Introdução Histórico e Softwares BIM

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RESUMO - 

O presente artigo tem por objetivo apresentar o conceito BIM (Building Information Modeling), seu histórico, principais softwares e funcionalidades.
Concluiu-se que o Bim aproxima a indústria da construção civil, uma indústria tradicional e artesanal, a outras indústrias com alto nível de automação.

INTRODUÇÃO - 

 Projetar, planejar e acompanhar o desenvolvimento de obras vem tornado-se um desafio para os diversos agentes intervenientes em um projeto de construção.  Observa-se a incidência de projetos cada vez mais complexos, com grande volume de informações e diversos atores, dentre os quais pode-se citar: Engenheiros, arquitetos, projetistas, gerentes, operários, proprietários, clientes, fornecedores e toda uma gama de stakeholders (pessoas envolvidas no projeto).  Levando-se em conta essas características, é de suma importância que o projeto seja elaborado com alto nível de integração e coordenação, para que sejam evitadas informações redundantes e conflituosas, ou mesmo, erros que acarretem atrasos e prejuízos. É também necessária a verificação das inúmeras interferências que podem surgir no projeto antecipadamente, sendo preciso que as pessoas envolvidas no empreendimento estejam atentas às sequências das atividades para as questões logísticas da obra, além de controlar e atribuir tarefas a todos operários de forma racional, otimizando a mão-de-obra, melhor aproveitando os recursos, acompanhando a execução e resolvendo os problemas que surgem durante o percurso da construção.

Atualmente, a maioria das tarefas da construção, principalmente na etapa de planejamento, é desconectada da realidade da obra. Vive-se um cenário onde o setor de gerenciamento de projeto está totalmente desconexo do “dia a dia” da obra, onde muitas das vezes a aludida etapa existe somente para cumprir obrigações contratuais, sem possuir participação verdadeiramente ativa, o que leva as empresas, que assim o fazem, a perderem grandes oportunidades, especialmente na forma de evitar uma série de problemas, desperdícios, retrabalho, atrasos e prejuízos.  É imperativo considerar novos estudos, conceitos, ferramentas de gestão, controle e recursos computacionais que já estão à disposição no mercado. Todavia, ainda pouco empregados na indústria da construção nacional.

A Modelagem da Informação da Construção encontra-se no início de sua difusão no Brasil, onde ainda não possui uma definição única amplamente aceita pelo meio técnico. Segundo Eastman (2008), BIM é uma tecnologia de modelagem com um conjunto associado de processos para produzir, comunicar e analisar modelos de construção.

Evidencia-se que, apesar de ser considerada uma tecnologia nova, seu conceito surgiu na década de 70 do século passado, definido na época, em artigo para o estinto jornal AIA por Charles Eastman, especialista em BIM e referência mundial na área, como uma definição de elementos de forma interativa, onde qualquer mudança no arranjo (projeto) teria que ser feita apenas uma vez para todos desenhos futuros. Todos desenhos derivados deste, seriam automaticamente consistentes, ligando todo tipo de análise diretamente à descrição, estimativas de custos ou quantitativos de materiais que poderiam ser facilmente gerados.

Figura 1 - Vistas simultâneas Revit.
Fonte - O autor (2017)

 

Este conceito por si só é muito revolucionário, pois o projetista ao desenhar uma planta baixa, automaticamente será gerado o modelo 3D, os cortes, como também o tipo de materias que irá compor o projeto, as dimensões do bloco, a espessura da massa, enfim, coisas que em uma abordagem tradicional seriam pensadas muito tempo depois do projeto de arquitetura ser concebido.

Na verdade um grande volume de informações é gerado automaticamente ao se projetar algo em BIM, e qualquer mudança no projeto, como o acréscimo de uma porta, retirada de uma parede ou a abertura de uma janela é replicado em todas as vistas e documentações automaticamente, o que em uma abordagem de projeto usual demandaria grande capital humano, tendo que verificar todo o projeto manualmente, atualizar e recalcular o quantitativo e custos, de forma que todo este moroso trabalho fique mais suscetível ao erro.

