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GESTÃO DE CUSTOS INDUSTRIAIS BIM MODELAGEM 4D: GERENCIAMENTO DE CRONOGRAMA Faculdade de Minas 2 SUMÁRIO NOSSA HISTÓRIA .......................................................................................... 3 BIM (Building Information Modeling) ................................................................ 4 CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS DO BIM ................................................ 5 Modelagem da Informação da Construção ...................................................... 8 Legislação e Normatização: BIM ................................................................... 11 Qualidade do Modelo BIM ............................................................................. 12 Modelagem Paramétrica ................................................................................ 13 COMUNICAÇÃO E COLABORAÇÃO NO PROCESSO DE PROJETO ........ 16 Colaboração, Integração e IPD (Integrated Project Delivery) ........................ 17 Interoperabilidade .......................................................................................... 20 O IFC ............................................................................................................. 22 ORIGEM DO IFC ........................................................................................... 24 PROPRIEDADES DO MODELO IFC ............................................................. 25 EXEMPLO DE DEFINIÇÃO DE ENTIDADE IFC ........................................... 30 DESAFIOS NO USO DO IFC ........................................................................ 32 MODELAGEM BIM 4D .................................................................................. 32 CRONOGRAMA FÍSICO ............................................................................... 38 CRONOGRAMA INTEGRADO GANTT– PERT/com ..................................... 38 SEQUÊNCIA PARA CRIAÇÃO DO CRONOGRAMA INTEGRADO GANTT– PERT/CPM ............................................................................................................... 41 REFERÊNCIAS ............................................................................................. 47 Faculdade de Minas 3 NOSSA HISTÓRIA A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empresários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação e Pós- Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade oferecendo serviços educacionais em nível superior. A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a participação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber através do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. Faculdade de Minas 4 BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) Desde seu início até os dias atuais, a indústria da construção civil tem se baseado em representações e desenhos bidimensionais (2D) para definir e executar a sequência de atividades necessárias para a construção de uma edificação (EASTMAN et al., 2011). A partir dos desenhos e informações associadas a eles, documentos são gerados, assim como toda a estrutura que compõe um projeto. Para o sucesso de um projeto é de fundamental importância que as representações sejam perfeitamente compreendidas por todas as partes envolvidas na construção, já que é baseado nelas que o planejamento e a execução das atividades serão feitos. No entanto, as representações em 2D apresentam algumas deficiências. Dentre elas, a de dependerem basicamente da interpretação e abstração de quem as lê, já que são baseadas em linhas, arcos e outros elementos bidimensionais para representar um objeto que na verdade é tridimensional, como uma parede, por exemplo. Outro grande problema relacionado às representações em CAD (computer-aided design) 2D é que as informações geradas não podem ser interpretadas por computadores, não tendo, portanto, automação, que é um conceito extremamente importante para evitar erros e facilitar atualizações de projetos. Visando o aperfeiçoamento do processo de concepção de projeto, a indústria da construção tem buscado o auxilio tecnológico com a utilização de recursos computacionais que passaram a estar gradativamente disponíveis ao longo das últimas décadas. Tem se buscado uma melhor representação do espaço construído e uma melhor aplicação dos recursos computacionais na gestão de projetos, utilizando a Tecnologia da Informação (TI) para melhorar não somente a elaboração dos projetos, mas também a precisão das informações extraídas deles e o fluxo de informações entre as equipes envolvidas. Com os avanços trazidos pela computação, o advento do CAD e o surgimento de diversas ferramentas auxiliares, algumas tarefas repetitivas no processo de criação puderam ser automatizadas pelos projetistas. Entretanto, o modelo de criação Faculdade de Minas 5 no qual se baseia todo o projeto mudou pouco, ainda tendo como base representações bidimensionais que geram plantas, cortes, perspectivas e documentos independentes (KYMMELL, 2008). Isso ocorre em grande parte do mercado, que ainda desconhece e não utiliza o potencial da metodologia BIM. Para se atingir um grau de eficiência, padronização e qualidade compatível com outros setores, a construção civil precisa primeiramente mudar a forma como se pensa e elabora suas obras. Nesse sentido, o BIM surge como um dos conceitos mais revolucionários já criados no setor, pois rompe o modelo tradicional e propõe um modelo completamente novo e integrado que trará grandes benefícios. Segundo EASTMAN et al. (2011): O BIM representa uma grande mudança de paradigma que trará grande impacto e benefícios não apenas para a indústria da construção, mas para a sociedade como um todo, já que as obras são executadas com menor consumo de materiais, menos trabalho e menor custo. A modelagem de informação da construção muda completamente o processo de projeto e construção, saindo de uma realidade bidimensional para uma n- dimensional (ADDOR et al., 2010). Não se trata de um programa ou ferramenta, mas sim de uma metodologia que representa um grande potencial para reduzir erros decorrentes de trocas de informações e melhorar todas as etapas no ciclo de vida de um empreendimento. CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS DO BIM A modelagem de informação da construção consiste basicamente na elaboração de um modelo virtual que contém informações sobre os elementos que fazem parte da edificação. Aos elementos tridimensionais são associadas informações que vão desde a geometria até informações sobre os materiais, quantidades e outras mais. O modelo, depois de pronto, constitui-se em um Faculdade de Minas 6 verdadeiro banco de dados sobre a construção, tendo grande utilidade no planejamento, execução e manutenção de uma edificação. Na bibliografia disponível, as definições sobre BIM mudam pouco. As principais definições segundo autores e instituições ligadas ao setor da AEC são: "A modelagem de informações da construção é uma representação digital das características físicas e funcionais de uma instalação. Como tal, serve como um conhecimento compartilhado de recursos para obter informações sobre uma instalação, formando uma basesólida para as decisões desde o início do seu ciclo de vida em diante." National Institute of Building Sciences (NIBS, 2007). “BIM é uma tecnologia de modelagem e um grupo associado de processos para produção, comunicação e análise do modelo de construção.” (EASTMAN et al., 2011). “BIM é uma simulação do projeto que consiste em elementos 3D do modelo com links para todas as informações associadas ao planejamento, construção, operação e desativação de uma edificação.” (KYMMELL, 2008). “BIM é a construção virtual de uma edificação ou estrutura que contém objetos inteligentes em um único arquivo de origem e que, quando compartilhado entre os membros da equipe do projeto, aumenta e melhora a comunicação e colaboração.” (HARDIN, 2009) Uma grande diferença entre um projeto feito em BIM para um feito no modelo tradicional é que um modelo BIM constitui-se geralmente de um único arquivo que simula a construção real. O modelo contém todas as informações necessárias, de onde se pode extrair vistas, cortes e documentos sobre o projeto. Além disso, o modelo BIM pode ser alimentado de forma simultânea por todos os envolvidos no projeto, enquanto que no modelo tradicional isso ocorre de forma burocrática e lenta, passando de um projetista para o outro. Faculdade de Minas 7 O conceito de construção de um modelo virtual que simula o real é extremamente poderoso, pois abre um leque de possibilidades não antes possíveis aos projetistas e construtores. Dentre essas possibilidades estão: O modelo possibilita a extração de quantitativos de forma rápida e com maior precisão, aumentando a confiabilidade das estimativas de custo. Permite a análise e visualização de modificações no projeto e suas implicações, antes que elas sejam executadas. Permite a detecção de interferências de projetos de forma muito mais fácil e eficiente. Realização de testes e análises de desempenhos acústico, energético, dentre outros. Elaboração do planejamento 4D, permitindo aos construtores uma completa visualização da obra em todas as suas fases. A modelagem por objetos paramétricos e a interoperabilidade são as principais características de um modelo BIM. São conceitos extremamente importantes e que são a base dessa revolucionária metodologia. A modelagem paramétrica, como será vista mais adiante, trata-se da representação computacional através de parâmetros e atributos. Esse fato proporciona diversos dos benefícios do