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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
INTEGRAÇÃO DO CONTROLE DA PRODUÇÃO E CUSTOS NA OBRA COM
USO DE BUILDING INFORMATION MODELING
Mírian Caroline Farias Santos
Salvador
2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
INTEGRAÇÃO DO CONTROLE DA PRODUÇÃO E CUSTOS NA OBRA COM
USO DE BUILDING INFORMATION MODELING
Mírian Caroline Farias Santos
Qualificação do Mestrado apresentada ao
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL como requisito parcial à
obtenção do título de MESTRE EM
ENGENHARIA CIVIL
Orientador: Prof. Dr. Dayana Bastos Costa
Coorientador: Prof. Dr. Emerson Marques Ferreira
Agência Financiadora: CAPES
Salvador
2017
FORMAÇÃO DO CANDIDATO
Engenheira Civil, formada pela Universidade Federal da Bahia, UFBA (2015).
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA DA QUALIFICAÇÃO DE MESTRADO
DE MÍRIAN CAROLINE FARIAS SANTOS APRESENTADA AO PROGRAMA
DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL, DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DA BAHIA, EM 10 DE AGOSTO DE 2017.
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________ Prof.(a) Dr.(a) Dayana Bastos Costa
Orientador
PPEC - UFBA
_____________________________________ Prof.(a) Dr.(a) Emerson Marques Ferreira
Coorientador
PPEC - UFBA
_____________________________________ Prof.(a) Dr.(a) Arivaldo Leão de Amorim
PPGAU - UFBA
_____________________________________ Prof.(a) Dr.(a) Fernanda Aranha Saffaro
PPEC - UEL
RESUMO
A indústria da construção civil é composta por diversos ambientes de trabalho e
disciplinas separadas que se integram mesmo com suas características particulares. A
comunicação efetiva de dados e informações é essencial para que sistemas de controle
integrados avaliem o desempenho do progresso da construção. Ferramentas modernas
de simulação oferecem um excelente meio para integrar múltiplos tipos de informações
e o BIM (Building Information Modeling) pode trazer a possibilidade de tornar mais
eficiente o gerenciamento dessa informação para arquitetos, engenheiros e
construtores. Embora o BIM venha sendo cada vez mais utilizado na indústria da
construção civil, a rica capacidade de informação do projeto ainda não é bem utilizada
para apoiar o gerenciamento da construção em campo. Este trabalho objetiva propor e
aplicar um método para integração do planejamento e controle de custos e produção
em campo, por meio de ferramentas BIM 4D e 5D. Para tanto, foi adotada a abordagem
de pesquisa denominada de Design Science Research. A pesquisa está dividida em
quatro etapas principais: (a) Investigação/ Conhecimento do problema, (b) Sugestão/
Proposta de Solução; (c) Desenvolvimento/ Implementação e Validação, e (d) Avaliação
e Conclusão do Método Proposto. Como resultados preliminares, observou-se que
comunicação entre os programas, suas ferramentas e recursos disponíveis são crucias
na definição de um método de trabalho, bem como a estrutura organizacional da
empresa e a disponibilidade para alterações de processos internos de funcionamento.
Como contribuições iniciais, foi proposto um método que possibilita uma maior
integração e melhoria na troca de informações de produção e custo entre campo e
escritório, considerando requisitos e diretrizes para modelagem e uso do BIM para esta
finalidade. Este método será implementado e validado nas próximas etapas do estudo.
Palavras- Chave: BIM 4D/5D; Controle da Produção; Controle de Custos.
INTEGRATION BETWEEN MONITORING OF PRODUCTION AND CONTROL
OF COSTS IN FIELD WITH BIM USE
ABSTRACT
The construction industry involves diverse work environments and separated disciplines
that need to be integrated even with their particular characteristics. Effective information
communication is essential when using an integrated control systems to evaluate the
construction progress. Modern simulation tools offer an excellent way to integrate
multiple types of information and the BIM (Building Information Modeling) can enable the
information managing in a more efficient way for architects, engineers and builders.
Although BIM has been increasingly used in the construction industry, its information
capacity is still not well used for supporting field construction management. This work
aims to propose and apply a method for the integration of production and cost planning
and control during the execution phase, through BIM 4D and 5D tools. For this, the
research approach called Design Science Research was adopted. The research is
divided into four main stages: (a) Research / Knowledge of the problem, (b) Suggestion
/ Solution Proposal; (C) Development / Implementation and Validation, and (d)
Evaluation and Conclusion of the Proposed Method. Preliminary results indicated that
the communication among the programs, their tools and available resources are crucial
for defining a work method, as well as the organizational structure of the company and
the availability for changes in the internal operation processes. The initial contribution
involves the proposition of a method for enabling a better integration concerning the
exchange of information related to production and cost between field and office,
considering requirements and guidelines for modeling using BIM. This method will be
implemented and validated in the next stages of the study.
Keywords: BIM 4D/5D; Production Control; Costs Control.
SUMÁRIO
Pág.
BANCA EXAMINADORA ................................................................................... 3RESUMO ............................................................................................................. 4ABSTRACT ......................................................................................................... 5SUMÁRIO ............................................................................................................ 6ÍNDICE DE TABELAS ........................................................................................ 8ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................... 9SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ...................................................................... 111 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 12
1.1 Justificativa do Trabalho ......................................................................... 12
1.2 Problema de Pesquisa ........................................................................... 14
1.3 Questões de Pesquisa ........................................................................... 17
1.4 Objetivos ................................................................................................. 17
1.5 Delimitação da Pesquisa ........................................................................ 17
1.6 Estrutura do Trabalho ............................................................................. 18
2 PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO E CONTROLE DE CUSTOS ............. 192.1 Planejamento de Obras na Construção Civil .......................................... 19
2.1.1. Definição de Planejamento e Controle da Produção ................... 19
2.1.2. Processo de Planejamento e Controle da Produção ................... 20
2.1.3. Técnicas para Programação de Obras ........................................ 22
2.1.4. Estrutura Analítica de Projeto (EAP) ............ Error! Bookmark not defined.
2.2 Orçamentação na Construção Civil .......... Error! Bookmark not defined.2.2.1. Definição de Custo ........................ Error! Bookmark not defined.2.2.2. Níveis de Detalhamento do Orçamento ....................................... 28
2.2.3. Estrutura Analítica de Custos ...................................................... 27
2.3 Integração de Custo e Produção ............................................................ 31
2.3.1. Controle e Monitoramento de Custo e Produção ........................ 39
2.3.2. Sistemas de planejamento e controle da produção ..................... 32
2.4 Integração de Custo e Controle da Produção na Construção Civil ........ 41
2.5 Considerações Finais ............................................................................. 43
3 BUILDING INFORMATION MODELING - BIM ........................................... 453.1 Definições Básicas ................................................................................. 45
Comment [DC1]: Revisar numeração do sumário
3.1.1 Modelagem paramétrica ................................................................... 45
3.2.2 Interoperabilidade ............................................................................. 46
3.2.3 Nível de desenvolvimento ................................................................. 47
3.2 Planejamento da construção com BIM ................................................... 48
3.3 Estimativa de custos com BIM ............................................................... 53
3.4 Estudos de Integração de custo e produção com uso do BIM ............... 56
4 MÉTODO DE PESQUISA ............................................................................ 604.1 Estratégia de Pesquisa ........................................................................... 60
4.2 Delineamento da Pesquisa ..................................................................... 65
4.3 Detalhamento das Etapas de Pesquisa ................................................. 66
4.3.1. Investigação / Conhecimento do problema ................................. 66
4.3.2. Sugestão / Proposta de solução .................................................. 73
4.3.3. Desenvolvimento / Implementação e Validação .......................... 74
4.3.4. Avaliação e Conclusão do Método Proposto ............................... 75
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS INICIAIS ........... 775.1 Estágio A ................................................................................................ 77
5.1.1. Fluxograma dos processos – EC1 ............................................... 77
5.1.2. Proposição da primeira versão do método .................................. 79
5.2 Estágio B ................................................................................................ 81
5.2.1. Fluxograma dos processos – EC2 ............................................... 81
5.2.2. Proposição da segunda versão do método ................................. 83
5.2.3. Requisitos iniciais de modelagem ............................................... 87
6 CONCLUSÕES ............................................................................................ 887 CRONOGRAMA .......................................................................................... 898 REFERÊNCIAS ............................................................................................. 0
ÍNDICE DE TABELAS Pág.