Tisaka (2006) afirma que a Construção Civil é o ramo que propulsiona a economia do País, pois por meio dela se envolvem dezenas de outras atividades, como atividades fabris e industriais, além do fornecimento de materiais e equipamentos. Dessa forma, para cada posto de trabalho gerado na construção são criados mais dois relacionadas a ela, portanto, essa indústria representa um grande percentual do PIB. Ainda assim, percebe-se que com relação a outras indústrias, a Construção Civil está defasada tecnologicamente no que tange a planejamento e controle, o que leva a grandes prejuízos. É flagrante no Brasil que a Engenharia Civil nacional realiza grandes feitos técnicos sendo mundialmente respeitada com obras de grande vulto, mas no que diz respeito a cumprir prazos e orçamentos, cai no descrédito. Muitas características inerentes à Construção Civil, impedem a correta aplicação das boas práticas de gestão e a utilização de novas tecnologias, principalmente, por ser uma indústria muito tradicional, com grande resistência às mudanças.

Eastman (2008) diz que, atualmente, a construção de uma edificação é fragmentada e sua comunicação depende de métodos baseados em papel, neste caso, é mais fácil de haver falhas, erros e omissões, conforme exemplo já citado.

Com os métodos tradicionais de projeto utilizando planilhas, plotagens de projeto em 2D, muitos erros acabam sendo percebidos somente durante a fase de execução da obra, decorrente da inexistência (no método tradicional de projeto) de interface entre projetos da Construção Civil, o que acarreta um dispêndio excessivo e desnecessário na produção edilícia. Segundo Rodrigues (2001), de 40 a 45% das falhas de execução das edificações ocorrem devido a projetos mal elaborados. 

Em suma, os principais problemas que se busca solucionar são: 

• Ineficiência no planejamento, na cooperação entre os parceiros;

• Gestão de projeto ineficiente e decorativa;

• Problemas na comunicação e coordenação das equipes;

• Falta de alinhamento entre os diversos projetos (compatibilização);

• Grande volume de documentos para gerenciar;

• Defasagem tecnológica da indústria da construção.

De Acordo com Mattos (2010), cada vez mais as empresas percebem que investir em gestão e controle de processos é inevitável, pois sem essa sistemática gerencial, os empreendimentos perdem seus indicadores, sendo estes: o prazo, o custo, o lucro, e o retorno sobre o investimento e conclui que informação rápida é um insumo que vale ouro.

Por tanto investir na gestão eficiente e utilização do BIM é um importante passo rumo a reduzir desperdícios, cumprir prazos e orçamentos, ter uma comunicação eficiente e garantir o fluxo de informação na execução da obra.

 

O Conceito BIM 

Building Information Modelling ou Modelagem de Informações da Construção, “[…] é o processo de produção, uso e atualização de um modelo da informação da construção, realizado colaborativamente, durante o ciclo de vida da construção, pelos vários agentes do empreendimento” (TOLEDO, 2014, p.2).  BIM corresponde a uma metodologia de trabalho vinculada a sistemas informatizados, que tem por finalidade promover o gerenciamento de todas as etapas de um empreendimento relacionado à Construção Civil, desde o projeto conceitual até demolição, conforme mostrado na figura 2. 

 

Figura 2 - O BIM e o cilco de Vida da Edificação.
Fonte - Secretaria de Planejamento SC (2014)

 

O conceito da Modelagem da Informação da Construção, surge com finalidade de sistematizar o planejamento de uma obra em uma metodologia de construção virtual, que entre muitas características e funcionalidades apresentadas por Eastman (2008), permite o compartilhamento da informação com todos os agentes envolvidos nas diversas fases do projeto em tempo real, sendo essa uma das principais características do conceito e suas diversas plataformas. Tal tecnologia consegue compatibilizar os diversos sistemas que serão construídos no empreendimento, como arquitetura, estrutura, sistemas elétricos, hidráulicos, incêndios, entre outros, detectando conflitos entre eles (clash detection) de forma automática, e menos suscetível ao erro.

