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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/
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.
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