BIM para a construção civil, em especial a capacidade de atualizações automáticas, que é um dos grandes diferenciais em relação ao CAD 2D. Já o conceito de interoperabilidade está diretamente relacionado à troca de informações dentro do modelo. Com a adoção de um modelo único que é alimentado por todas as equipes envolvidas, se torna fundamental que nenhuma informação seja perdida, já que os softwares envolvidos são diferentes para cada equipe do projeto. Ao final, o processo de formação do modelo único alimentado pelos distintos softwares deve ser consistente, sem que haja perda de informações no caminho. Faculdade de Minas 8 MODELAGEM DA INFORMAÇÃO DA CONSTRUÇÃO A Modelagem da Informação da Construção ou Building Information Modeling - BIM - é uma inovação no setor da engenharia, arquitetura e construção, que promete trazer mudanças nos processos de gestão de obras e projetos, englobando todo o ciclo de vida dos empreendimentos. Essas mudanças nos processos que incluem etapas do ciclo de vida da edificação contemplam desde a concepção, a elaboração e o detalhamento dos projetos das diversas disciplinas envolvidas, como por exemplo, o arquitetônico e os complementares, o planejamento e o orçamento da obra, a execução da obra e a ocupação, considerando a manutenção, a operação e, por fim a demolição desta edificação, conforme figura 1. Figura 1 – Ciclo de Vida BIM Faculdade de Minas 9 Fonte: Adaptado de Rozenfeld e outros (2006), Librelotto (2009) e The Noum Project (2017) Santos, Antunes e Balbinot (2014) referem-se ao BIM como “um banco de dados unificado, onde quaisquer informações relacionadas ao edifício podem ser criadas ou extraídas” Ao considerar o modelo BIM como um banco de dados, pode-se dizer que em consequência disto este modelo necessita de gestão para estas informações, e, portanto, BIM é também um sistema de gestão das várias informações que estão integradas no modelo. (WONG; FAN, 2013) Para Wong e Fan (2013), apud NBIMS (2016), BIM pode ser considerado um produto porque é um modelo completo que descreve uma edificação e será entregue para um cliente. Outra definição proposta por eles é a de que BIM é um processo de projeto, visto que considera as diversas atividades que são realizadas e as equipes colaborativas envolvidas até que o modelo esteja completo para ser entregue. No livro Manual de BIM, há uma definição para processo BIM: “Processo que se apoia nas informações geradas por uma ferramenta de projeto BIM para análise, detalhamento para fabricação, estimativa de custos, cronograma, entre outros”. (EASTMAN et al., 2014) Para Rozenfeld e outros (2006), o termo processo caracteriza “um conjunto de atividades realizadas em uma sequência lógica com o objetivo de produzir um bem ou serviço que tem valor para um grupo específico de clientes”. No mesmo Manual de BIM, há uma definição interessante para o entendimento de BIM como uma ferramenta. Os autores definem que “ferramenta BIM” é um termo usado quando se faz referência aos aplicativos de manipulação dos modelos de construção, ou seja, quando se refere aos softwares BIM. A ideia recebe a complementação de que o termo pode ser ajustado para “ferramenta de projeto BIM”, indicando novamente os softwares BIM usados para fins projetuais. (EASTMAN et al., 2014) Faculdade de Minas 10 Rozenfeld e outros (2006) também definem o termo ferramenta, que para eles é um meio para descrever os sistemas de informações, ou seja, as ferramentas de informática, que por sua vez podem aumentar a eficácia do processo de desenvolvimento de um determinado produto. Com base nesta definição, não é interessante rotular BIM apenas como uma ferramenta, pois esta definição refere-se somente ao software de trabalho, enquanto que o conceito de BIM é mais amplo do que isso e considera o processo de trabalho como um todo. Existem várias definições sobre BIM, dos quais se destacam os sugeridos por Eastman e outros (2014, pg.13), que definem como BIM “uma tecnologia de modelagem e um conjunto associado de processos para produzir, comunicar e analisar modelos de construção”, e por AIA - The American Institute of Architects (2008), que considera BIM como uma representação digital das características físicas e funcionais de um projeto. O documento divulgado por AIA complementa que Building Information Modeling refere-se ao processo e às tecnologias usadas para criar um modelo. Existem diversos softwares ou plataformas tecnológicas que auxiliam no desenvolvimento do processo BIM e que permitirão a criação de um modelo 3D paramétrico. Este modelo, representado em três dimensões, é uma construção virtual do empreendimento e contém diversas informações incorporadas a ele. Este modelo paramétrico poderá ser aplicado às diferentes disciplinas envolvidas no processo de projeto. (KASSEM; AMORIM, 2015) Como exemplo de informações que existirão nestes modelos, pode-se citar a definição dos materiais que serão utilizados na obra, a extração das quantidades de cada um destes materiais, a compatibilização de projetos (hidráulico, elétrico, arquitetônico, estrutural...) e a solução de conflitos existentes neste modelo, entre outras. Faculdade de Minas 11 Com um modelo unificado 3D surgem alguns benefícios devido ao uso de BIM. Um deles é a integração dos diversos profissionais emtrabalhos colaborativos, já que o mesmo modelo será utilizado por todos os profissionais envolvidos no processo. Além disso, a adoção do BIM deve trazer benefícios para a elaboração de edificações mais sustentáveis, através da análise prévia e de questionamentos quanto aos materiais escolhidos e quanto ao uso de energia, por exemplo, além de ser um exercício social, com foco na colaboração entre as pessoas. LEGISLAÇÃO E NORMATIZAÇÃO: BIM No ano de 2016, foi proposto o Projeto de Lei nº 6619/2016, o qual determina a obrigatoriedade do sistema de modelagem da informação da construção (BIM) na elaboração de projetos executivos de obras e de serviços de engenharia contratados pelos órgãos e entidades da administração pública, por meio da alteração da redação do § 1º do artigo 7º da Lei 8.666. O projeto de lei atualmente foi encaminhado à Comissão de Finanças e Tributação da Câmara e aguarda deliberação. (CURADO, 2018). O Governo Federal instituiu por meio do Decreto Nº 9.377, de 17 de maio de 2018, a Estratégia Nacional de Disseminação do Building Information Modeling no Brasil – Estratégia BIM BR, visando promover a inovação na indústria da construção, por meio de um ambiente adequado ao investimento em BIM e sua difusão no País. Também foi estabelecido o Comitê Gestor da Estratégia BIM BR – CG-BIM, o qual deverá implementar a Estratégia BIM BR e gerenciar suas ações. O decreto estabelece nove objetivos da Estratégia BIM BR, dentre os quais, evidencia-se: a proposição de atos normativos que estabeleçam parâmetros para as compras e as contratações públicas com uso do BIM; o desenvolvimento de normas técnicas, guias e protocolos específicos para adoção do BIM e o desenvolvimento da Plataforma e da Biblioteca Nacional BIM. (BRASIL, 2018). Faculdade de Minas 12 No campo normativo, caracterizado no país pela ABNT, existe uma comissão de estudos voltados ao BIM, ABNT/CEE-134 Modelagem de Informação da Construção, estabelecida em 2010. Desde então, elaborou-se a ABNT NBR 15965, norma constituída por sete partes, das quais apenas quatro estão disponíveis, e uma adaptação da ISO12006 para utilização no Brasil. (KASSEM;AMORIM, 2015, CATELANI; SANTOS, 2016). Para Sakamori (2015), a dificuldade da falta de um padrão de nomenclatura para os elementos construtivos começa a ser superada com a introdução dessas novas Normas Brasileiras. QUALIDADE DO MODELO BIM Ao se trabalhar com BIM, uma questão relevante é a qualidade do modelo. Manzione (2013) afirma que a gestão do processo de projeto e a gestão do fluxo de informações são fundamentais e devem ser feitas para que o modelo apresente a qualidade esperada. Também constata que os diferentes usos do BIM irão requerer maior precisão e qualidade da modelagem. O Cooperative Research Center – CRC (2009) delimita que um modelo apresenta boa qualidade se atender a três critérios, sendo eles estar bem estruturado para a análise pretendida, conter todas as informações requeridas pelo contratante e ser passível de verificação. A coordenação das informações do modelo BIM é estabelecida por meio de desenhos da edificação que contém informações padronizadas embutidas, adicionadas pelos diversos projetistas durante o desenvolvimento do produto do empreendimento, garantindo qualidade e integridade ao modelo (CRESPO; RUSCHEL, 2007). Segundo Melhado e Pinto (2015), o processo que envolve modelos BIM deve apresentar um cuidado no controle de qualidade, principalmente nos aspectos relacionados à modelagem dos elementos, nomenclatura e interferências, Faculdade de Minas 13 pois erros de modelagem em sistemas que trabalham de forma integrado tendem a se propagar e comprometer o resultado do projeto. Um modelo BIM deve-se apresentar eficiente e eficaz, garantindo um processo de projeto de qualidade e de forma ágil. O autor entende como eficácia um modelo correto em suas dimensões e eficiência a produção no menor tempo possível (LEDO, 2016). Mattana e Librelotto (2017) destacam que para a obtenção de resultados mais precisos sobre os custos de uma edificação (seja custos de construção, manutenção ou operação) é imprescindível uma avaliação e controle de qualidade sobre o modelo BIM MODELAGEM PARAMÉTRICA A modelagem paramétrica é a base que suporta a metodologia BIM e uma das responsáveis pelos benefícios que o BIM proporciona