De acordo com Picchi (1993) compatibilizar projetos é a atividade de sobrepor os vários projetos e identificar as interferências, além de programar reuniões entre os projetistas para resolver eventuais problemas encontrados. Segundo Sousa e Meiriño (2013), BIM está diretamente relacionado a uma metodologia de trabalho ligada a sistemas informatizados, apresentando como objetivo principal, promover o planejamento e gerenciamento de todas as etapas da obra.

Os sistemas BIM podem trazer muitos avanços para a indústria da Construção Civil quando bem empregados, como por exemplo, a minimização de problemas frequentes, tais como, a fragmentação das etapas de projeto, identificação tardia de interferências entre projeto arquitetônico e projetos complementares, desperdício de materiais, retrabalho, alto custo da produção e a baixa qualidade dos produtos finais.

Portanto, é possível verificar que mediante a utilização de softwares BIM a organização da obra se torna mais fácil, haja vista a possibilidade de melhor projetar, organizar e simular várias soluções antes de executá-la, além de acompanhar a obra com mais precisão e controle, o que se traduz em menos imprevistos, diminuição do tempo de execução, otimização do canteiro e consequentemente, economia de recursos.

Histórico do BIM 

O crescente desenvolvimento da tecnologia da informação observado após a Segunda Guerra Mundial possibilitou o surgimento de sistemas informatizados baseados em CADD (Computer Aided Draft and Design - Desenho e Projeto Auxiliado por Computador - ou simplesmente CAD). O desenvolvimento dos softwares BIM, como conhecemos, começou no início dos anos 80 (século XX), porém, a capacidade dos computadores da época somado à resistência dos projetistas e a popularização de ferramentas CAD (2D) impediu a difusão do uso da modelagem paramétrica 3D. De acordo com Amaral (2010) o norte-americano Ivan Edward Sutherland, por ocasião da defesa de sua tese de doutorado no “Massachusetts Institute of Technology” (MIT) no ano de 1963, apresentou como resultado do desenvolvimento de sua pesquisa um editor gráfico inovador chamado “Sketchpad”. Esta ferramenta possibilitava a criação e edição de formas geométricas de maneira distinta, sendo considerado um marco na história da informática e no desenvolvimento da computação gráfica, tornando-se o primeiro “software” baseado em CAD.  Desenho de linhas, pontos e círculos com extrema precisão, além da inserção de textos e da realização de operações básicas tais como copiar, colar e apagar, constituíram características que, associadas às possibilidades de armazenamento, utilização e reutilização da informação total e/ou parcial (especialmente em desenhos repetitivos) tornaram-se premissas dos sistemas CAD desenvolvidos posteriormente.  Os primeiros “softwares” de CAD tiveram utilização restrita às empresas do setor aeroespacial e também à indústria automobilística, não sendo, portanto, comercializados, haja vista seu desenvolvimento ser, até então, baseado em demandas específicas dos referidos setores. De acordo com Souza (2009), a evolução dos “softwares” CAD se divide em três gerações, sendo elas: 1) desenho auxiliado por computador, 2) modelagem geométrica e 3) modelagem de produto. “Na primeira geração, o objetivo era automatizar e levar para o computador o processo de desenho até então realizado nas pranchetas. A segunda geração permitia a inserção de informações na terceira dimensão, possibilitando a obtenção de visualizações tridimensionais dos objetos. Já os softwares da terceira geração surgiram efetivamente nos anos 80 (século XX) e baseavam-se na associação de dados geométricos e não-geométricos criando uma relação de parametrização e correlação de dados”.  Como já foi dito, apesar dos primeiros softwares de CAD trabalharem com foco na criação e edição de geometrias, já se pensava na década de 60 (século XX), em associação das informações geométricas com outros atributos.  Em 1975, o norte americano Charles M. Eastman publica o artigo “Building Description System”, propondo um sistema informatizado com as principais características que constituem a essência do conceito BIM.  Para Tobin (2008), a evolução do BIM se divide em três fases, onde é possível verificar a primeira geração, chamada BIM 1.0, no que se refere ao estágio de transição entre os sistemas CAD Geométricos e os sistemas CAD-BIM. Nesta primeira fase, os modelos tridimensionais são desenvolvidos individualmente com foco na geração automática dos desenhos, como plantas, cortes, esquemas, elevações e semelhantes, sem que haja, contudo, o envolvimento e a colaboração de outros profissionais.  Em um segundo momento, o BIM 2.0 trata outros agentes além dos projetistas de arquitetura, estrutura e instalações prediais. Informações relativas ao tempo (4D), custos (5D), análise de eficiência energética, dentre outras, são inseridas no modelo, sendo necessária a adoção de estratégias que minimizem os problemas de interoperabilidade, a fim de promover melhorias no intercâmbio entre os diversos participantes. 

