Modelagem da Informação da Construção

BIM

Sergio Scheer TC045 – Gerenciamento de Projetos

2013

Agenda

• Um pouco de história

• BIM – conceitos • Interoperabilidade

• Colaboração

• Programas e usos

• Cenário atual • Mundo

• Brasil

• Pesquisas e aplicações

Ineficiências do enfoque tradicional

• Produtividade

Modelos 3D • Revisão de Manufaturabilidade usa modelos 3D:

• identificar os métodos de fabricação mais produtivos;

• identificar áreas de difícil fabricação;

• simular (animação) a fabricação para análise e proposição de métodos alternativos;

• Ainda mais: • produção de desenhos 2D por fatiamento do 3D;

• flexibilidade de impressão em diferentes formatos;

• maquete eletrônica e instruções para manufatura.

Construtibilidade PUC-Rio 1988-94

6

Inovação de Processos e Modelos 3D

• O modelo 3D é a chave da integração de CAD/CAM/CAE com planejamento.

• Modelo 3D de todos os componentes (e-mock-up = maquete eletrônica)

• Os processos a partir do modelo 3D tem uma visão de negócios com olhos do processo de fabricação.

• Evitam: problemas de fabricação, ordens de serviço mal-especificadas, retrabalho e acidentes devido a projeto inconveniente.

CAD3D = (x,y,z) geometria

CAD4D = geometria + tempo/etapas

CAD5D = CAD4D + custos/orçamentos

CADnD = n dimensões específicas

projetos e visões particulares arquitetônico, estrutural, instalações projetos especiais

acessibilidade, sustentabilidade, regulamentações

construção

ciclo de vida – gerenciamento de instalações (FM) manutenção

Salford Univ

4D-PS CIFE/Stanford

2000-2003

Interoperabilidade de Sistemas

• Informações: • Modelo único para armazenamento de toda a informação

de um projeto (CAD4D, 5D, nD – Building Information Modeling - BIM);

• Adoção de um modelo padronizado distribuído (CORBA, IFC, XML).

OBJETIVO => INTEGRAÇÃO TOTAL

• colaboração, coordenação e gerenciamento de informações.

Swire Properties' One Island East Project in

Hong Kong won an award for its use of BIM

Interoperabilidade: um desafio

interoperabilidade

ABNT NBR 14136

Problemas essenciais ou acidentais?

Sintáticos ou semânticos ?

Tomada Americana Européia

Brasileira

Troca e Comunicação de Dados

IFC • Industry

Foundation Classes

STEP

• The Standard for Exchange of Product data model

IFC2x(4) • baseada no STEP/ISO10303 • aprovada ISO/PAS 16739

Interoperabilidade

buildingSMART

• 1994 - Industry Alliance for Interoperability : • um consórcio formado por 12 empresas norte-americanas

buscando a interoperabilidade de software na construção;

• 1996 - passou a se chamar International Alliance for Interoperability;

• 2006 - passou a se chamar BuildingSMART, • passou a dar foco na comunicação, produtividade, custos e

qualidade no ciclo de vida da edificação.

• http://www.buildingsmart.org

O que é a buildingSMART ?

capítulos pelo mundo:

Benelux, China, French Speaking, German Speaking, Iberian

Alliance, Italia, Japan, Korea, Middle East, Nordic, North

America ,Norway, Singapore, and UK & Ireland

Organização internacional “neutra” e

única sem fins lucrativos suportando o

desenvolvimento de padrões open BIM

para todo o ciclo de vida das edificações.

Objetivos

• IFC Schema

• Dictionário

• Requisitos de intercâmbio

• Processos de referência

• Documentos SMART

Estabelecer um padrão de intercâmbio e compartilhamento

de dados orientado a objetos de edificações virtuais com:

O que são IFC (Industry Foundation Classes)

• IFC representam uma estrutura de modelo de dados para

compartilhar dados de construção civil entre várias aplicações no

setor de AEC-FM.

• Modelo de dados IFC é um modelo de dados orientado a objetos

baseado em definição de classes representando objetos (elementos,

processos, formas, espaços, etc) que são usados por sistemas

durante um projeto de construção ou de operação e manutenção

(AECO-FM).

• http://www.buildingsmart-tech.org/

• Model Support Group / Implementation Support Group

Information For Construction

IFC

ISO/PAS 16739 = IFC2x plaform

Documentação online IFC2x Edition 3 ou IFC2x3

• http://www.buildingsmart-tech.org/ifc/IFC2x3/TC1/html/

IFC2x4 ou IFC4 – março 2013

E uma viga em IFC ... ...