à AEC. O conceito de modelagem por objetos paramétricos é antigo e foi utilizado em outras indústrias muito antes do que na construção civil. Ela é um requisito ao BIM e um dos fatores que define o que é e o que não é tecnologia BIM. A modelagem paramétrica é feita com base em objetos paramétricos, que são aqueles construídos através de parâmetros e regras. Ela não representa objetos com uma geometria fixa, mas sim através de propriedades e parâmetros definidos. Estes parâmetros podem ser relações entre diferentes objetos, o que permite que o sistema atualize de forma automática todo o projeto quando um objeto é modificado (EASTMAN et al., 2011). Essa automação permitida pela modelagem paramétrica é um dos grandes diferenciais que proporcionam inúmeras vantagens aos modelos BIM. Os parâmetros associados a um objeto podem ser valores ou simplesmente características. Eles definem o comportamento gráfico do objeto, bem como sua interação com outros objetos. Para tentar ilustrar melhor o conceito de objeto Faculdade de Minas 14 paramétrico, eis um exemplo: uma parede de alvenaria é modelada como um elemento composto de diversos blocos e argamassa. Em um modelo não paramétrico, essa alvenaria teria dimensões e propriedades fixas. Se quisermos aumentar o pé-direito do pavimento onde se encontra a parede, ela não mais tocará a laje superior, já que sua altura é fixa. Quando modelamos essa parede como um objeto paramétrico, podemos associar a ela a regra de que sempre esteja em contato com a laje superior, por exemplo, o que faz com que uma modificação no pé-direito gere automaticamente uma alteração na altura da parede, que se ajusta sem necessidade de intervenção humana. A automação, que é tão fundamental ao BIM, se deve principalmente à modelagem paramétrica, já que ela confere aos modelos uma enorme capacidade de atualização automática. A coordenação do modelo e de alterações se torna muito mais rápida e fácil com as atualizações automáticas que dependem dos parâmetros de um objeto. Em geral, os softwares trazem grupos de objetos que são chamados de famílias e possuem parâmetros similares de interação com outros objetos. Famílias comuns nos softwares modeladores em BIM são as paredes e escadas, por exemplo. A maioria dos softwares, além de ter famílias pré-definidas, permite também ao usuário a liberdade de criar suas famílias de objetos com parâmetros de acordo com as necessidades especificas do projeto, já que nem sempre os parâmetros dos objetos fornecidos pelos softwares atendem bem ao usuário. Por isso, é importante que o projetista crie novas famílias ou modifique as existentes, com o intuito de evitar problemas não previstos nas famílias pré-definidas existentes em cada software. Segundo EASTMAN et al. (2011), os objetos paramétricos podem ser classificados de três maneiras: Objetos que interagem com outros objetos e tem um comportamento paramétrico mais complexo, como por exemplo, paredes, pilares e lajes. Faculdade de Minas 15 Objetos que não interagem com outros e que não necessitam de modelagem paramétrica, como elementos fixos de portas e janelas, por exemplo. São mais facilmente criados e podem ser importados de outros programas. Objetos comerciais feitos por fabricantes para uso específico. Os objetos paramétricos têm como base a geometria e relações entre elementos, mas também precisam conter uma variedade de propriedades e informações sobre os elementosque o constituem. Essas informações podem ser interpretadas e utilizadas por outros aplicativos, formando dessa forma um verdadeiro banco de dados sobre todos os elementos que existem dentro do modelo. Quanto maior for a diversidade e qualidade das informações dos objetos, melhor será a qualidade do modelo, já que seu comportamento simulado se assemelhará ao comportamento da estrutura real. As informações podem ser acerca dos materiais, propriedades físicas, dimensões, fabricantes e outras mais. Em um modelo paramétrico, é possível a realização de análises diversas com grande precisão e em fases iniciais do projeto. Tudo depende das informações contidas nos objetos que integram o projeto. As análises fornecem aos construtores e projetistas uma poderosa ferramenta, já que o modelo pode ser avaliado em diferentes campos, como em relação ao desempenho acústico e energético, por exemplo. Isso fornece à equipe de projetistas a capacidade de realizar modificações no projeto de acordo com os resultados das análises feitas, possibilitando assim a melhoria do produto final. Como visto, um modelo em BIM é composto por uma grande quantidade de objetos paramétricos, que contém parâmetros e informações acerca dos elementos representados. Isso gera um grande banco de dados sobre toda a construção, mas também gera um modelo único denso que exige uma grande capacidade de memória e processamento dos computadores, já que em um modelo paramétrico as atualizações ocorrem de forma automática. Quando se altera um elemento, vários outros se ajustam automaticamente, o que exige grande capacidade de processamento dos computadores. Quanto maior for o modelo, maior será a potência Faculdade de Minas 16 exigida para rodá-lo, logicamente. Isso é um dos maiores problemas relacionados ao BIM: a exigência de máquinas poderosas e caras para rodar e analisar os modelos. COMUNICAÇÃO E COLABORAÇÃO NO PROCESSO DE PROJETO Um dos principais problemas no desenvolvimento de sistemas BIM está na falta de entendimento destes pelos profissionais da indústria da AEC. O BIM enquanto processo de trabalho envolve, sobretudo, a comunicação e a colaboração entre diferentes profissionais e empresas ligadas à AEC. Todavia, o que se observa é que poucas empresas e profissionais que utilizam ferramentas BIM buscam a padronização e a colaboração. Esta colocação é comprovada por Kiviniemi et al. (2008) que demonstram que muitos dos profissionais da AEC utilizam softwares BIM como ferramentas de CAD melhoradas, sem, contudo, mudarem os seus processos de trabalho, já consolidados. Esta tese, defendida pelos autores supracitados, é comprovada por uma pesquisa realizada nos países nórdicos que mostra que o principal motivador para o uso do BIM na atividade de projeto arquitetônico é a facilidade de geração de quantitativos (aproximadamente 23% dos arquitetos geram quantitativos a partir dos modelos BIM), seguido pela checagem de conflitos (cerca de 21%). A maioria das tarefas executadas pelos arquitetos nos aplicativos BIM se limita àquelas disponibilizadas internamente nos softwares utilizados, sendo pouco comum o uso de arquivo visando à interoperabilidade. Apenas 1/3 dos arquitetos que usam o BIM empregam arquivos no formato (IFC) (KIVINIEMI et al., 2008). Khemlani (2007) mostra, a partir de dados de uma pesquisa realizada pela AECbytes, que o mais importante critério na escolha do BIM é a habilidade de produzir documentos finais de construção, sem precisar de usar outras ferramentas complementares. A pesquisa aponta que questões relacionadas à integração, ao 4D e ao IFC são consideradas como pouco expressivas. Faculdade de Minas 17 Para Khemlani (2007), os principais critérios para a escolha de um software BIM são: capacidade de uma produção completa de documentação do edifício (sem necessitar de usar outros aplicativos); objetos inteligentes (que possibilitem uma relação associativa e conectiva com outros objetos); e, disponibilidade da biblioteca de objetos. Khemlani (2007) mostra que os arquitetos, muitas vezes, limitam as tarefas àquelas que podem ser executadas por um único aplicativo BIM. Tarefas colaborativas e capacidade de exportar e importar arquivos em formatos universais não são critérios significativos para a escolha de aplicativos BIM. Estas considerações mostram que o uso de aplicativos BIM ainda aparece como um evento fragmentado (TOBIN, 2008). Nesta interpretação, o desenvolvimento do projeto do edifício aparece como uma atividade fragmentada, estabelecida por produtos independentes produzidos por cada disciplina. Segundo TOBIN (2008), o quadro atual retrata o estágio inicial do BIM, denominado de BIM 1.0. Este se caracteriza por um franco crescimento e difusão do uso de modelos BIM, ainda pouco vinculados a um crescimento nos padrões de interoperabilidade entre os aplicativos. Nestes, as troca de dados ocorrem, muitas vezes, baseadas em elementos puramente geométricos. Mesmo assim, a habilidade e a confiabilidade na troca de dados entre diferentes aplicativos têm crescido significativamente, nos anos recentes (KIVINIEMI et al., 2008). COLABORAÇÃO, INTEGRAÇÃO E IPD (INTEGRATED PROJECT DELIVERY) Todo o processo de elaboração de projeto em BIM ocorre de maneira integrada entre os profissionais envolvidos. São geradas inúmeras informações ao mesmo tempo e em diferentes projetos. Embora todas as informações do projeto estejam contidas em um modelo com banco de dados único, a integração entre os profissionais ainda se faz quase que obrigatória. Faculdade de Minas 18 Segundo Checcucci, Pereira e Amorin (2011), a colaboração trata de uma forma de trabalho em equipe interdisciplinar, com a finalidade de organizar o processo de projeto e construção visando padronizar as trocas de informações com a mínima perda de dados entre profissionais de diferentes áreas. Desta forma, esta padronização aliada à colaboração entre os agentes, consegue-se definir as seguintes diretrizes: de quem serão produzidos os modelos; quem será responsável por modelar cada item da edificação; qual profissional irá coordenar o processo de modelagem e gerenciar a base de dados BIM (edifício virtual); o que e como deverá ser representado