Finalmente, a era BIM 3.0, caracteriza-se pela integração total entre todos os agentes envolvidos no empreendimento, não existindo qualquer tipo de obstáculo com relação à interoperabilidade entre sistemas e ao intercâmbio de informações com larga utilização de protocolos de troca de informações como o IFC – industry foundation classes - que permite leitura de projetos desenvolvidos em plataformas diferentes. Todavia, atualmente é possível verificar, segundo dados apresentados pelo SINDUSCON SP (2015), que em diversos países do mundo, o uso do BIM está se tornando massivo. Nos Estados Unidos, por exemplo, desde o ano de 2006 já é obrigatório para construção de todos os edifícios federais, exceto os militares que possuem sistemas próprios. No Reino Unido iniciou-se o uso em 2012, em um programa público, sendo que a meta é que até este ano (2016) todos os projetos públicos estejam baseados na tecnologia. Singapura já o utiliza desde 2001 e muitos outros países como Holanda, China, Suécia e Noruega também já adotam o BIM. Finalmente, no Brasil, o uso da tecnologia iniciou-se em 2006 por iniciativas privadas, e em 2010 foi instaurada pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a Comissão de Estudo Especial Modelagem da Informação da Construção (BIM) para normatizar e definir os padrões da modelagem brasileira. O setor de Engenharia Civil do Exército Brasileiro já utiliza a tecnologia, e o Estado de Santa Catarina possui esforços no sentido de adotar a tecnologia. Cumpre também destacar a atuação do SINDUSCON SP (Sindicato da Indústria da Contrução Civil no estado de São Paulo) que possui cursos, fomenta seminários e discursões sobre o tema.

 

Principais Softwares BIM

Existem hoje diversos softwares capazes de trabalhar com conceitos BIM de modelagem 3D paramétrica, tais como o Autodesk Revit, Archicad, Tekla Structure, porém, o conceito BIM não se resume à modelagem 3D, pois também possui softwares de compatibilização de projeto, capazes de detectar conflitos entre as diversas disciplinas envolvidas, como o Solibri e Tekla Bim Sight só para citar alguns. Existem ainda os softwares capazes de simular a obra por meio do cronograma gerado em aplicações de gerenciamento de projeto, tais como, o Primavera e o Msproject, é o chamado BIM 4D e as aplicações mais conhecidas são: o Sychro e o Navisworks.

Figura 3 - Logomarcas dos softwares e fabricantes BIM.
Fonte - O autor

A Autodesk lidera o mercado de aplicativos para a Construção Civil, posição conquistada graças ao amplo alcance que o Autocad conquistou, a Autodesk atualmente possui uma variada gama de softwares que atende várias áreas do conceito BIM; O Revit por exemplo pode ser considerado como vários aplicativos em uma única solução atendendo a várias disciplinas do projeto, com ele é possível criar o modelo 3D, englobando arquitetura, estrutura, hidráulica e elétrica. Além disso, a empresa também possui outros softwares BIM para análise e simulação das informações (que aliás, trabalham totalmente integrados) como o Navisworks.  

