune, greutate, proprietatile materialului, cost, specificatii, diagrame de instalare, proceduri si grafice de mentenanta etc.
BIM poate oferi bazele crearii unui model de management al obiectivului spre folosinta utilizatorului de mai tarziu. Modelul de management al obiectivului poate fi derivat din modelul de design furnizat de consultantii proiectului. Atributele unui astfel de model vor evolua ca un subset de informatii folositoare pentru managementul obiectivului. Identificarea din timp a cerintelor legate de managementul obiectivului, va ajuta, de asemenea, la alcatuirea specificatiilor si cerintelor pentru modelele de design.
Privite holistic, devine evident ca proiectele bazate pe BIM ofera multe potentiale avantaje. Pentru a le capitaliza este necesar sa se abordeze metoda BIM inca din fazele incipiente ale proiectului, sa se coopteze principalii consultanti si antreprenori in echipa de proiectare si sa se asigure ca documentele contractuale si obiectivele proiectului BIM sunt bine definite si intelese.
(Va urma)
…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 83 – iulie 2012, pag. 12
Autor:
ing. Florin VOICA – Senior Project Manager SC POPP & ASOCIATII SRL
Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Lasă un răspuns