e; quais informações deverão ser inseridas em cada fase do ciclo de vida da edificação. Com base em Eastman et al. (2014), percebe-se que o BIM, em relação ao sistema CAD tradicional, facilita a operação simultânea entre diferentes disciplinas, pois ainda que seja possível se coordenar um projeto apenas por desenhos, o fluxo de trabalho reduz drasticamente e o mesmo é direcionado para uma rotina com muitas repetições de processos e entradas de dados, levando os profissionais a um esforço cognitivo muito grande. Por consequência deste excesso do esforço mental do projetista, há um significativo aumento do índice de erros, uma redução da possibilidade de implantação de melhorias contínuas ao projeto e de redistribuição do tempo dos projetistas. Também a ineficácia do projeto em termos de custos. Com isso, há uma integração das ideias geradas em torno de um projeto, incentivando a colaboração entre os profissionais envolvidos. Desta maneira, o BIM acaba impondo uma necessidade de adaptação dos profissionais, a uma nova forma de comunicação entre os mesmos, onde todos devem manipular as informações de forma simultânea e integrada, como também de forma clara, segura e objetiva (CLAYTON, 2008). Neste contexto, Jacoski (2003) comenta que a falta de padronização das informações, tanto em relação à comunicação, a armazenagem e a transferência, é um dos pontos de maior dificuldade dos profissionais no processo de projeto de um Faculdade de Minas 19 empreendimento. Logo, Dornelas (2013) relaciona o gerenciamento da integração com o ambiente colaborativo BIM, salientando,dentre outros fatores, o aprimoramento do escopo a partir da modelagem 3D realística e a verificação de requistos e especificações. Também quanto a tempo e custos em função da rápida exploração de alternativas e do trabalho simultâneo entre equipes. Tudo isto priorizando a qualidade, que é reconhecida através de analises precisas, planejamento e controle da produção coerente e compatibilização das especialidades. Com o surgimento de novos materiais e tecnologias, como o BIM, surgiu também o IPD (Integrated Project Delivery). De acordo com Succar (2009), a abordagem de desenvolvimento de projeto da entrega integrada (IPD) é um processo de projetos que integra pessoas, sistemas, estruturas e práticas de negócios em um processo colaborativo, explorando máximo aos talentos e ideias dos profissionais envolvidos para obtenção de um melhor resultado final e juntamente com a implementação do BIM, não tem como objetivo a exclusão de outras visões e sim, de incluir todos os fundamentos e conceitos do BIM em conjunto com os seus. Desta maneira, percebe-se que a adoção de uma gestão de projeto integrada, apenas com o BIM ou em conjunto com o IPD, por parte de qualquer empresa de construção civil, afeta principalmente o setor de arquitetura e engenharia. Indiretamente também afeta os setores financeiros, de relações humanas, de almoxarifado, entre outros, isto por consequência do grande contexto que este tipo de gestão gera, para se conseguir abranger a todos os seguimentos de um projeto. A colaboração é uma abordagem importante no processo com o BIM, por envolver mais cedo e com maior frequência todos os envolvidos no projeto e na construção do edifício. Para Eastman et al. (2014, p. 119), “o processo colaborativo pode não gerar uma redução da duração do projeto ou um início mais cedo das obras [...], mas ele garante a participação da equipe de construção incluindo fabricantes e fornecedores”. Faculdade de Minas 20 Eastman et al. (2014) enfatizam que com a construção conjunta do modelo virtual, com ferramentas BIM, é possível construir, revisar e atualizar o modelo, uma vez que grande parte das plataformas BIM possuem recursos de revisão e anotação do modelo e também suporte para o trabalho a distância e para a troca de informações. INTEROPERABILIDADE O processo de projeto envolve muitas fases e diferentes participantes. Estes necessitam trocar informações ao longo de todo o clico de vida do projeto, da construção e do uso. Porém, dificuldades na troca da informação, devido à baixa interoperabilidade, aparecem como fatores limitantes do uso do BIM no processo de projeto. A interoperabilidade é aqui entendida como a capacidade de identificar os dados necessários para serem passados entre aplicativos (EASTMAN et al., 2008). Se existe uma boa interoperabilidade se elimina a necessidade de réplica de dados de entrada, que já tenham sido gerados, e facilita, de forma automatizada e sem obstáculos, o fluxo de trabalho entre diferentes aplicativos, durante o processo de projeto. O conceito de BIM está diretamente ligado à colaboração entre os diversos profissionais envolvidos em um determinado projeto. A construção de um modelo único alimentado por diversos projetistas requer uma intensa troca de informações entre as equipes e entre os diversos softwares envolvidos. A multidisciplinaridade e a colaboração são requisitos fundamentais e ocorrem com maior intensidade na metodologia BIM. A interoperabilidade é a capacidade de se trocar informações de forma eficiente entre os diversos aplicativos computacionais usados em um mesmo projeto, sem que haja perda de informações. Em geral, cada projetista usa um determinado software para modelar ou analisar o modelo, e as extensões de arquivos variam de Faculdade de Minas 21 acordo com os fabricantes e modelos dos softwares utilizados. “Com a interoperabilidade se elimina a necessidade de réplica de dados de entrada que já tenham sido gerados e facilita, de forma automatizada e sem obstáculos, o fluxo de trabalho entre diferentes aplicativos, durante o processo de projeto.” (ANDRADE & RUSCHEL, 2009). Para que se tenha uma boa interoperabilidade é de fundamental importância a implementação de um padrão de protocolo internacional de trocas de dados nos aplicativos e nos processos do projeto. O principal protocolo usado hoje é o Industry Foudation Classes (IFC), que é um modelo de dados do edifício baseado em objetos, não proprietário. Mesmo assim, o que se observa na prática, de acordo com Kiviniemi et al. (2008), é que o uso de padrões IFC atende a requisitos para certas tarefas, deixando, contudo, que muitas outras tarefas não sejam suportadas por este formato. Um dos maiores obstáculos para a adoção do IFC é a perda de robustez na interface disponível nos aplicativos, tornando isso um grande obstáculo para um amplo e voluntário uso do IFC como protocolo preferido para troca de dados do edifício. Desde então, o IFC passou por constantes melhorias, com diversas versões lançadas. Atualmente o IFC é o modelo de dados mais utilizado no setor e se encontra na versão IFC 2x4. FIGURA 02 – Evolução IFC Fonte: CARVALHO e SCHEER (2011) Para a IAI, o IFC é um formato aberto, neutro e com especificações padronizadas para o BIM. Além disso, o IFC é também um formato voltado para o Faculdade de Minas 22 planejamento, projeto, construção e gerenciamento de uma edificação (ANDRADE & RUSCHEL, 2009). O IFC representa um formato de arquivo padrão, onde os fabricantes de softwares têm a oportunidade de converter suas distintas extensões de arquivos no formato IFC. Se essa transformação for possível, o modelo criado a partir de diversos softwares carregará muito mais informações anexadas aos objetos (KYMMELL, 2008). Ao mesmo tempo em que existe um desconhecimento por parte dos usuários sobre quais são os propósitos do uso do IFC nos aplicativos disponíveis, parece haver também um grande desinteresse das organizações vinculadas à indústria da AEC pelo aperfeiçoamento do IFC. Isto, segundo Kiviniemi et al. (2008), é em decorrência de que o conceito de BIM ainda não teve uma plena penetração no mercado e que o reuso de dados ainda é uma tarefa muito limitada. A maioria das empresas da indústria da AEC não considera o modelo baseado na integração como algo importante. O IFC Para a passagem de dados entre aplicativos são utilizados arquivos baseados em diferentes formatos de trocas. Alguns destes aplicativos apresentam maior capacidade de interoperabilidade, outros se limitam à trocas internas. A necessidade de troca de dados entre aplicativos não é algo recente na construção civil. Desde os primeiros aplicativos CAD 2D já existiam formatos capacitados para troca de algum tipo de dado. Existem basicamente quatro diferentes maneiras de trocas de dados entre dois aplicativos BIM (EASTMAN et al., 2008): ligação direta, formato de arquivo de troca de proprietário, formatos de arquivos de trocas de domínio público e formatos de troca baseados em XML. O primeiro acontece quando ocorre uma ligação direta entre dois Faculdade de Minas 23 aplicativos, utiliza-se um formato binário de interface (exemplo: GDL, MDL). O formato de arquivo de troca proprietário são formatos desenvolvidos por organizações comerciais para estabelecerem interface entre aplicativos diferentes (exemplos: DXF, 3DS). Os formatos de arquivos de trocas de domínio público envolvem um padrão aberto de modelo de construção. Estes carregam propriedades de objetos, materiais, relações entre objetos, além das propriedades geométricas. São interfaces essenciais para uso em aplicativos de análise e gerenciamento de construção (exemplos: IFC, CIS/2). Os formatos de troca baseados em eXtensible Markup Language (XML) são extensões do formato HTML, que éa língua base da Web. Permitem a criação de esquemas definidos pelo usuário (exemplos: XML, gbXML). Para Eastman et al. (2008) os dois principais modelos de troca de dados de domínio público do produto da construção civil são CIMsteel Integration Version 2 (CIS/2) e o Industry Foundation Classes (IFC). O CIS/2, segundo estes autores, é um formato desenvolvido para ser usado em projetos de estruturas em aço e na fabricação. O IFC, segundo a International Alliance for Interoperability (2008), é um formato aberto, neutro e com especificações padronizadas para o Building Information Models. O IFC é um formato para ser usado no planejamento do edifício, no projeto, na construção e gerenciamento. Para Fu et al. (2006), é um tipo de linguagem que foca na modelagem do produto e processos da indústria da AEC/ FM (Facility Management). O IFC é o principal instrumento pelo qual é possível estabelecer a interoperabilidade dos aplicativos de software da AEC/ FM. Bell e Bjǿkhaug (2007) colocam como formato base para ser usado num edifício inteligente, IFC agregado ao Information Framework for Dictionary (IFD) e ao Information Delivery Manual (IDM). Para Haagenrud et al.