/* beam A-1 - beam axis along global x axis -------------------------------- */

/* cardinal point = 1 - bottom left */

/* enhanced definitions intruduced in IFC2x4 - IfcBeamStandardCase --------- */

#1000= IFCBEAMSTANDARDCASE ('0juf4qyggSI8rxA20Qwnsj',$,'A-

1','IPE220','Beam',#1001,#1010,'A-1',$);

#1001= IFCLOCALPLACEMENT (#100025,#1002);

/* set local placement so that the z-axis is co-linear to the beam axis ---- */

/* the y-axis (cross product of x & z axis) is up direction of profile ----- */

#1002= IFCAXIS2PLACEMENT3D (#1003,#1004,#1005);

#1003= IFCCARTESIANPOINT ((0.,0.,0.));

#1004= IFCDIRECTION ((1.,0.,0.)); /* local z-axis co-linear to beam axis */

#1005= IFCDIRECTION ((0.,1.,0.)); /* local x-axis */

#1010= IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ($,$,(#1020));

#1020= IFCSHAPEREPRESENTATION (#100011,'Body','SweptSolid',(#1021));

...

#1040= IFCRELASSOCIATESMATERIAL ('0juf4qyggSstrxA20QfZsj',$,$,$,(#1000),#1041

);

#1041= IFCMATERIALPROFILESETUSAGE (#111,1);

/* end of enhanced definitions --------------------------------------------- */

...

Alguns desafios para as IFC

• É a definição de um formato padrão p/ descrever modelos BIM;

• Define como a informação deve ser provida/armazenada para todos os estágios do ciclo de vida de uma edificação;

• Se relaciona diretamente com cada objeto ...;

• Pode ser usada com ‘pouca’ até ‘toda’ a informação;

• Pode conter dados para geometria, cálculo, quantitativos, gestão de instalações, orçamentação, ... para muitos profissionais diferentes;

• Qual informação para cada demanda deve ser conhecida?

• Diferentes sistemas (ou um só) produzindo o mesmo modelo?

• Basta solicitar arquivos IFC em um projeto?

XML e padrões na Construção Civil

• eXtensible Markup Language (~HTML) • marcação de dados

• descrição de dados estruturados

• bcXML – projeto E-construct (e-commerce)

• aecXML (IAI)

• ebXML

• ifcXML – IFC2x

Interoperabilidade

Normatização

• ABNT / CEE 134: Comissão Especial de Estudo Modelagem da Informação da Construção (BIM)

• NBR ISO 12006-2:2010 Construção de edificação – organização da informação da construção Parte 2: Estrutura para classificação de informação

• NBR 15965-1:2011 Sistema de classificação da informação da construção Parte 1: Terminologia e estrutura

• NBR 15965-2:2011 Sistema de classificação da informação da construção Parte 2: Características dos objetos da construção

• GT Componentes BIM – diretrizes para desenvolvimento de bibliotecas de componentes

NBR ISO 12006:2 Classes:

Resultado da construção

Processo da construção

Recurso da construção

Propriedade/característica

Parte de unidade

de construção

RECURSO DA

CONSTRUÇÃO

PROCESSO DA

CONSTRUÇÃO

PROPRIEDADE /

CARACTERÍSTICA

Tem uma ou

várias

RESULTADO DA

CONSTRUÇÃO

Tem uma ou

várias

È usado

em

Tem uma ou

várias

Resultado de serviço

de construção

Gestão

Processo

construtivo

Ciclo de vida da unidade

de construção

Etapa de

empreendimento

Produto de construção

Apoio à construção

Agente da construção

Informação da construção

È um tipo de

Elemento

Unidade de construção

Complexo de construções

Espaço

Elemento

projetado

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

Ocorre durante

Ocorre durante

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

È um tipo de

Tem uma ou

várias

Tem um ou

vários

Composto por uma

ou várias

È especializado

conforme o

Composto por uma

ou várias

Pode ser vista

como parte ou o

todo de

È projetado

(detalhado)

Pode ser vista

como parte ou o

todo de

Vai resultar

em

Usina,

equipamento

Gerente de

demolição

Projeto como

construído e

informação da

manutenção

Informação de

referencia para

demolição

Unidade construída

Operários

Cliente, equipe de

projeto

Unidade de construção

projetada

Requisitos do

cliente, relatório

de projeto

Requisitos gerais,

informação para

projeto

PRODUÇÃO

Meios de projetoINCEPÇÃO/

PROJETO

Produtos de

construção

Usina,

equipamentoOperarios

Projeto para

produção,

especificações

etc.