Concorrendo diretamente com o Autodesk Revit, existe o Archicad, da Graphisoft. Trata-se também de um software completo, que possui diversas soluções para modelagem e inúmeros plugins como o MEP Modeler. No Brasil o Revit é bastante utilizado, já o Archicad é bastante popular na Europa, mas também possui uma boa base de usuários por aqui.

Outra empresa presente no Brasil com Know-How em BIM é a Bentley, com diversas soluções para engenharia, atuando no setor de infraestrutura. Seu principal software para BIM é o AECOsim que integra diversas soluções BIM em um só produto.

No que diz respeito a modelagem de estruturas existe o Tekla Structure da Trimble, mais voltado para estruturas metálicas, apesar de também trabalhar com modelagem para concreto armado.

Para a compatibilização de projetos e realização do Clash detection (detecção de interferências) tanto físico quanto a nível paramétrico (regras de norma, por exemplo) o software mais usado é o Solibri.

Para a elaboração do BIM 4D se utilizam dois softwares em conjunto, o Primavera ou Msproject para o gerenciamento do projeto e elaboração do cronograma de atividades, e um software responsável pela criação da simulação 4D, que pode ser o Navisworks, o Synchro, dentre outros. As vantagens do Synchro sobre o Navisworks é que ele pode “quebrar” nativamente com poucos “cliques” um objeto modelado inteiro, como uma laje, o que no Navisworks demandaria um trabalho extra no software de modelagem 3D, onde essa laje teria que ser modelada por partes para depois atribuir as atividades a cada uma dessas partes. O Synchro também tem uma maior integração com o Primavera, aproveitando muitos recursos avançados deste, no que diz respeito a gerenciamento de projeto.

O conceito BIM é tão abrangente que não se restringe à fase de projeto e execução, mas possibilita a orçamentação (BIM 5D), suporte à manutenção e operação do edificio (BIM 6D), por meio de operações de FM (Facilitie Manager) que para tanto possui programas como o Archibus, largamente usado em grandes corporações para gerenciar seus edificios, móveis, materiais e operação. Outros softwares para FM são: Bentley Facilities, EngworksYouBIM, Ecodomus, dentre outros.

Vale citar também os softwares BIM para modelagem conceitual (Dprofile por exemplo), Active 3D para escavação, e ainda outros sistemas que de alguma forma interagem com o conceito BIM e permitem a importação de seus resultados, por meio dos padrões IFC (Industry Foudation Classes), para dentro do modelo, tais como softwares de cálculo estrutural como o SAP2000 ou o TQS, além dos já citados Primavera e Msproject, que não estão inseridos no conceito BIM por serem softwares de gerenciamento de projetos, mas são largamente utilizados nas simulações 4D. Evidentemente as possibilidades de ferramentas para o BIM são inúmeras e variadas.

 

Requisitos de Hardware 

 É importante destacar que não é qualquer equipamento que será capaz de executar o Revit ou qualquer modelador BIM, uma vez que é necessário um computador com alto poder de processamento, quantidade razoável de memória e capacidade de aceleração 3D. A Autodesk, por exemplo, recomenda para o Revit 2014 (versão usada nesse estudo), processador Intel Xeon ou Intel da série I, com 4GB de Ram. Todavia, trata-se ainda de uma configuração mínima e, dependendo do nível de detalhamento do seu modelo, essa configuração não irá suportar a aplicação.  Uma empresa que trabalha com conceito BIM por ocasião de sua apresentação durante a Academia BIM 2015 no SINDUSCON SP, informou que a configuração das estações BIM na empresa são Xeon E5 (quadcore de 3.1Ghz) 16GB RAM e 2 placas de vídeo da Nvidea ligados a dois monitores de 23’’, ou seja, um equipamento com o custo aproximado de US$ 3.400,00 (Junho de 2016).