(2007) o IFD, consiste no desenvolvimento de uma biblioteca internacional de objetos para a indústria da AEC/FM que é compatível com o IFC e que pode ser utilizado para obter informações mais detalhadas dentro e fora de um projeto de edifício. Estes autores acrescentam que o IFD é uma identidade alternativa para o modelo conceitual da ISO 12006 Parte Faculdade de Minas 24 3. Com o IFD é possível criar uma identidade própria ao objeto (identidade única) o que facilita a interoperabilidade. O IDM, para Kiviniemi et al. (2008), é um padrão que define qual especificação de uso um objeto deve ter. O uso destas linguagens de comunicação tem permitido, paulatinamente, a exploração dentro do BIM, de ferramentas capazes de ler dados referentes a questões múltiplas de informação do projeto, como questões de acessibilidade, sustentabilidade, eficiência energética, custeio, acústica, térmica, etc. (FU et al., 2006). ORIGEM DO IFC Os primeiros esforços no desenvolvimento do IFC surgem entre as doze principais organizações americanas ligadas à AEC, por meio da Industry Alliance for Interoperability, em 1994. Em seguida é expandido para a International Alliance for Interoperability (IAI) que é um consórcio internacional de empresas comerciais e instituições de pesquisa. Esta, inicialmente contava com sete países consorciados. Hoje conta com pelo menos vinte países (INTERNATINAL ALLIANCE FOR INTEROPERABILITY, 2008a). O objetivo da IAI, de acordo com Hyvärinen et al. (2006), é de buscar a interoperabilidade de softwares da indústria da AEC/FM por meio de uma base universal que permita a melhoria da comunicação, da produtividade, do tempo de entrega, do custo e da qualidade, por todo o ciclo de vida do edifício. Visando isso, o IFC foi desenvolvido especificamente como um meio de troca de dados, baseado em um modelo, entre aplicativos da indústria da AEC/ FM (KHEMLANI, 2004). Atualmente é solução presente nos aplicativos BIM e em muitos dos aplicativos de análise. O IFC tem suas bases no padrão internacional conhecido como STEP (Standard for Exchange of Product Model Data). Este último surge em 1984, a partir de um esforço do International Standard Organization (ISO) em criar um padrão Faculdade de Minas 25 internacional de troca, o ISO-STEP. Este tinha como objetivo criar um padrão para representação e troca de informações de produto que seja internacional e de uso geral. O ISO-STEP tinha como principal produto a linguagem EXPRESS. O IFC se baseia na linguagem e nos conceitos da ISO-STEP EXPRESS para o desenvolvimento e a definição dos modelos (KHEMLANI, 2004). O IFC foi projetado pensando em atender a todas as informações do edifício, durante todo o ciclo de vida da edificação. Entre as diferentes versões do IFC cabe citar: IFC 1.5.1; IFC 2x (2000); IFC 2x- add1 (2001); IFC 2x2–add1 (2004); IFC2x3 (2006); IFC2x3-TC1 (2007); IFC2x4 alpha (2008); IFC2x4 beta1 e beta 2 (2009). O modelo do IFC2x3 (G) já agrega entidades que contém sistemas de informações geográficas (Geographic Information System – GIS). PROPRIEDADES DO MODELO IFC O IFC, de acordo com Haagenrud et al. (2007), é o termo usado para designar um esquema básico e um conteúdo de dados, composto de acordo com um padrão internacional, aberto e acessível ao público, para a estruturação e a troca de informações entre aplicativos computacionais voltados para a indústria da AEC/FM. Para Eastman (1999), o IFC é o maior e mais elabora modelo de dados do edifício desenvolvido para a indústria da AEC/FM. Este é resultado de um consenso da indústria da construção sobre processos de projeto. Este modelo consiste em entidades que descrevem objetos físicos do edifício, conceitos abstratos, elementos relacionados com a AEC, processos, atores, etc. Como exemplo de tipos de entidades pode-se citar: a geometria, a topologia, os elementos do edifício, os equipamentos, os mobiliários, as relações entre elementos da construção, os espaços e as estruturas espaciais, os atores, os planos de trabalho, as classificações, a pesquisa e Faculdade de Minas 26 recuperação de informações sobre produtos. Algumas entidades do IFC são de domínio específico outros são genéricos (não fazem parte da plataforma). Todas as entidades individuais são baseadas num IFC raiz (IfcRoot) e são constituídos por três categorias fundamentais: objetos, propriedades e relações. Os objetos estão associados à geometria. As propriedades são usadas para definir materiais, desempenho, propriedades contextuais, como ventos, dados geológicos ou de clima, etc. As relações existentes são entre objetos e entre objetos e propriedades. Elas são definidas de acordo com classificações abstratas como: específicas, decompostas, associadas, definidas, conectadas (Eastman et al., 2008). Nas definições do IFC também existem duas entidades que foram especificamente projetadas para aumentar a flexibilidade e a extensibilidade deste. Estas são os ProxyObjects e os PropertySets. Os primeiros permitem criar novas entidades que não tenham sido definidas nos modelos IFC. Estas entidades podem ser definidas como uma representação geometria colocada no espaço. Podem ter um significado semântico, serem definidas por atributos de nome, apresentarem definições de propriedades, etc. Podem ser usadas para criação de entidades específicas de uma localidade, como, por exemplo, peitoris ventilados. Os IFC PropertySets têm a capacidade de acrescentar propriedades que são variáveis, como códigos de edificação, classificações, etc., a uma entidade. Mesmo uma entidade que tenha uma propriedade universal e inequívoca, como uma parede, pode exigir a definição de uma série de outras propriedades que atendam as necessidades de empresas ou de uma localidade (HYVÄRINEN et al. 2006). A arquitetura do IFC foi desenvolvida utilizando-se um conjunto de princípios de organização e estruturas. Estes princípios, de acordo com Haagenrud et al. (2007, p.22), apoiam-se em requisitos básicos e podem ser resumidos como: prover uma estrutura modular para um modelo de edifício; prover uma estrutura de compartilhamento de informações entre diferentes disciplinas da AEC/FM; facilitar a manutenção e desenvolvimento do modelo do edifício; habilitar modeladores de informação a reutilizar componentes de modelos; habilitar produtores de softwares Faculdade de Minas 27 para reutilização de componentes de software; e, permitir melhorias continuadas nas versões subsequentes de modelos de edifício. A arquitetura do IFC é constituída de uma estrutura modular composta por quatro camadas conceituais. Estas representam quatro principais níveis. Cadanível constitui-se de uma série de categorias. É dentro de cada uma destas categorias que as propriedades de uma entidade são definidas (EASTMAN, 1999). As camadas são: camada de recursos, camada central, camada de interoperabilidade e camada de domínio (Figura 3). Figura 3: Arquitetura do modelo IFC. Faculdade de Minas 28 Fonte: Adaptado de INTERNATIONAL ALIANCE OF INTEROPERABILITY (2008b) Camada de recursos Esta camada contém categorias de entidades que representam as propriedades básicas dos objetos. Nesta estão incluídas utilidade, geometria, materiais, quantidades, medidas, datas e tempos, custos e todos aquelas que são genéricas, não requerem acessos de outros dados ou definições (EASTMAN, 1999; Faculdade de Minas 29 HYVÄRINEN et al., 2006). Muitos dos recursos usados nesta camada foram adaptados do ISO-STEP. Como se pode ver na Figura 1 o IFC2x3 possui 26 módulos na camada de recursos, cada um deles é definido como um esquema separado. Entre os vários módulos desta camada vale citar os recursos de propriedade e geometria. Os recursos de propriedades (Property Resource) definem tipos não técnicos e classes de objetos que tratam com materiais, classificação de uso, custo, tempo, etc. Os recursos de geometria (geometry resource) adotam as entidades de bases geométricas de localização, vetor, direção, ponto, curva e superfície. Camada central Esta camada contém entidades que representam especificações industriais e não industriais e que fornece conceitos genéricos abstratos que são usados para definir entidades na camada superior. Este também pode acessar recursos da camada de baixo. Entre os módulos desta camada destacam-se o cerne (kernel) e a extensão do produto (product extension). O cerne define a mais abstrata parta da arquitetura do IFC. O cerne direciona todos os níveis de objetos usuários, diferentes classes de relações e níveis mais abstratos de ajuda de modelagem. Este define conceitos centrais como ator, proposições gerais de mecanismos de agrupamento, seqüência de processos no tempo, produto, localização relativa de produtos no espaço. É usado nas entidades de mais alto nível