Informação de

referencia para

produção

Gerente de

produção

USO E

MANUTENÇÃO

Produtos de

construção

Meios de

construção

ETAPA DO

CICLO DE VIDA

DE UNIDADE DE

CONSTRUÇÃO

Produtos de construção/ meios

RECURSOS

OperáriosProjetistas,

gerentes

Agentes de construção

Informação de

referência

Informação de

projeto

Informação da construção

DECOMISSIO-

NAMENTO E

DEMOLIÇÃO

RESULTADO

Unidade de construção

demolida

Unidade com manutenção

Produtos de

construção (peças

de reposição)

Usina,

equipamentoOperarios

Projeto “como

construído”

(as-built).

Informação de

referencia para

manutenção

Gerente de

manutenção,

engenheiros

Recursos e resultados para várias etapas do ciclo de vida de unidades de construção. Classes e as relações gerais entre elas

Um Sistema de Classificação de Informação da Construção

Interoperabilidade de Sistemas

• Informações: • Modelo único para armazenamento de toda a informação

de um projeto (CAD4D, 5D, nD);

OBJETIVO INTEGRAÇÃO TOTAL

• colaboração,

• coordenação e

• gerenciamento de informações.

interoperabilidade

Uma idéia: BIM ?

• Como substantivo:

Building Information Model uma instância populada de um modelo de

dados de edificações que contém dados multi-disciplinares para uma edificação em particular de forma não-ambígua.

interoperabilidade e integração

Uma idéia: BIM ?

• Como “ação”:

Building Information Modeling • o ato de criar um modelo BIM • BIM = entendido como um processo!

interoperabilidade e integração

BIM

• Ideia que evoluiu desde a década de 60

• De acordo com a National Building Information Modeling Standard (NBIMS, 2007), a BIM pode ser entendida em três níveis de abstração:

• como um produto,

• como uma ferramenta (sistemas/software) e

• como um processo.

interoperabilidade e integração

BIM e termos similares ...

• 3D, object-oriented, AEC-specific CAD (by Autodesk)

• Building Product Model (Professor Charles M. Eastman)

• Virtual Building (Graphisoft)

• Virtual Building Environment (Bentley)

• BuildingSMART (IFC…)

• Virtual Design and Construction (VDC)

O que BIM não-é ...

• Um modelo 3D isolado, sem ‘inteligência’ adicionada.

• Não precisa usar forma 3D de representação. • É a informação que interessa, não a representação

• Uma representação 2D é também usada em BIM

• Não é uma aplicação única, isolada. • Um modelo BIM é, tipicamente, o resultado do uso

coordenado de várias aplicações trabalhando de forma colaborativa e compartilhada.

Building Information Modeling...

É a criação e uso de • coordenada

• consistente e

• computável

de informação sobre um projeto/empreendimento de construção

• em projeto

• em construção

• em operação/gestão e manutenção.

Relacionamento hierárquico das informações

BIM evolution and ... open

• BIM representa três funções separadas, mas “linked”...

1. Modelagem – um processo de negócios

2. Modelo – a representação digital

3. Gerenciamento (Managament) –

a organização/empresa e o controle

OPEN BIM

• OPEN BIM is a universal approach to the collaborative design, realization and operation of buildings based on open standards and workflows.

• OPEN BIM is an initiative of buildingSMART International (bSI) and several leading software vendors using the open buildingSMART Data Model.

The BIM evolution continues with OPEN BIM - buildingSMART, 2012 (http://www.buildingsmart.org/organization)

http://www.buildingsmart.org/organization/OPEN%20BIM%20ExCom%20Agreed%20Description%2020120131.pdf

Modelagem de produto na construção

• Uso de modelos digitais multidimensionais: * 1. Modelo único

• com características geométricas e funcionais

2. Modelagem paramétrica variacional para AEC

3. Interoperabilidade

4. Em todo o ciclo de vida de uma construção

• Constituídos por:

• objetos com parâmetros e comportamento

* Essência do BIM, Eduardo Toledo/USP

Modelagem de produto x 3D

• Organização hierárquica e semântica

• Interpretação inequívoca

• Extração automática de informações

• Significado preservado ao longo do ciclo de vida

Modelagem paramétrica

Comportamento

Objetos e procedimentos

(algoritmos encapsulados)

Modelo

• Estrutura de informação que permite integrar diferentes fases de desenvolvimento.

• Semântica – dá significado ao objeto e coerência nas suas representações de acordo com o contexto de uso

• Instâncias de objetos e representações: • relatórios: plantas, cortes, elevações e perspectivas

Charles Eastman (Chuck)

Eastman et al. (1974) An Outline of the Building Description System

Research Report No. 50. Carnegie-Mellon University

1999

2008

Todos participam …

Dados de projeto

(design)

Dados do proprietário

/cliente Dados ambientais

Especificicações

Dados financeiros Dados

legais

Dados de

demanda/

oferta

Dados

georeferrenciados

BIM

NIBS National Building Information Modeling Standards Committee

interoperabilidade e integração

Software/Sistemas/Aplicativos

• Orientação a objetos

• Um objeto representa uma instância de ‘coisas’ usada em AEC que incluem:

• Componentes físicos

• Espaços

• Processos (AECO-FM)

• Pessoas e organizações envolvidas

• Relacionamentos entre objetos

Tipos de aplicações BIM

• Geometria/forma (arquitetura, estruturas, ...)