Quadro 1: Descrição dos tipos de Artefatos ...................................................... 61
Tabela 2: Descrição dos constructos a serem utilizados .................................. 76
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1: Processo de Planejamento ................................................................ 21
Figura 2: Representação da EAP com árvore ramificada (a) e na forma analítica
(b) ................................................................. Error! Bookmark not defined.
Figura 3: Representação esquemática da EAC ................................................ 27
Figura 4: Exemplificação da representação da estrutura de materiais ............. 33
Figura 5: Estrutura hierárquica do MRP II ......................................................... 36
Figura 6: Representação da evolução conceitual do MPR ao ERP .................. 37
Figura 7: Representação do controle e planejamento de custo e atividades .... 42
Figura 8: Representação gráfica dos níveis de desenvolvimento ..................... 47
Figura 9: Processo de modelagem utilizando software de CAD ....................... 49
Figura 10: Processo de modelagem utilizando ferramentas 4D e BIM ............. 50
Figura 11: Diagrama dos processos tradicional e baseado em BIM para
levantamento de quantitativo ..................................................................... 55
Figura 12: Relação entre os elementos BIM e os itens de planejamento e de
custos ......................................................................................................... 57
Figura 13: Ciclo regulador do Design Science Research .................................. 62
Figura 14: Descrição geral do Design Science Research ................................. 63
Figura 15: Delineamento da Pesquisa .............................................................. 66
Figura 16: Representação ilustrativa do empreendimento do Estudo de Caso 1
................................................................................................................... 68
Figura 17: Representação ilustrativa do empreendimento do Estudo de Caso 2
................................................................................................................... 69
Figura 18: Descrição da EAP utilizada pela empresa no EC1 .......................... 71
Figura 19: Descrição da EAP utilizada pela empresa no EC2 .......................... 72
Figura 20: Diagnostico dos processos - Estudo de Caso 1 .............................. 78
Figura 21: Método inicial proposto para integração entre programas ............... 81
Figura 22: Diagnostico dos processos - Estudo de Caso 2 .............................. 82
Figura 23: Novo fluxo de informações para integração Planejamento e Custo com
modelos BIM .............................................................................................. 84
Figura 24: Integração entre Programas ............................................................ 86
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
APS
BIM
Advanced Planning Systems
Building Information Modeling
CAD Computer Aided Design
CPS Composição de Preço de Serviços
CPU Composição de Preço Unitário
DSR
EAC
EAP
ERP
Design Science Research
Estrutura Analítica de Custos
Estrutura Analítica de Projeto
Enterprise Resources Planning
IAI International Alliance of Interoperability
IFC Industry Foundation Classes
LOD
MES
MRP
MRP II
Level of Development
Manufacturing Execution Systems
Material Requirements Planning
Manufacturing Resources Planning
TIC Tecnologias da Informação e Comunicação
1 INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa do Trabalho
A indústria da construção civil se apresenta historicamente como um
sistema complexo e de difícil controle devido ao número de variáveis envolvidas
no processo construtivo (PAPAMICHAEL, 1999). Também é composta por
diversos ambientes de trabalho e disciplinas separadas que se integram mesmo
com suas características particulares, onde cada disciplina deve efetivamente
comunicar seus resultados para as outras disciplinas dependentes (MUELLER,
1986).
A integração de sistemas de controle de custos e planejamento tem sido
uma questão de grande preocupação para pesquisadores e profissionais da
indústria da construção (FAN et al., 2015). A comunicação efetiva de dados e
informações é essencial para que sistemas de controle integrados tenham a
capacidade de examinar as tendências do desempenho, influenciando os
resultados e modificando as tendências adversas no desempenho (MUELLER,
1986).
Assim, um sistema de controle tem a função de coletar os dados
atualizados de planejamento, custos e uso dos recursos, para comparar o
progresso existente com o planejado, destacando áreas de potenciais problemas
(RASDORF; ABUDAYYEH, 1991). Contudo, segundo esses autores, a maioria
dos projetistas sofre com o controle ineficaz devido a um fluxo de informações
ineficiente, o qual é um problema fundamental no gerenciamento das
construções, principalmente, no que tange a qualidade da informação que é
conduzida através desses sistemas de controle.
Ferramentas modernas de simulação oferecem um excelente meio para
integrar múltiplas representações e vistas de um projeto, incluindo seus
produtos, ambiente, processos, recursos, entre outros. Isso permite aos usuários
rapidamente gerar planejamentos, orçamentos, recursos requeridos,
cronograma de aquisição de matérias, etc. (ABOURIZK, 2010).
Para Wayne (2013), a tendência de se usar computadores no processo
construtivo tem sido uma enorme vantagem para a indústria. Dessa forma, os
dados são coletados, agrupados, atualizados, filtrados e, finalmente, lançado
para que o gerente de projeto os analise e interprete. Assim, as informações
resultantes deste processo conduzem à tomada de decisão a partir de uma
perspectiva de custo e cronograma.
Segundo Hallberg e Tarandi (2011), existe uma rápida evolução na área
de Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) não somente em relação ao
desenvolvimento de hardware e software, mas também em termos de conceitos,
abrindo para novas e inovadoras soluções em muitas disciplinas. Segundo os
autores, um dos conceitos inovadores associados à TIC é o BIM (Building
Information Modeling), cujo desenvolvimento de suas aplicações emerge novas
possibilidades para tornar mais eficiente o gerenciamento da informação para
arquitetos, engenheiros e construtores.
O BIM pode ser entendido como uma ferramenta, processo e/ou produto
que é usado para desenvolver modelos inteligentes virtuais ligados a outras
ferramentas de gerenciamento de construção, tais como, planejamento e
estimativas, que promovam avaliações para colaboração, visualização e
construtibilidade benéficas a todos os interessados ao longo do ciclo de vida da
construção (KYMMELL, 2008).
As informações para o gerenciamento de projetos de construção podem
ser automaticamente obtidas a partir de um modelo BIM (LEE et al., 2014). Ao
se combinar o modelo 3D com o cronograma de construção tem-se o modelo 4D
utilizado para planejamento e gerenciamento da construção (CHEN et al., 2013).