dos modelos. A extensão de produto (product extension) define os conceitos básicos de objetos usados dentro do IFC para obter o significado destes conceitos como os usados na indústria da AEC/FM. Estes incluem elementos, espaços e a hierarquia de agregação de bases usadas no IFC, como sítio, edifício, pavimento, espaço e elementos no pavimento (EASTMAN, 1999; HYVÄRINEN et al. 2006). Camada de interoperabilidade Faculdade de Minas 30 Esta camada fornece definições para objetos que são compartilhados entre diversos aplicativos utilizados na construção do edifício e no gerenciamento de facilidades. Entre os módulos desta camada pode-se citar o modelo de compartilhamento de elementos do edifício (shared building elements) e o modelo de compartilhamento de facilidades de elementos (shared facilities elements). O primeiro possui uma definição completa de uma série de altos níveis de objetos que herdam todas as propriedades dos elementos do edifício e os classifica de acordo com o tipo, como vigas, colunas, paredes, portas, janelas, etc. O modelo de compartilhamento de facilidades de elementos tem definições de entidades de posse, ocupação, tipo de mobiliário, etc. (EASTMAN, 1999; HYVÄRINEN et al. 2006). Camada de domínio A camada de domínio carrega definições de objetos que são necessários para domínios específicos, como arquitetura, engenharia estrutural, gerenciamento de facilidades, HVAC (Heating Ventilation e Air-conditioning). No domínio de arquitetura, por exemplo, fornece informações sobre o programa, com os espaços individuais, sobre adjacências (entre pares de espaços), etc.; em estrutura, fornece número de pavimentos; em HVAC informações sobre caldeiras, resfriadores, etc. (EASTMAN, 1999; HYVÄRINEN et al. 2006). EXEMPLO DE DEFINIÇÃO DE ENTIDADE IFC Faculdade de Minas 31 Para elucidar como funciona uma entidade IFC cita-se aqui um exemplo apresentado por Khemlani (2004) para a representação da estrutura geral de duas entidades simples que são parede e espaço, representadas individualmente. A entidade Parede (IFCWall) é definida como um subtipo da entidade Elemento de Construção (IFCBuildingElement), que por sua vez é subtipo da Entidade Elemento (IFCElement), que é subtipo da Entidade Produto (IFCProduct), que é subtipo da Entidade Objeto (IFCObject), que é subtipo da Entidade Raiz (IFCRoot). Os atributos estão associados a cada tipo de entidade, de forma que a entidade parede herde todos os atributos das entidades superiores. Todos os supertipos são entidades abstratas, de forma que não pode ser criada uma instância desse tipo de entidade. Já a parede (wall) não é abstrata e está instanciada para criar um único objeto parede localizada no modelo do edifício. A maioria dos atributos de uma parede (tipo, forma, localização, quantidade, conexões, aberturas, etc.) é primeiramente definida pelo seu supertipo Elemento. No caso do espaço, segue-se uma lógica parecida: Entidade Espaço (IFCSpace), Entidade Elemento de Estrutura Espacial (IFCSpatialStructureElement), Entidade Produto (IFCProduct), este último apresenta a mesma entidade hierárquica da parede. Da mesma forma como na parede, a entidade Espaço, em si, não é abstrata e pode ser instanciado para criar um objeto particular no modelo do edifício (KHEMLANI, 2004, p.4). Entre estas duas entidades podem existir associados vários tipos de relacionamentos. Por exemplo, é possível estabelecer um relacionamento específico de confinamento (IFCReal ContainedSpatialStructure) entre a parede e espaço. Esta relação acontece no nível do IFCElement (parede) e IFCSpatialStructureElement (espaço), o que significa que qualquer elemento (parede, viga, pilar, porta, etc.) pode estar associado com estruturas espaciais (espaço, pavimento, lugar, etc.) (KHEMLANI, 2004, p.4). Faculdade de Minas 32 DESAFIOS NO USO DO IFC Um aspecto fundamental do modelo IFC é que este é aberto e projetado para trabalhar com qualquer aplicativo. Por esse motivo ele é abstrato. Entidades de diferentes aplicativos podem ser combinadas e relacionadas de maneira única, de acordo com definições particulares. Mesmo os aplicativos BIM que são adaptados para trabalhar com o IFC, por apresentarem estruturas de organização de dados diferentes, quando importam um arquivo IFC, muitas vezes, apresentam problemas de tradução. Além do mais, estes aplicativos podem gerar arquivos grandes. Outro aspecto importante, colocado por Khemlani (2004), é que, como as estruturas de dados de diferentes aplicativos nem sempre são as mesmas, pode haver problemas na tradução de dados por falta de repertório. Assim, o aplicativo vai ler e importar, a partir do modelo IFC, todas as entidades que fazem parte de seu repertório, mas aquelas que não existem no seu repertório não serão reconhecidas. Por outro lado, como o modelo IFC ainda não apresenta uma completude de todos os sistemas e processos da AEC, pode deixar de incorporar informações do modelo. O resultado é que apesar do IFC já atender a uma grande variedade de áreas da AEC (projeto arquitetônico, projeto estrutural, HVAC, integração de projetos, simulações, etc.) e poder ser utilizado por uma quantidade significativa de aplicativos, este ainda apresenta perdas que podem acontecer tanto na importação quanto na exportação do arquivo no formato IFC. MODELAGEM BIM 4D Uma das formas de integração comumente utilizada do BIM é a aplicação em quatro dimensões (modelagem 4D). Esta estrutura, basicamente, é formada pela junção da construção virtual em três dimensões com o cronograma físico – período Faculdade de Minas33 em que se prevê entregá-la construída (SILVEIRA; GÓMEZ; JUNGLES, 2006). Os benefícios decorrentes da utilização da plataforma BIM, especialmente em 4D, são incontáveis, reduzindo problemas desde o atendimento ao cliente até a busca de medidas mitigadoras para resolução de imprevisto (FOUQUE, 2010, p. 13). Profissionais da indústria brasileira da construção civil analisaram algumas das várias potencialidades da aplicação do BIM 4D. Em ordem decrescente em grau de importância, os itens listados são (FOUQUE, 2010, p. 213): • Identificação de interferências e conflitos de espaço e tempo durante a construção; • Capacidade de integração entre todos os profissionais envolvidos na fase de projeto; • Facilitação na visualização e interpretação gráfica; • Análise dos impactos devido a mudanças no planejamento; • Apoio no sequenciamento e adequação ideal do cronograma; • Inserção de equipamentos e elementos de canteiro de obras. Segundo Monteiro e Martins (2011), um dos vetores de desenvolvimento nas ferramentas BIM é a introdução da dimensão tempo nos seus modelos. Em termos de produção na construção, esta dimensão pode ser vista na perspectiva de um planejamento de atividades. Através da integração deste tipo de funcionalidade num modelo tridimensional BIM, surge o BIM 4D (BARBOSA, 2014, p. 28). Os diagramas de barras e diagramas de rede, usualmente utilizados no planejamento e controle da produção, não relacionam diretamente a configuração espacial do projeto com as atividades, nem vinculam essas atividades com o modelo construção. Dessa forma, o planejamento das atividades torna-se uma tarefa manual e morosa e, não raras vezes, essas atividades não coincidem com a configuração e as necessidades do projeto original. Além disso, os sistemas tradicionais de planejamento ocasionam dificuldades aos intervenientes da obra para entender a Faculdade de Minas 34 calendarização e o encadeamento das atividades definidos e qual o seu impacto na logística da obra. Deste modo, apenas algumas pessoas totalmente familiarizadas com o projeto e com o modo de como será construído podem avaliar se o planejamento realizado é exequível e plausível (ANTUNES, 2013, p. 47). Buscando uma alternativa a essa problemática, a modelagem de informações da construção, por meio da introdução do fator tempo ao modelo, possibilitou aos construtores gerenciar e simular as etapas da construção, bem como analisar melhor a construtibilidade antes da execução (FLORIO, 2007, p. 2). Dessa forma, o sistema se torna útil como forma de apoio à decisão na análise da viabilidade do projeto e nas operações de construção, para desenvolver estimativas e gerir recursos (MONTEIRO; MARTINS, 2011). As associações temporais tornam essas antecipações possíveis, pois, aliadas ao modelo 3D, exportam dados do sequenciamento de execução das atividades gerando uma visualização interligada do planejamento da construção. Simulações e associações geradas pelas ferramentas 4D dos programas de gestão da construção trazem inúmeras vantagens aos usuários utilitários da plataforma pois abre mão de um planejamento limitado de informações físicas sobre o empreendimento, contido somente em planilhas de gestão, em detrimento de um planejamento visual da obra fazendo uso da geração automática das planilhas de dados a medida que o projeto ou as atividades são alteradas, consequentemente, reduzindo as falhas no planejamento físico das atividades. Cabe salientar outra vantagem da utilização do BIM 4D para planejamento e gestão da produção a qual diz respeito a antecipação das interferências e problemas os quais seriam visualizados somente no momento da execução das atividades. Isso se dá, pois à medida que a execução do projeto vai sendo simulada em 3D, interferências advindas da falta de compatibilização entre diferentes projetos, ou mesmo de falhas como diferenças entre dimensões de projeto e execução ou falta de planejamento da execução de estruturas temporárias como tapumes vão aparecendo antes mesmo do início da obra propriamente dita. Isso faz com que o