• Requisitos – code checking, ambientais, ...

• Projeto de engenharia, análises, modelagem e simulação: • estruturas, ar-condicionado, instalações elétricas, instalações

hidráulicas, energia, acústica, térmica, iluminação, ...

• Sustentabilidade • vida útil dos serviços, impacto ambiental, custo acumulado, ...

• Planejamento e gerenciamento da construção • Estimativas de custo e tempo, gerenciamento, riscos,...

• Operação e manutenção • Gerenciamento de ativos, ordens de serviço, avaliação, helpdesk, ...

• Reforma, desmanche e demolição

Colaboração • Um modelo BIM serve como um recurso de conhecimento

compartilhado para informação sobre uma construção formando uma base confiável para tomada de decisão ao longo do ciclo de vida da construção.

• Uma premissa básica do processo BIM é a colaboração

• entre as diferentes partes interessadas/envolvidas

• em diferentes fases do ciclo de vida da construção/edificação

• para inserir, extrair, atualizar ou modificar informação no modelo BIM

• para suporte e reflexão sobre os papéis de cada envolvido

Um modelo BIM é uma representação digital baseada

em padrões abertos de interoperabilidade.

Modelagem BIM é como um processo de montagem e não um processo de desenho.

Simula o mundo real.

Precisa de bibliotecas abrangentes de objetos.

Ambiente Colaborativo de Projeto

CNPq

Fundação Araucária

CAPES/Pró-Engenharias

FINEP

CADnD

GrupoTIC - CESEC / UFPR 2012-2014

BIM e o Mercado Brasileiro

• Tecnologia no Brasil - através dos centros de pesquisas das universidades e grandes empresas da construção civil (Gafisa, Método, Matec).

• Poder público ... algumas ações, como o Exército Brasileiro (link) e o DNIT ... só projetos em BIM.

• GT na Caixa Econômica Federal estratégia p/ regulamentação.

• ABNT e CEE-134 Modelagem da Informação da Construção

Batalhão do Exército Modelado

Referências

• Eastman et al. BIM Handbook.

• Apresentações: • Eduardo Toledo Santos, USP. • Sergio Scheer, UFPR. • Jealva Fonseca, Syene.

• Grupos de pesquisa – UFPR, USP, Unicamp.

• ABNT

• Empresas e entidades – GAFISA, AsBEA, Sinduscon.

• CBIC e ANTAC – políticas de CTI para construção civil, 2013.

Modelagem e representação de produto para projetos de engenharia de construção em múltiplas dimensões –

integração de sistemas (CAPES 2008-2013)

Rede BIM Brasil e Rede

TIC.HIS

TIC aplicadas à construção de HIS com destaque para a BIM como suporte ao processo de gerenciamento de projetos,

simulação de desempenho e operação de edificações (FINEP 2011-2013)

http://www.redebimbrasil.org.br http://pesquisatichis.blogspot.com.br/

Rede BIM-Brasil

Rede TIC.HIS

BIM – origens

• Origem do conceito: anos 70 Charles Eastman – BPM em engenharia

• Origem do termo: final anos 80 Jerry Laiserin • representação digital de um processo de construção

• Primeiras aplicações: • 1987 – Archicad (Graphisoft)

• 1992 – Frank Gerhy e equipe especializada – depois o DP

• 1993 – Escritório ONUMA, Inc (Japão e EUA) – desenvolve e utiliza BIM

• 1999 – Solibri (Finlândia)

BIM e o Mercado Brasileiro

• Tecnologia no Brasil - através dos centros de pesquisas das universidades e grandes empresas da construção civil (Gafisa, Método, Matec).

• Poder público ... algumas ações, como o Exército Brasileiro (link) e o DNIT ... só projetos em BIM.

• GT na Caixa Econômica Federal estratégia p/ regulamentação.

• ABNT e CEE-134 Modelagem da Informação da Construção

Batalhão do Exército Modelado

Referências

• Eastman et al. BIM Handbook.

• Apresentações: • Eduardo Toledo Santos. USP. • Sergio Roberto Leusin de Amorim. GdP+ e UFF. • Jealva Fonseca, Syene.

• Grupos de pesquisa – UFPR, USP, Unicamp.

• Governo – MDIC, Mcidades, ABDI

• Empresas e entidades – GAFISA, AsBEA, Sinduscon.

• CBIC e ANTAC – políticas de CTI para construção civil, 2013.