Além disto, integrando a dimensão de custo de material, equipamento e pessoal,
tem-se o modelo 5D, o qual pode ser utilizado para se dar um rápido retorno
sobre o custo de um projeto (SATTINENI; MACDONALD, 2014), facilitando a
tarefa de levantamento de quantitativos, bem como permitindo rapidamente
visualizar, identificar e avaliar condições, além de otimizar preços (EASTMAN et
al., 2011).
Um dos fatores-chave para um controle da produção bem-sucedido é a
integração entre custo e planejamento, já que não se tem benefício em entregar
um projeto a tempo e com os custos excedendo o valor estimado (WAYNE,
2013). Nesse contexto, este trabalho se justifica por fazer uso do BIM, um
emergente processo de trabalho, que por fornecer um modelo rico em
informações e acessível a todos os participantes do projeto, apresenta alto
potencial em auxiliar a integração das informações de planejamento e custos
visando o acompanhamento e controle da produção e dos custos tanto para a
equipe de campo quanto do escritório.
1.2 Problema de Pesquisa
Um bom sistema de controle de projeto deve integrar controle de custos e
de progresso, simplificar ou até automatizar os processos de coleta de dados,
ter funções de análise automatizadas e ser aplicável a todos os tipos de obras
(WANG et al., 2014). Um dos principais objetivos dos sistemas integrados de
controle de custos e cronogramas é tornar as informações e os dados gerados
pelo gerenciamento de projetos universalmente disponíveis para todos os outros
ambientes de trabalho que necessitam desses dados e informações e fornecê-
los na forma requerida (MUELLER, 1986).
Para Andrade e Souza (2003), embora o setor responsável por estimar
custos tenha a possibilidade de avaliar o impacto das decisões tecnológicas nas
finanças, este não participa das reuniões da produção, assim, não é possível
avaliar as melhores opções tecnológicas de execução. Além disso, a ausência
de uma sistemática de coleta de indicadores reais e de troca de informações
entre a obra e o setor de orçamento não permite a elaboração de orçamentos
mais precisos diante de dificuldades executivas. Segundo os mesmos autores,
do ponto de vista de planejamento e controle, essa forma como o orçamento é
executado não facilita o controle em obra, nem a retroalimentação do processo
orçamentário.
Além disso, o processo de orçamentação mais comumente utilizado não
conduz a um resultado rápido e de fácil visualização, e as estimativas detalhadas
de custo consomem uma quantidade significativa de tempo com a visualização,
interpretação e esclarecimentos de desenhos e especificações; e cálculos de
quantidades de trabalho, materiais e equipamentos (SHEN; ISSA, 2010).
Em um estudo desenvolvido por Rasdorf e Abudayyeh (1991), foi realizado
um levantamento dos trabalhos relacionados à integração de dados de custo e
planejamento da construção, alguns deles (TEICHOLZ, 19871; HENDRICKSON
e AU2, 1989) faziam a integração desses dados por meio da associação das EAP
(Estrutura Analítica de Projeto) e da EAC (Estrutura Analítica de Custo) da
construção, que não promoviam uma devida integração devido a incoerência no
nível de detalhe entre elas e na diferença no número de atividades do
planejamento e dos itens de custo. Estes mesmos autores ainda citam que
mesmo no trabalho realizado por Kim (1989)3, utilizando objetos orientados,
apesar do objeto ter associado ao modelo informações de geometria, EAP e
EAC, além de outras como mão de obra e características especificas do objeto,
o mesmo foi construído ignorando o processo de aquisição de dados.
Rasdorf e Abudayyeh (1991) ainda discutem uma melhor forma de trabalho
utilizando somente EAP com um denominador comum de integração associando
dados de custos a cada pacote de trabalho. Os referidos autores definiram
alguns dados a serem inseridos nas tabelas de controle, tais como, catálogo dos
pacotes de trabalho, pacotes de organização das funções associadas aos
trabalhos, códigos de matérias, equipamentos, equipes e tarefas, custos de
equipe, matérias e equipamentos e dados a serem adquiridos em campo
conforme o planejado. Além disso, os referidos autores também discutiram sobre
os problemas para se extrair essas informações em campo, já que dependendo
do sistema pode ser muito subjetivo e sujeito a erros humanos, sugerindo a
automatização da aquisição de dados.
A introdução de ferramentas baseadas no Building Information Modeling
para apoiar o trabalho das organizações de gestão da construção ainda é uma
tarefa problemática na prática (HARTMANN et al., 2012). Segundo Lee et al.
1 TEICHOLZ, P. Current needs for cost control systems. Project controls: Needs and solutions (Proc. Speciality Conf.), C. W. Ibbs, D. B. Ashley, eds., ASCE, 47-57, 1987 2 HENDRICKSON, T.; AU, T. Project management for construction: Fundamental concepts for owners, engineers, architects, and builders. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J, 1989. 3 Kim, J. An object-oriented database management system approach to improve construction project planning and control, thesis presented to the University of Illinois, at Urbana, 111., in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, 1989
(2014), teoricamente, as informações para o gerenciamento de projetos de
construção podem ser automaticamente obtidas a partir de um modelo BIM. Na
prática, no entanto, a informação que pode ser obtida a partir do BIM é muito
limitada, a menos que o BIM contenha informações completas. Muitas vezes,
segundo os autores, os dados permanecem em duas funções separadas
realizadas independentemente e com estruturas diferentes de controle, qual seja
a EAP e a discriminação orçamentárias, utilizando uma EAC.
Para que a integração entre planejamento e custo ocorra é necessário que
haja um controle por meio de um denominador-comum definido com suficiente
nível de detalhe, além de um método automatizado para adquirir e armazenar
essas informações (RASDORF; ABUDAYYEH, 1991). Assim, uma EAP
adequada deve servir de base para as medições de progresso, bem como incluir
custos integrados, monitoramento de cronograma e previsão em nível de projeto
(FAN et al., 2015).
Conforme estudo realizado por Wang et al. (2014), foi identificado que a
maioria dos sistemas de controle de projeto baseado em computadores se
concentram apenas no controle de planejamento. Ademais, os poucos estudos
recentes em BIM 5D se limitam ao conceito e a geração automática de
quantitativos, sendo que em muitos deles não foram reportadas aplicações
práticas desses modelos.
Wang et al. (2014) afirma ainda que apesar de todos os estudos realizados
em sistemas de controle de projeto, a maioria deles está incompleta em sua
natureza, sendo necessário um sistema de controle de projeto mais abrangente
que possa executar o controle de custos e planejamento. Portanto, são escassas
as informações sobre a contribuição desses tipos de modelos, seus benefícios e
os entraves dessa implementação integrada de planejamento e orçamento para
controle de obras.
Embora o BIM venha sendo cada vez mais aceito na indústria da
construção civil, a rica capacidade de informação do projeto ainda não é bem
utilizada para apoiar o gerenciamento da construção de campo (PARK et al.,
2016). Além disso, conforme os referidos autores, uma quantidade significativa
de esforço também é necessária para encontrar informações adequadas do BIM
ao realizar essas tarefas de gerenciamento de campo. Apesar dos benefícios do
BIM durante as fases de pré-construção e coordenação tenham sido
minuciosamente pesquisados e documentados, a investigação sobre seu estado
atual de implementação na fase de construção permanece principalmente
teórica (HARRIS; ALVES, 2016).