engenheiro Faculdade de Minas 35 responsável tenha mais tempo para solucionar tais problemas e ainda evita o retrabalho que tais falhas podem gerar. O BIM 4D ainda permite ainda fazer animações que demonstram a simulação virtual da construção, permitindo visualizar toda a sequência temporal dos trabalhos que, no conjunto, contribuem para a otimização da execução da obra (ANTUNES, 2013, p. 47). Além disso, essas animações são muito válidas para a apresentação da obra a colaboradores bem como a clientes finais podendo ser inclusive utilizadas para publicidade e divulgação da obra como acontece em alguns escritórios de engenharia já adeptos a essas ferramentas. As ferramentas 4D de gestão da produção podem importar modelos em sistemas CAD ou BIM, entretanto, Eastman et al (2011 apud BIOTTO, 2012, p. 50) salienta que na maioria dos casos as informações extraídas são limitadas à geometria e a um conjunto mínimo de elementos ou propriedades como nome, cor, grupo e nível hierárquico. A cada tarefa do modelo é atribuído o tipo de construção (construção, demolição ou serviço temporário) ou comportamento visual como é o caso de elementos temporários (elementos de canteiro) os quais podem aparecer somente por um período específico da simulação (BIOTTO, 2012, p. 50). A figura 4 apresenta um diagrama com o processo de modelagem por ferramentas especializadas para geração de modelos 4D. O processo parte de um modelo 3D e plano de execução da obra sendo que esses dados são manipulados, reorganizados e conectados possibilitando a criação do modelo 4D contendo todas as informações necessárias a gestão da produção em um mesmo modelo. Figura 4 - processo de modelagem 4D utilizando sistema BIM. Faculdade de Minas 36 Fonte: EASTMAN et al., 2011 As ferramentas de análise do modelo BIM 4D incorporam o método construtivo, o espaço, a utilização de recurso e informações de produtividade de forma a possibilitar aos planejadores ajustar o sequenciamento das atividades (EASTMAN et al, 2011 apud BIOTTO, 2012, p. 50). O modelo 3D deve ser construído segundo a finalidade a que o projeto se destina. Para encadear as atividades de forma a obter um cronograma 4D de execução, deverá se especificar as etapas de construção conforme o projeto e as macro ou micro atividades que se necessita no projeto. A figura 20 contém uma laje especificada com uma camada de concreto maciço com espessura pré-estabelecida, uma camada de regularização e outra camada de revestimento, sendo esses os elementos que serão encadeados no planejamento das atividades. Devido à necessidade de evoluir tecnologicamente, os vários fornecedores de software começaram a oferecer ferramentas especializadas para produção de modelos baseados em BIM. Atualmente, estas ferramentas já contêm blocos com algumas especificações pré-estabelecidas de forma a evitar que o usuário necessite configurar os elementos antes de utilizar. O processo como um todo se encontra em melhoria contínua para que possa facilitar a produção de informação e relatórios (BARBOSA, 2014, p. 30). Faculdade de Minas 37 Em questão do nível de detalhamento nos modelos 4D, Riley (2005 apud BIOTTO, 2012, p. 52) aponta quatro aspectos que deverão ser considerados: a) Planejamento de intervalo: o autor entende que se deve decidir o intervalo a ser planejado e avaliado no modelo, tais como, por exemplo, horas, dias, semanas; b) Utilização do espaço: definir os espaços a serem modelados como, por exemplo, descarga, armazenamento e trabalho conforme intenções na modelagem. c) Tipo de atividade: é necessário, segundo o autor, definir o nível de detalhe do trabalho das equipes que será considera no planejamento como é o caso de considerar as atividadesde assentamento de blocos ou somente a atividade macro de alvenaria. d) Zonas de trabalho: definir as áreas específicas das instalações candidatas à interferências Khanzode (et al, 2006 apud BIOTTO, 2012, p. 53) sugere que os níveis de detalhamento do modelo 4D devem ser classificados em macro e micro. O nível macro diz respeito às movimentações no canteiro de obras, incluindo movimentação de material, andaimes, estoques e rotas de acesso. O nível micro, segundo o autor, pode ser utilizado para apresentar a sequencia de construção de uma área ou período específico. Apesar das claras vantagens da utilização dos modelos BIM na elaboração e execução dos projetos, a indústria da construção civil, de modo geral, precisa entender melhor e de maneira mais abrangente sobre como utilizá-los para o gerenciamento de projetos (HARTMANN; GAO; FISCHER, 2008). Para a construção civil, a junção de cronograma ao projeto é uma vantagem exorbitante, principalmente quando é possível ver como cada etapa pode afetar outras posteriores, permitindo rearranjos temporais, relocação de mão-de-obra, redistribuição de tarefas e ainda várias outras medidas preventivas ou corretivas quando necessário. Porém, os cronogramas tradicionalmente utilizados não possuem informações suficientemente completas e contextualizadas com o espaço e a complexidade dos Faculdade de Minas 38 componentes de um projeto, o que acarreta uma representação tendenciosamente irreal do planejamento. Os modelos em 4D, coordenados através da plataforma BIM, permitem aos idealizadores maior aproveitamento das potencialidades da plataforma, inclusive relativas ao andamento da construção como um todo em comparação ao cronograma. Cada etapa pode ser mais facilmente entendida no seu contexto e, assim, controlada (KOO; FISCHER apud BRITO; FERREIRA, 2015, p. 205). CRONOGRAMA FÍSICO O cronograma físico-financeiro, segundo Dias (2011, p. 173), é uma ferramenta que possibilita a reprodução gráfica do plano de execução de uma obra e deve abranger todas as fases desta, até a desmobilização do canteiro. o cronograma físico demonstra a previsão da evolução física de cada serviço (execução de fundação, estrutura, alvenaria, etc.) relacionada ao tempo (geralmente dias e meses), propiciando avaliações periódicas de acertos e conformidade. A representação do cronograma deve ser feita de maneira clara, para que o responsável pelo empreendimento o interprete sem dificuldades e de maneira eficaz. Existem ferramentas, atualmente, que auxiliam de forma satisfatória na elaboração de cronogramas físicos, sendo de alto valor técnico para a gestão de empreendimentos, possuindo boa precisão e funções que aceleram sua elaboração e reduzem a possibilidade de erro. CRONOGRAMA INTEGRADO GANTT– PERT/COM O cronograma de Gantt constitui uma importante ferramenta de controle, devido à sua facilidade de leitura e compreensão e a apresentação de maneira simples e imediata da posição relativa das atividades ao longo do tempo. Trata-se de Faculdade de Minas 39 um gráfico com uma clara visualização do conjunto de atividades: à esquerda figuram as atividades e à direita, as suas respectivas barras desenhadas em uma escala de tempo, como mostra a figura. O comprimento da barra representa a duração da atividade, cujas datas de início e fim podem ser lidas nas subdivisões da escala de tempo, como é mostrado na Figura 5. FIGURA 5: Gráfico de Gantt usado como programa de produção Fonte: Mattos, 2010 Segundo Gehbauer (2002), os cronogramas de barras puros não oferecem, entretanto, nenhuma informação sobre o avanço de uma atividade dentro de um processo, e nem mostram com clareza a ligação lógica existente entre as atividades. Além disso, eles não mostram o caminho crítico e as folgas não são levadas em consideração. O caminho crítico reúne aquelas atividades cujo atraso se comunica diretamente com prazo total do projeto. Já a folga é a margem de tempo que garante determinada flexibilidade para as atividades não críticas. Como solução, foi integrado o cronograma de Gantt com o diagrama de PERT/CPM. Os diagramas PERT/CPM permitem que sejam indicadas as relações lógicas de precedência (inter-relacionamento) entre as inúmeras atividades do projeto e que seja determinado o caminho crítico, isto é, a sequência de atividades que, se sofrer atraso em alguma de suas componentes, vai transmiti-lo ao término do projeto. Cálculos numéricos permitem saber as datas mais cedo e mais tarde em que cada Faculdade de Minas 40 atividade pode ser iniciada, assim como a folga de que elas dispõem (MATTOS, 2010). Os cronogramas gerados por softwares de gerenciamento de projetos, tais como Power Project, MS Project, Primavera são os cronogramas integrados Gantt- PERT/COM, de barras com informação de precedências. No presente trabalho, será focado o cronograma gerado pelo software MS Project, como é ilustrado na Figura 6. A representação gráfica é feita normalmente com o eixo tempo mostrado horizontalmente. Na direção vertical estão todas as etapas da construção e suas atividades. FIGURA 6: Cronograma integrado Gantt-PERT/CPM no MS Project. Fonte: Nunes, 2013 No contexto deste trabalho, também será enfatizado o cronograma disponibilizado na ferramenta TimeLiner, do software Navisworks, que é de versão mais simples gráfico de Gantt, e é inserido a partir do Cronograma realizado no MS Project, como mostra a Figura 7: FIGURA 7: Gráfico de Gantt no Navisworks. Faculdade de Minas 41 Fonte: Autodesk, 2013 SEQUÊNCIA PARA CRIAÇÃO DO CRONOGRAMA INTEGRADO GANTT– PERT/CPM O planejamento de uma obra segue passos bem definidos. Em cada passo, coletam-se elementos dos passos anteriores e a eles se agrega algo. O trabalho de elaboração progressiva é bastante lógico. O roteiro segundo Mattos (2010) é apresentado a seguir. CRIAÇÃO DA ESTRUTURA ANALÍTICA DE PROJETO (EAP) O primeiro passo do roteiro do planejamento consiste em identificar as atividades