 

Figura 4 - Estação de Trabalho BIM.
Fonte - Sinduscon SP (2015)

 

Outra questão interessante de pontuar, é que fica muito mais fácil projetar em BIM utilizando 2 monitores de no minimo 23’’. Se ganha em produtividade, uma vez que se perderá menos tempo aplicando zoom e mudando de “tela”, pois é possível abrir várias janelas, que no Revit chamam-se vista, sendo possível estar projetando a planta baixa e já estar visualizando o resultado em 3D, também observando o resultado em corte, ou mesmo quando for elaborar a simulação 4D, onde poderá se beneficiar dos dois monitores colocando em um deles o vídeo da simulação e em outro, o gráfico de Gant (cronograma), e acompanhar a evolução dos dois ao mesmo tempo.

Os sistemas BIM permitem a criação de um protótipo digital da edificação, ou seja, uma construção virtual composta não somente por dados geométricos, mas também por informações relativas a todas as atividades envolvidas na produção, operação e manutenção de um empreendimento.

Os edifícios virtuais gerados através do conceito BIM diferem das tradicionais maquetes eletrônicas, pois além da representação tridimensional, constituem fontes de análises quantitativas, possibilitam a geração automática da documentação de projeto (plantas, cortes, fachadas, perspectivas), facilitam os processos de modificações de projeto, evitando o retrabalho e otimizando a integração profissional dos diversos agentes envolvidos na concepção, construção e manutenção do empreendimento; de acordo com Scheer (2013) é um banco de dados único e integrável como pode-se verificar na figura 2.  

 

Figura 5 - Interoperabilidade e Integração.
Fonte - Scheer (2013)

 

 

Conclusão

O BIM eleva a Industria da construção Civil, tradicionalmente tida como uma indústria artesanal, a um grau de comunicação, informação, integração e automatização encontradas somente em industrias tais como a automobilísticas, aeroespaciais, empresas de T.I. dentre outras, que a muitos anos usam largamente tecnologias de informação e comunicação em seus processos produtivos com sucesso e lucratividade; cabe aos profissionais da construção civil se capacitarem modificarem sua forma de pensar, projetar e executar obras abraçando  essa tecnologia que traz tantas vantagens.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

 

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EASTMAN et al. Manual de BIM. 1. ed. Porto Alegre: Bookman, 2014. 483p. Tradução do BIM Handbook. 

AYRES, C. Acesso ao Modelo Integrado do Edifício. 2009. 162f. Monografia (Especialização em teste) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba - PR, 2009.

SCHEER, S. BIM Modelagem da Informação da Construção – Panoramas de Potencialidades e Desafios. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2013. 

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SOUSA, O.  K; MEIRIÑO, M. J. Aspectos da implantação de ferramentas BIM em empresas de projetos relacionados à Construção Civil. Artigo aceito em 2013, pelo IX Congresso Nacional de Excelência em Gestão. 

SOUZA, L. L. A. Diagnóstico do uso do BIM em empresas de Projeto de Arquitetura. 2009. 107f. Dissertação (Mestrado em teste) - Universidade Federal Fluminense, Niterói - RJ, 2009. 

TISAKA, M. Orçamento na Construção Civil. Consultoria, Projeto e Execução. 1. ed. São Paulo - SP: Pini, 2006 26. 367p. 

TOBIN, J. Proto-Building: To BIM is to Build. AEC Bytes. 2008. Disponível em: < http://www.aecbytes.com/buildingthefuture/2008/ProtoBuilding.html> Acesso em: 29 set. 2015. 

TOLEDO, E. S. O Panorama do BIM como Ferramenta de Gestão. 2014. Palestra ConstruBR - Universidade São Paulo, São Paulo - SP, 2014.

 

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