1.3 Questões de Pesquisa
A questão de pesquisa principal do presente trabalho é:
a) Como os modelos BIM 4D e 5D podem contribuir no controle integrado
das informações de custo e planejamento em obra?
Como questões específicas têm-se:
a) Quais são os requisitos de informações necessários para o
desenvolvimento de um modelo BIM 4D e 5D que suporte a integração entre
planejamento e controle da produção e de custos em obra?
b) Como os dados oriundos do monitoramento em campo podem
retroalimentar informações para aumentar a precisão dos modelos BIM 4D e 5D?
c) Quais benefícios e dificuldades a implementação de BIM 4D/5D para a
integração de planejamento e controle da produção e custos em obra?
1.4 Objetivos
Propor e aplicar um método para integração do acompanhamento da
produção e controle de custos em obra com uso do BIM 4D e 5D.
Como objetivos secundários, tem-se:
a) Identificar e definir requisitos de informações para modelagem em BIM
4D e 5D que suportem a integração do planejamento e controle de produção e
custos para uso em campo.
b) Identificar quais informações do campo são necessárias para a
retroalimentação dos modelos BIM 4D e 5D visando a sua atualização e controle.
c) Identificar benefícios e dificuldades segundo a percepção dos usuários
na implementação de BIM 4D e 5D em campo e escritório.
1.5 Delimitação da Pesquisa
Para o presente trabalho, as empresas participantes já deverão fazer uso
da tecnologia BIM, já que o foco do trabalho não é avaliar o processo de
implementação de uma nova tecnologia. Os softwares utilizados serão aqueles
que já estão em uso na empresa, priorizando-se aqueles com licença estudantil
gratuita ou com licenças já adquiridas pela universidade.
1.6 Estrutura do Trabalho
Este trabalho está organizado em sete capítulos principais. Inicialmente
são apresentados a justificativas e o problema de pesquisa, a questão principal
e as questões secundárias, o objetivo principal e os objetivos secundários,
seguidos da delimitação de pesquisa e estruturação do trabalho.
No Capítulo 2 são apresentados os conceitos relativos ao Planejamento da
Produção e ao Controle de Custos, abordando temas como tipos de
planejamento e orçamento e sua importância, e conceitos básico de controle e
monitoramento, bem como a integração de Planejamento e Custos, citando
trabalhos já desenvolvidos na área.
No Capítulo 3 são introduzidos conceitos básicos sobre Building
Information Modeling, e sua aplicação para o planejamento e estimativa de
custos, apresentando alguns trabalhos realizados sobre o tema.
O Capítulo 4 aborda a descrição do método de Pesquisa, detalhando todas
as etapas e estágios de pesquisa.
No Capítulo 5, os resultados iniciais são apresentados e discutidos, e o
métodos iniciais para a integração de planejamento e custos em campo com uso
de BIM são apresentados, juntamente com requisitos de modelagem BIM.
Por fim, no Capítulos 6, são apresentadas as considerações iniciais e o
cronograma de estudo para as próximas fases da pesquisa.
2 INTEGRAÇÃO DO PLANEJAMENTO E CONTROLE DA PRODUÇÃO E CUSTOS
Este capítulo tem por finalidade apresentar os principais conceitos sobre
planejamento e controle da produção e custos e meios disponíveis para
promover a integração entre essas informações. São discutidos o processo de
planejamento e técnicas para programação de obras, os tipos e níveis de
detalhamento do orçamento, o controle e monitoramento de custos e da
produção, e, por fim, são apresentados os sistemas para integração do controle
de custo e da produção na construção civil.
2.1 Planejamento e Controle da Produção
2.1.1. Definição de Planejamento e Controle da Produção
Para a execução de qualquer projeto é necessário que exista um
planejamento, onde será definido o método de execução uma programação,
para definir o cronograma de execução; e um controle que permitirá o
acompanhamento e verificação do andamento do projeto (KNOLSEISEN, 2003).
O planejamento pode ser definido como um processo gerencial que envolve o
estabelecimento de objetivos e a determinação dos procedimentos necessários
para atingi-los, sendo eficaz somente quando acompanhado do controle
(FORMOSO et al., 1991). Pode ser entendido também como um processo em
que são utilizadas técnicas científica, para aumentar a eficiência, a racionalidade
e a segurança através de previsões, programação, execução, coordenação e
controle dos resultados, visando atingir o que é desejado (AVILA et al., 20004
apud KNOLSEISEN, 2003).
Para Laufer e Tucker (1987), o propósito primordial do planejamento é
ajudar o gerente a cumprir sua função primária, ou seja, a de direção e controle.
A direção abrange a execução, onde os elementos essenciais de como, quando,
e quem são preparados para a execução do projeto de construção, e a
4 AVILA, A.V.; JUNGLES, A.E., Técnicas de Planejamento na Construção Civil. UFSC, Florianópolis/SC, 2000.
coordenação, que permite a comunicação entre as muitas partes envolvidas na
realização do projeto. Já, o controle é o processo que garante que o curso de
ação seja mantido e os objetivos desejados sejam alcançados. O desempenho
é medido e avaliado e são tomadas medidas corretivas quando o desempenho
diverge dos planos.
2.1.2. Processo de Planejamento e Controle da Produção
O processo de planejamento pode ser dividido em cinco fases (Figura 1),
conforme divisão apresentada por Laufer e Tucker (1987):
• Planejamento do processo de planejamento – o empreendimento
deve ser analisado de acordo com as características que o torna único. São
tomadas decisões relativas ao número de níveis de planejamento, periodicidade
do controle, periodicidade da atualização dos planos, nível de centralização do
controle, técnicas e ferramentas de programação a serem utilizadas;
• Coleta de informações – os dados coletados durante as diferentes
etapas do empreendimento devem ser reunidos, processados e disponibilizados
aqueles que tomarão as decisões;
• Elaboração dos planos – com base nas informações coletadas
anteriormente, os planos são elaborados por meio do emprego de métodos como
o sequenciamento, a programação e a análise econômica; • Difusão das informações – as informações dos planos devem ser
transmitidas de acordo com as necessidades de seus usuários;
• Avaliação do processo de planejamento – é realizada a avaliação de
todo o processo de planejamento, servindo de base para o desenvolvimento
desse processo em outros empreendimentos.
Figura 1: Processo de Planejamento
Planejamento do processo de planejamento
Coleta de informações
Elaboração/ Preparação dos
planos
Difusão das informações
Avaliação do processo de planejamento
Ação
CiclodePlanejamento
CiclodeProjetoContínuo
Intermitente
Fonte: Adaptado de (LAUFER; TUCKER, 1987)
A programação das atividades pode ser feita em vários níveis de
detalhamento e alcance, cada uma visando a um tipo de tomada de decisão e à
apreciação por escalões distintos na esfera gerencial (MATTOS, 2010). Formoso
et al. (2001) divide o processo de planejamento e controle da produção em três
níveis hierárquicos:
• Planejamento estratégico ou de Longo Prazo: neste nível são
definidos os ritmos em que deverão ser executados os principais processos de
produção, que em conjunto com os dados do orçamento, define um fluxo de
despesas que deve ser compatível com o estudo de viabilidade, realizado ainda
na fase do planejamento estratégico do empreendimento. Conta com um número
bastante elevado de atividades, sendo, o mesmo, distribuído a vários usuários. • Planejamento tático ou de Médio Prazo: os serviços definidos no
plano mestre são detalhados e segmentados nos lotes em que deverão ser
executados, de acordo com o zoneamento estabelecido. Uma das suas
principais funções é a remoção de restrições associadas à realização dos
pacotes de trabalho no sistema de produção.