que serão levadas em consideração pelo planejador e que irão compor o cronograma geral do projeto. A maneira mais prática de identificar as atividades é por meio da elaboração da Estrutura Analítica do Projeto (EAP), que é uma estrutura hierárquica, em níveis, mediante a qual se decompõe a totalidade da obra em pacotes de trabalho progressivamente menores. A EAP tem a vantagem de organizar o processo de Faculdade de Minas 42 desdobramento do trabalho, permitindo que o rol de atividades seja facilmente checado e corrigido. Essa etapa de identificação das atividades requer especial atenção porque é nela que se decompõe o escopo total do projeto em unidades de trabalho mais simples e de manuseio mais fácil. A identificação das atividades não deve ser trabalho de uma única pessoa, É preciso que haja a contribuição e a participação de todos os envolvidos no projeto. A omissão de uma atividade ou de uma série delas é um problema que pode assumir proporções gigantescas no futuro. Se uma parte do escopo não for contemplada no cronograma, a obra poderá ter atraso e aumento de custo. Desmembrar o projeto em atividades não é trabalho dos mais simples. Invariavelmente, exige leitura cuidadosa de desenhos e plantas, entendimento da metodologia construtiva a ser empregada e capacidade de representar as tarefas de campo sob a forma de pacotes de trabalho pequenos e compreensíveis. DECOMPOSIÇÃO DA EAP ATÉ NÍVEL DE ATIVIDADE Para se planejar uma obra é preciso subdividi-la em partes menores. Esse processo é chamado decomposição. Por meio da decomposição, o todo — que é a obra em seu escopo integral — é progressivamente desmembrado em unidades menores e mais simples de manejar. Os grandes blocos são sucessivamente esmiuçados, destrinchados na forma de pacotes de trabalho menores,até que se chegue a um grau de detalhe que facilite o planejamento no tocante à estipulação da duração da atividade, aos recursos requeridos e à atribuição de responsáveis. O nível superior da EAP representa o escopo total. Nesse nível há apenas um item — o projeto como um todo. A partir desse nível, a EAP começa a se ramificar em tantos galhos quantos forem necessários para representar as grandes feições do projeto. Em seguida, cada "caixinha" do segundo nível é desdobrada em seus componentes menores no terceiro nível e assim sucessivamente. Cada nível Faculdade de Minas 43 representa um aprimoramento de detalhes do nível imediatamente superior. À medida que a EAP se desenrola, os pacotes de trabalho se tornam menores e mais bem definidos. Assim, torna-se mais fácil atribuir uma duração e identificar a tarefa no campo para controlar seu avanço. A Figura 08 demonstra a EAP feita para um exemplo simples de uma casa. FIGURA 08: EAP para uma casa Fonte: Mattos, 2010 Não há regra definida para construir a EAP. Dois planejadores podem perfeitamente chegar a duas EAP bastante diferentes para o mesmo projeto. O critério de decomposição é responsabilidade de quem planeja. É bom frisar que, qualquer que tenha sido a lógica de decomposição, todos os trabalhos constituintes do projeto precisam estar identificados ao final. ESTIMATIVA DA DURAÇÃO DAS ATIVIDADES Definir a duração de uma tarefa é de extrema importância, pois constitui o dado numérico de tempo em função do qual o cronograma será gerado. Ela é, portanto, uma das responsáveis pela obtenção do prazo da obra e dos marcos intermediários. Faculdade de Minas 44 Durações mal atribuídas podem corromper totalmente o planejamento, distorcendo-o e tornando-o inexequível ou sem utilidade prática para quem irá gerenciar a obra. Há tarefas que têm duração fixa, independentemente da quantidade de recursos humanos e equipamentos alocados — por exemplo, cura do concreto e enchimento de um tanque industrial cuja vazão de entrada seja fixa —, e outras cuja duração depende da quantidade de recursos. A duração depende, portanto, da quantidade de serviço, da produtividade e da quantidade de recursos alocados. É importante ressaltar que, por mais criterioso e analítico que seja o planejador, a duração é sempre uma estimativa, e por isso mesmo está sujeita a uma margem de erro, que pode ser menor para as atividades repetitivas, costumeiras e bem conhecidas, ou maior para os serviços novos ou para os quais o construtor não dispõe de dados históricos em que se pautar. Como decorrência da incerteza que cerca as atividades, é necessário não somente planejar (quadrante A do ciclo PDCA), mas também controlar (quadrante C) para avaliar as eventuais discrepâncias e poder ajustar o cronograma para o restante do projeto. DEFINIÇÃO DO SEQUENCIAMENTO E PRECEDÊNCIAS DAS ATIVIDADES POR MEIO DE REDES Esse passo do planejamento precisa ser bem executado porque o produto final, que é o cronograma com as datas previstas para cada atividade, é obviamente afetado pela sequência definida. Amarrar uma atividade a outra é uma operação das mais relevantes do planejamento. De nada vale estabelecer uma EAP criteriosa e detalhada e dispor do melhor programa de computador, se o planejador não definir uma seqüência executiva lógica, plausível e exequível. Pode-se afirmar que a definição das durações e o estabelecimento da interdependência entre as atividades são os pontos-chave do planejamento. A precedência é a dependência entre as atividades com base na metodologia construtiva da obra. Analisando-se a particularidade dos serviços e a seqüência Faculdade de Minas 45 executiva das operações, o planejador define o inter-relacionamento entre as atividades, criando a espinha dorsal lógica do cronograma. Nessa fase, é importante que a equipe da obra chegue a um consenso sobre a lógica construtiva — o plano de ataque da obra, o relacionamento entre as atividades, a seqüência de serviços mais coerente e exequível — para que o cronograma faça sentido. Para cada atividade são atribuídas suas predecessoras imediatas, isto é, aquelas atividades que são condição necessária para que a atividade em questão possa ser desempenhada. Em regra, uma atividade só pode ser iniciada quando sua predecessora tiver sido concluída (relação término-início). MONTAGEM DO CRONOGRAMA UTILIZANDO FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS O cronograma é a representação gráfica das atividades, levando em conta as dependências entre elas. Essa etapa do roteiro do planejamento não caracteriza mais entrada de dados — o que se faz agora é transformar as informações de duração e sequência em um diagrama. DEFINIÇÃO DE MARCOS Marcos são pontos notáveis que se destacam em um cronograma. Um marco é um instante particular que define o início ou o final de uma etapa do projeto, ou o cumprimento de algum requisito contratual. Eles consistem em pontos de controle. Representá-los no cronograma ajuda a rápida visualização da data em que o projeto alcança esses instantes. Do ponto de vista do planejamento, o marco é uma atividade de duração zero, inserido no cronograma unicamente para fins de referência. ALOCAÇÃO DE RECURSOS ÀS ATIVIDADES A alocação de recursos consiste na atribuição de recursos às diversas atividades do planejamento, A alocação tanto é qualitativa (pedreiro, trator, perfil metálico) quanto quantitativa (3 pedreiros, 2 tratores, 50 toneladas de perfil metálico). Faculdade de Minas 46 Os recursos podem ser de diversas categorias: mão de obra, material, equipamento, dinheiro, entre outros. ARMAZENAMENTO DA LINHA DE BASE Ao planejamento inicial concluído e aprovado pela equipe executora da obra dá-se o nome de planejamento referencial ou linha de base. Ele é, por assim dizer, o ideal a ser perseguido pela equipe do projeto, pois contém todas as atividades, reflete a lógica executiva, mostra os recursos alocados e identifica o caminho crítico. A linha de base funciona como um farol para o planejador durante o processo de acompanhamento da obra. Quanto mais próxima da linha de base a obra se desenrolar, melhor, pois menos variações terão ocorrido. Só monitorando os desvios é que o planejador poderá alertar a equipe da obra para tomar as medidas corretivas necessárias. A linha de base pode ser a mesma até o final do projeto, ou ser alterada no meio do caminho — tudo dependerá de quão próximo o realizado estiver do previsto. Se os desvios ao longo da obra não forem muito graves, pode-se manter a linha de base original como referência. Contudo, se o desenvolvimento do projeto mostrar que o planejamento inicial estava muito equivocado em durações, lógica ou escopo, pode ser interessante replanejar completamente o restante da obra, eliminando-se a primeira linha de base e definindo-se uma nova. Faculdade de Minas 47 REFERÊNCIAS ADDOR, M.; CASTANHO, M.; CAMBIAGHI, H.; DELATORRE, J.; NARDELLI, E.; OLIVEIRA, A. Colocando o “i” no BIM. Revista eletrônica de arquitetura e urbanismo, edição nº 4, 2010. Disponível em: . Acesso em: 20 jan. 2012. ANDRADE, M. L. V. X; RUSCHEL, R. C. BIM: conceitos, cenário das pesquisas publicadas no Brasil e tendências. In: IX Workshop Brasileiro de Gestão do Processo de Projeto na Construção de Edifícios. São Carlos – SP, 2009 CARVALHO, Michael Antony; SCHEER, Sérgio. O uso e eficiência do IFC entre produtos de proposta BIM no mercado atual. In: TIC2011: 5º Encontro de Tecnologia da Informação e Comunicação na construção civil. Salvador, 2011. CHECCUCCI, Érica de Sousa; PEREIRA, Ana Paula Carvalho; AMORIM Arivaldo Leão. Colaboração e Interoperabilidade no contexto da Modelagem da Informação da Construção (BIM). In: SOCIEDAD IBEROAMERICANA DE GRÁFICA DIGITAL, 15., 2011. Santa Fé. Anais… Santa Fé: Sigradi, 2011. CLAYTON,
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