• Planejamento operacional ou de Curto Prazo: tem o papel de
orientar diretamente a execução da obra. Geralmente é realizado em ciclos
semanais, onde são atribuídos recursos físicos (mão de obra, equipamentos e
ferramentas) às atividades programadas no plano de médio prazo, bem como é
feito o fracionamento dessas atividades empacotes menores, denominados de
tarefas.
2.1.3. Programação da Produção
XXXXX
a. Estrutura Analítica de Projeto (EAP)
A Estrutura Analítica de Projeto é constituída por pacotes de trabalho
individuais ou grupos de tarefas, que podem ser monitorados, rastreados e
medidos separadamente. A partir dela, o planejador ajuda a equipe a decompor
o projeto em atividades (tarefas) e identificar os principais marcos que são
fundamentais para medição de desempenho (WAYNE, 2013).
A EAP é composta de várias camadas ou níveis que começam com uma
visão de resumo e trabalham até os detalhes, podendo ter três ou cinco níveis
de degradação, onde a tarefa detalhada está no nível mais baixo. Dessa forma,
a EAP é usada como guia para garantir que nada seja negligenciado (WAYNE,
2013).
A regra do 100 porcento é o mais importante critério ao se desenvolver,
avaliar e decompor logicamente uma EAP. A regra diz que o próximo nível de
desenvolvimento de um elemento da EAP deve representar 100 porcento do
trabalho aplicado no elemento de nível superior. Isso garante que todos os
pacotes de trabalho e atividades sejam identificados (HAUGAN, 2001). O autor
define os pacotes de trabalho como o mais baixo elemento de trabalho da EAP
que fornece uma base lógica para definir atividades ou atribuir responsabilidades
para uma específica pessoa ou organização. Portanto, no geral, esse pacote de
trabalho deve ser distinto, facilmente definido e gerenciável, com conteúdo de
trabalho planejado e programado por atividades.
Uma das abordagens mais comuns para desenvolver a EAP é de “cima
para baixo”, o que é muito útil quando o produto de saída do projeto é um serviço.
Assim, todas as atividades do projeto são listadas primeiramente e então são
agrupadas em pacotes de trabalho lógicos ou em menores níveis de elementos
da EAP. Esses elementos são sumarizados dentro de elementos com níveis
maiores (HAUGAN, 2001).
A EAP pode ser representada por uma árvore com ramificações ou ser
listada de forma analítica associada a uma numeração lógica subdividida em
níveis (Figura 2), onde cada nível novo ganha um dígito a mais (MATTOS, 2010).
Segundo Haugan (2001), muitas organizações tem um código padrão. E
ao se desenvolver uma EAP, a codificação ou numeração de vários elementos
e níveis melhora significativamente a funcionalidade da EAP nas mais diversas
aplicações relacionadas. Independente do código utilizado nessa EAP o
importante é que esta deve ser consistente. Para o referido autor, esses códigos
podem ser utilizados e modificados para conter elementos alfanuméricos que dá
uma única identificação para cada atividade de trabalho. O resultado dessa
identificação prover uma legenda para planejar, orçar, rastrear, replanejar, e, no
geral promover a comunicação ao longo do projeto.
Para Rasdorf e Abudayyeh (1991), um esquema de codificação deve ser
capaz de identificar todos os processos e recursos de um projeto de construção,
assim o trabalho deve ser agendado de acordo com a EAP e os orçamentos de
recursos (materiais, trabalhos e equipamentos). O consumo e os custos devem
ser preparados para cada descrição de controle definida na EAP.
Figura 2: Representação da EAP com árvore ramificada (a) e na forma analítica (b)
(a)
(b) Fonte: Mattos (2010)
Mattos (2010) traz alguns benefícios de se fazer uso de EAP em projetos:
• Ordena o pensamento e cria uma matriz de trabalho lógica e
organizada
• Evita que uma atividade seja criada em duplicidade
• Individualiza as atividades que serão as unidades de elaboração do
cronograma
• Permite o agrupamento das atividades em famílias correlatas
• Facilita o entendimento das atividades consideradas e do raciocínio
utilizado na decomposição dos pacotes de trabalho
• Facilita a verificação final por outras pessoas
• Facilita a localização de uma atividade dentro de um cronograma
extenso
• Facilita a introdução de novas atividades
• Facilita o trabalho de orçamentarão porque usa atividades mais
precisas e palpáveis
• Permite a atribuição de códigos de controle que servem para alocação
dos custos incorridos no projeto.
b. Técnicas de Rede
Outro tipo de programação de atividades bastante comum é o método do
caminho crítico (CPM) que vem sendo amplamente aplicado para programação
de projetos no setor de construção (FENG et al., 2010). Por meio desse método,
os planejadores analisam primeiro os desenhos de projeto e os documentos de
construção e decompõem um projeto em atividades para desenvolver uma rede
de agendamento, e assim avaliam diferentes alternativas de sequenciamento,
sua viabilidade e se os prazos dos projetos serão cumpridos (KOO et al., 2007;
FENG et al. 2010).
Com o CPM, uma série de tarefas sequenciais são ligadas desde o início
até o final do projeto, de forma que, se alguma destas tarefas forem adiadas
(tarefas críticas), atrasará a data de término do projeto como um todo. Este,
representa, portanto, o caminho mais longo das atividades planejadas até o final
do projeto (WAYNE, 2013). Contudo, segundo Koo et al., (2007), a atual
estrutura de CPM não permite que os planejadores descrevam explicitamente a
lógica das restrições, assim, os planejadores só podem determinar o papel e o
status das atividades em suas mentes, que é demorado e, frequentemente,
propenso a erros.
c. Cronogramas
Segundo Wayne (2013), um dos tipos mais comuns de programação de
atividades na indústria da construção na construção é o diagrama de barras, o
qual utiliza um gráfico de barras com uma listagem cronológica de tarefas ao
longo do lado esquerdo e a duração em hora, em dias, semanas ou meses na
linha superior. Um dos grandes problemas associados a esse tipo de
programação é que esta não possibilita a visualização da ligação entre as
atividades, não sendo possível observar as folgas nem o caminho crítico das
atividades (MATTOS, 2010).
2.2 Custos da Produção
2.2.1. Conceitos Básicos de Custos
O custo de um empreendimento é fator limitante para sua concepção e
implementação, mas apesar desta atividade envolver outros setores da
empresa, como as áreas de suprimentos, de projetos e de obras, existe pouca
troca de informações entre os mesmos (ANDRADE; SOUZA, 2003).
O custo na construção civil pode ser definido como o montante financeiro,
proveniente de gastos com bens, serviços e transações financeiras, necessário
à execução de um empreendimento, desde a etapa de estudo de viabilização
até a sua utilização, durante um prazo pré-estabelecido (ANDRADE; SOUZA,
2003). Esses mesmos autores apresentam alguns critérios de classificação dos
custos, que estão relacionados à:
Facilidade de atribuição: diretos, quando o custo for facilmente atribuível
a um determinado produto; e indireto, quando há alguma dificuldade nessa
atribuição, ou seja, aqueles custos indiretamente envolvidos na execução dos
serviços. Para estimar os custos diretos, os orçamentos tradicionais
fundamentam-se em levantamentos quantitativos de projetos e utilizam
composições de custos relativas às atividades de transformação da obra, por
meio de coeficientes de consumo, para cada insumo da atividade orçada (KERN,
2005).
Variabilidade: custo variável, aquele cuja variação é proporcional à
quantidade produzida; custo fixo, que independe da quantidade produzida,
mantendo-se praticamente constante no curto prazo; custo semi-variável, varia
de acordo com a quantidade produzida, mas não proporcionalmente.
Abrangência: custo unitário seria o valor necessário para produzir uma
unidade de serviço; o custo total envolveria o valor necessário para produzir a
totalidade de unidades de serviço.
Auxílio à tomada de decisões: relevantes, que seria os que se alteram
em função da decisão tomada; e os não relevantes, que independem da decisão
tomada.
a. Estrutura Analítica de Custos – LIGACAO DOS TEMAS
A estrutura analítica de custos (EAC) é similar a EAP com a diferença que
o foco está no modelo de custo do projeto (WAYNE, 2013). Neste método, cada
pacote de trabalho é custeado e organizado de tal forma que o custo total dos
pacotes em qualquer ramo deve somar o custo do pacote do pacote “pai” no
ramo acima (Figura 3). Esses pacotes podem ser codificados para produzir um
sistema de codificação de custo do projeto que pode ser realizado para análise
de valor agregado (Lester, 2006).
Segundo Wayne (2013), a EAC, as contas de custo e os elementos de
custo possuem um sistema de numeração que permite o rastreamento, a triagem
e o relatório por computador. Onde, as contas de custo, conhecidas também por
"Contas detalhadas", "códigos de custo" e "plano de contas" estão no nível mais
baixo da EAP. Os elementos de custo, que são usados para a separação de
custos por tipo, segregam os custos nas contas para refletir os valores de
material, mão de obra, equipamentos, subcontratos e até mesmo horas de
trabalho para a tarefa.
Figura 3: Representação esquemática da EAC
Fonte: Lester (2006)
A EAC é composta de múltiplas camadas ou níveis que começam com uma
visão de resumo até chegar os custos detalhados. Tornando mais fácil revisar
os custos no nível de resumo e, em seguida, concentrar-se nos detalhes,
conforme necessário, para em seguida analisar as variações (WAYNE, 2013).
Para o autor, existem semelhanças significativas entre um EAP e EAC, não é
incomum, e na verdade é o ideal, que essas estruturas se correspondam
numericamente. Quanto mais próximo estiverem, mais fácil será atribuir um valor
a uma tarefa no cronograma.
2.2.2. Níveis de Detalhamento de Estimativa de Custo
Definição DE ORCAMENTO
No setor de construção, o sucesso de uma empresa pode estar
diretamente relacionado à sua capacidade de estimar um projeto com precisão
e controlar os custos e completar o projeto dentro do orçamento (POPESCU et
al., 2003).
Embora seja impossível saber exatamente o que o projeto irá custar antes
do trabalho, é muito possível e prático estimar, ou aproximá-los com precisão
antecipadamente. Diante disso, uma estimativa pode ser definida como o custo
antecipado, preciso e aproximado de todos os materiais, mão-de-obra,
subcontratados, equipamentos e despesas gerais associados a um projeto de
construção específico (WAYNE, 2013).
Segundo Mattos (2010), geralmente a estimativa de custos é feita a partir
de indicadores genéricos, números consagrados que servem para uma primeira
abordagem da faixa de custo da obra. Segundo o autor, um indicador bastante
usado é o custo do metro quadrado construído, sendo o Custo Unitário Básico
(CUB), que representa o custo da construção, por m2, de cada um dos padrões
de imóvel estabelecidos, a fonte de evidência mais utilizada.
Barbosa et al. (2014), traz outros exemplos de métodos para estimativa de
custos:
• Estimativa baseada na opinião especializada: conta com
especialistas das diversas disciplinas que fazem a estimativa por
método direto, ou seja, utilizando dados técnicos detalhados como
desenhos e especificações. São baseadas apenas na experiência,
habilidade, intuição e dados históricos empíricos.
• Estimativa por analogia: quando não se possuem informações
detalhadas do projeto, e este tem semelhança com outros já
executados utiliza-se dados históricos de outros empreendimentos.
Pode-se estimar grosseiramente o custo total ou de componentes
dos diversos níveis da EAP.
• Estimativa paramétrica: a estimativa é feita utilizando equações ou
modelos matemáticos para relacionar os custos a uma ou mais
variáveis ou parâmetros, tais como, volume, área, peso, potência,
consumo de energia, entre outros.
• Estimativa detalhada ou definitiva: tem um maior grau de precisão
para estimar componentes de trabalho, pacotes individuais ou
atividades. Esta técnica requer que que todos os custos sejam
estimados nos componentes mais baixos da EAP, agregando cada
nível da EAP até chegar aos custos totais mais altos e do projeto.
A estimativa do custo da mão de obra é obtida a partir do
levantamento dos homens-hora necessários para cada
especialidade envolvida.
PRECISA ALINHAR A NOMENCLATURA. SUGIURO TRABALHAR COM
ORÇAMENTO DISCRIMINADO OU DETALHADO E INTERNAMENTE NO
TEXTO DISCUTIR QUE É A FORMA TRADICIONAL DE ORÇAR.
2.2.2.1. Orçamento Convencional
Segundo Cabral (1988), o orçamento convencional é uma estimativa de
custos que resulta na discriminação da obra em seus diferentes serviços, os
quais têm suas quantidades determinadas e associadas a um custo unitário.
Logo, o parâmetro orçado é o serviço.
Antes de se dar início ao processo de orçamentação convencional, é
necessário saber quais serviços serão orçados e como serão executados, em
seguida é feita a orçamentação independente de cada um desses serviços
(CABRAL, 1988). A quantidade de serviço é calculada a partir de projetos, ou
quando não existirem, são feitas correlações com características de outros
projetos ou de outros serviços anteriormente executados (ANDRADE; SOUZA,
2003).
Segundo Kern (2005), os orçamentos tradicionais não passam de uma
simples lista de preços estimados de elementos construtivos, sem considerar
custos relacionados aos métodos e duração das atividades de produção.
Segundo a autora, este tipo de orçamento produze valores reais, tendo em vista
o grande número de situações na construção nas quais os custos não são
proporcionais à quantidade. Outro problema, é que o orçamento tradicional
também não reflete a maneira pela qual o trabalho é conduzido no canteiro, pois
os itens são agrupados por equipes, independente de onde o trabalho ocorre ou
da dificuldade de construção (KERN, 2005).
2.2.2.2. Orçamento Operacional ou Executivo
A noção de orçamento executivo surgiu para adequar às informações
fornecidas pelo orçamento aos dados obtidos em obra segundo o conceito de
operação, ou seja, toda a tarefa executada por um mesmo tipo de mão de obra,
de forma contínua, com início e fim definidos (SANTOS et al, 2009).
A maior distinção entre o orçamento convencional e o operacional é o fator
tempo. Enquanto a primeira é feita com base na obra pronta, a segunda o
processo envolvido na fase de execução considerando uma programação prévia
(CABRAL, 1988). Assim, o orçamento pode ser elaborado para cada período
desejado, seja, semanas, quinzenas ou meses (SANTOS et al, 2009).
A partir do orçamento operacional, além do cumprimento dos objetivos do
orçamento convencional, há também a constituição do Sistema de Informação
Gerenciais da obra, dessa forma a obra tem condições de ser gerenciada de
forma mais semelhante as indústrias (CABRAL, 1988).
Segundo Cabral (1988), esse tipo de orçamento está diretamente ligado a
três funções da administração: planejamento, controle e coordenação. Em
relação ao planejamento, ao fazer a programação da obra, o orçamento
operacional estará criando ao mesmo tempo metas. As metas orçadas servirão
como medida de desempenho da execução da obra, e o controle se dará por
meio da comparação dos resultados. Já em relação à coordenação, o orçamento
operacional permite uma maior integração entre os diversos departamentos ou
funções da empresa, já que a sua elaboração envolve a participação de vários
departamentos.
Algumas das vantagens do uso do orçamento operacional são
apresentadas por Formoso et al. (1984) apud Cabral (1988):
• Aumento do poder de tomada de decisão;
• A obra é administrada segundo os mesmos princípios da produção
fabril;
• Previsão de custo de mobilização e desmobilização de mão de obra
ao longo do tempo;
• Melhor avaliação dos métodos construtivos.
Dentre as desvantagens os autores referidos anteriormente citam: o
aumento do trabalho despedido pelo orçamentista e a maior necessidade de
conhecimento do processo executivo quando comparado com o convencional;
maior tempo de elaboração; e a imposição de uma rigidez a programação da
obra em virtude da alocação dos custos em períodos pré-determinados.
Para Popescu et al. (2003), todas as estimativas de construção nos
estágios conceitual, baseadas em custos médios por unidade de área, volume
unitário de um edifício ou unidade de ocupação, ou de construção provavelmente
são maiores ou menores do que o custo verdadeiro. Contudo, alguns fatores são
responsáveis por afetar a acurácia das estimativas conceituais, tais como, o tipo
de construção, a localização geográfica, a habilidade dos estimadores, os níveis
de informação disponíveis, o estado do mercado de construção, entre outros.
2.3 Integração de Custo e Produção
A interdependência entre cronograma e custo é clara, ou seja, custos e
planejamento estão intimamente relacionados em termos de seu processo de
controle já que eles compartilham dados em comum, tais como, custo orçado,
recursos e quantidades (FAN et al., 2015). É a integração de cronograma e custo
Comment [DC2]: Utilizar como finalização do capitulo
que permite ao gerente do projeto o controle preciso necessário para gerenciar
o trabalho (WAYNE, 2013).
Os elementos de integração de produção e custo e envolvem sistemas bem
como meios para monitoramento e controle, conforme será discutido a seguir.
2.3.1. Sistemas de planejamento e controle de custo e produção
Pequena introdução do item
4.3.3.1. MRP – Material Requirements Planning
No início dos anos 60 muitas empresas começaram a inserir computadores
para executar rotinas com funções de contabilidade. Devido a complexidade e
tédio associado às tarefas de planejamento e controle de estoque, o uso de
computadores foi estendido a esse uso também. Um dos primeiros sistemas
desenvolvidos com essa finalidade foi o Material Requirements Planning (MRP)
(WALLACE; SPERAMAN, 2015).
MRP (Planejamento de Necessidade de Materiais) é um sistema de
informação baseado em computador projetado para controlar as atividades de
fabricação dentro de uma organização (MANTHOU et al., 1996). O foco principal
do MRP é o agendamento de tarefas e ordens de compra para satisfazer as
solicitações de materiais gerados por uma demanda externa. Assim, o sistema
deve determinar quantidades de produção apropriadas de todos os tipos de
itens, e também deve determinar o tempo de produção que facilitem o
cumprimento das ordens dentro do prazo (WALLACE; SPERAMAN, 2011).
O MRP tem como tema “entregar os materiais corretos, no lugar certo, na
hora certa”, para isso os materiais devem ser adiantados quando a sua falta
possa atrasar toda programação de produção e atrasados quando a
programação estiver atrasada (Davis et al., 1999).
O MRP trabalha com produtos acabados ou itens finais, e suas partes
constituintes são chamados itens de nível inferior (WALLACE; SPERAMAN,
2011). A esses itens de nível inferior é atribuído um código de nível inferior (low
level code), que corresponde ao número do nível mais baixo em que o item
aparece em qualquer estrutura de produto de uma organização (CORRÊA et al.,
2006).
Comment [DC3]: confuso
A relação entre itens finais e itens de nível inferior é descrita pela lista de
materiais (WALLACE; SPERAMAN, 2011). Na lista de materiais, além da
descrição dos itens que compõem o produto, definem-se as quantidades
necessárias de cada um dos itens “filhos” para fabricação/montagem de uma
unidade do item “pai”, aquele localizado um nível imediatamente acima na
estrutura de produto, conforme pode ser visto na Figura 4 (LAURINDO;
MESQUITA, 2000).
Além da informação do BOM, o MRP exige informações sobre a demanda
independente, que vem do Programa Mestre de Produção (Master Production
Schedule - MPS) e do registro de estoque (WALLACE; SPERAMAN, 2011,
DAVIS et al., 1999). O MPS consiste na definição das quantidades de cada
produto final que se deseja produzir em cada período (time buckets) dentro do
horizonte de planejamento (LAURINDO; MESQUITA, 2000). Já o registro de
estoque contém informações como número de unidades disponíveis ou
solicitadas, alocação e recebimentos agendados (Davis et al., 1999).
Figura 4: Exemplificação da representação da estrutura de materiais
Fonte: Laurindo e Mesquita (2000)
A partir do programa de produção e da estrutura de materiais dos produtos,
calculam-se as necessidades de materiais para execução da produção. Assim,
as quantidades e os instantes em que devem ser produzidos ou comprados cada
item são determinados descontando-se eventuais itens em estoque e levando-
se em consideração os tempos de produção e compra, chamados de Lead Times
(LAURINDO; MESQUITA, 2000).
Segundo Wallace e Speraman (2011), os três principais problemas
relacionados ao MPR são:
• Capacidade inviável - o sistema assume que todas as linhas possuem
capacidade infinita, o que pode criar problemas quando os níveis de produção
estão perto ou na sua capacidade;
• Longo planejamento do Lead Time - como o sistema usa prazos de
entrega constantes, para compensar a variabilidades dos prazos, o planejador
opta pela estimativa de tempo mais pessimista, que resulta num longo
planejamento do tempo de ressuprimento- lead time, e uma quantidade grande
de estoque);
• “Nervosismo” no sistema (uma pequena mudança no MPS resulta na
ampla mudança liberação das ordens planejadas)
4.3.3.2. MRPII - Manufacturing Resources Planning
O MRPII (Planejamento dos Recursos de Produção), surgiu para resolver
alguns dos problemas do MRP, além de reunir outras funções para criar um
sistema de gerenciamento de fabricação verdadeiramente integrado, tais como,
gerenciamento de demanda, previsão, planejamento de capacidade,
programação mestre de produção, planejamento de capacidade de corte,
planejamento de requisitos de capacidade, despacho e controle de entrada /
saída (WALLACE; SPERAMAN, 2011).
No MRP II, foram acrescentados ao conjunto de dados básicos de MRP
(MPS, lista de materiais e Estoques) os roteiros de produção, com sequencias e
tempos das diferentes tarefas; e um cadastro de centros de produção com suas
respectivas capacidades finitas, definida em função da disponibilidade de
equipamentos, operários, ferramentas, entre outros (LAURINDO; MESQUITA,
2000). Dessa forma, o MRP II engloba também as decisões referentes a “como
produzir”, ou seja, com que recursos, considerando a capacidade de produção e
gerenciamento da mão de obra (CORRÊA et al., 2006).
Na figura 5 é apresentada a hierarquia do MPR II, um nível acima do MPS,
tem-se o Sales & Operations Planning – S&OP (Planejamento de Vendas e
operações) que é um processo de planejamento que trata de decisões
agregadas que requerem uma visão a longo prazo do negócio e envolve a alta
diretoria (CORRÊA et al., 2006). Neste momento são feitas previsões futuras de
matérias, ferramentas e de pessoal. E esse processo de conversão da previsão
agregada a longo prazo para uma previsão detalhada é a função do
gerenciamento da demanda (WALLACE; SPERAMAN, 2011).
O MPS associado ao módulo RCCP - Rough-cut Capacity Planning
(Planejamento Grosseiro de Capacidade) é responsável por elaborar o plano de
produção de produtos finais, item a item, período a período, que é o dado de
entrada para o MRP (CORRÊA et al., 2006). O RCCP é usado para fornecer uma
verificação de capacidade rápida de alguns recursos críticos para garantir a
viabilidade da programação de produção principal (WALLACE; SPERAMAN,
2011). Ainda segundo os autores, o RCCP é menos detalhado do que o CRP -
Capacity requirements planning (Planejamento do Cálculo de Capacidade), que
é outra ferramenta para realizar verificações de capacidade após o
processamento do MRP, onde o CRP prevê os tempos de conclusão do trabalho
para cada centro de produção, usando lead times fornecidos e, em seguida,
calcula uma capacidade de carga prevista ao longo do tempo.
Os dois módulos finais, SFC - Shop Floor Control (Controle de Chão de
Fábrica) e Compras são responsáveis por garantir que o plano de materiais
detalhado seja cumprido da forma mais fiel possível, em que o SFC é
responsável pela sequenciação das ordens, por centro de produção, no nível da
fábrica, e o módulo de compras controla as ordens de compra, fazendo interface
entre planejamento e os fornecedores de componentes e matérias-primas
(CORRÊA et al., 2006).
Figura 5: Estrutura hierárquica do MRP II
Fonte: Laurindo e Mesquita (2000)
Um dos problemas associados ao MPRII é que o mesmo não busca,
expressamente, a otimização dos conflitos que ocorrem no planejamento da
produção, já que MPS e CRP são de responsabilidade de usuário, que não
processo de tentativa e erro tentam encontra a melhor solução para a
programação (LAURINDO; MESQUITA, 2000).
4.3.3.3. ERP - Enterprise Resources Planning
Devido a limitação da abrangência e as dificuldades de integração com
outros sistemas utilizados nas diferentes áreas da empresa, os sistemas MPRII
evoluíram e deram origem aos sistemas ERP (Planejamento de Recursos da
Corporação) (LAURINDO; MESQUITA, 2000). Esse tipo de sistema tem a
pretensão de suportar todas as necessidades de informação para tomada de
decisão de um empreendimento como um todo (CORRÊA, 2006).
Sua abrangência foi expandida para além da Produção, atingindo outras
áreas, tais como, Contábil, Financeira, Comercial, Recursos Humanos,
Engenharia, Gerenciamento de Projetos, englobando uma gama de atividades
dentro das empresas (LAURINDO; MESQUITA, 2000). Todos esses setores
estão interligados entre si a partir de uma base de dados única e não redundante.
Uma estrutura conceitual do ERP e sua evolução desde o MRP é
apresentado na Figura 6.
Figura 6: Representação da evolução conceitual do MPR ao ERP
Fonte: Corrêa et al. (2006)
Dentre as vantagens de se utilizar esses tipos de sistemas integrados
citadas por Wallace e Speraman (2011) destacam-se: (a) Funcionalidade
integrada; (b) Interfaces de usuário consistentes; (c) Único vendedor e contrato;
e (d) Suporte unificado de produto. Como desvantagens destacam-se: (a)
Incompatibilidade com sistemas existentes; (b) Implementação longa e
dispendiosa; (c) Incompatibilidade com práticas de gestão existentes; e (d) Falta
de inovação tecnológica.
4.3.3.4. MES - Manufacturing Execution Systems
O MES (Sistema de execução e controle de fábrica) é um sistema de chão
de fábrica orientado para a melhoria de desempenho que complementa e
aperfeiçoa os sistemas integrados de gestão da produção (CORRÊA et al.,
1997). A chave real para o MES é medir o que precisa melhorar e fornecer
respostas rápidas e comentários sobre o progresso e o desempenho (PTAK;
SCHRAGENHEIM, 2005).
O MES coleta e acumula informações do realizado no chão de fábrica e as
realimenta para o sistema de planejamento, tendo a preocupação de garantir
que plano definido no MRP seja cumprido (CORRÊA et al., 1997).
Segundo Ptak e Schragenheim (2005), os sistemas MES incluem funções
como alocação e status de recursos, operação / agendamento detalhado, envio
de unidades de produção, controle de documentos, coleta e aquisição de dados,
gerenciamento de mão-de-obra, gerenciamento de qualidade, gerenciamento de
processos, gerenciamento de manutenção, rastreamento de produtos e análise
de desempenho.
Ainda segundo os referidos autores, recentemente os sistemas MES
incluíram programações finitas e detalhados que podem se replanejar
rapidamente com base na atividade em tempo real que ocorrem no chão de
fábrica, fornecendo um cronograma realista para o pessoal de produção. Essas
programações finitas podem se basear em eventos, com o melhor agendamento
possível das sequencias; em atividades, as atividades de alta prioridades são
agendada primeiramente; e em recursos, onde o foco está no valor e no tempo.
4.3.3.5. APS – Advanced Planning Systems
Embora os sistemas ERP apoiem os fluxos de trabalho comerciais padrão,
o maior impacto no desempenho do negócio é criado por exceções e
variabilidade no sistema. O APS fornece procedimentos e metodologias de
planejamento poderosos, bem como reações rápidas a exceções e variabilidade
(STADTLER; KILGER, 2005).
APS não substituem os sistemas ERP. Eles podem ser vistos como
complementos para planejar e otimizar a cadeia de suprimentos. Ele extrai dados
dos sistemas ERP, apoia a tomada de decisões (através da preparação de
propostas "otimizadas" que ainda precisam ser controladas, possivelmente
revisadas e eventualmente divulgadas pelos tomadores de decisões) e envia as
decisões de volta ao sistema ERP para execução final. (DE KOK; GRAVES,
2003)
O APS tenta "computadorizar" o planejamento, e por mais por mais
avançados que os sistemas de planejamento sejam, permanecem sistemas de
suporte à decisão, ou seja, ainda se apoiam nos decisores humanos
(STADTLER; KILGER, 2005). A maioria dos aplicativos APS são algoritmos
baseados em memória que executam funções. Estes incluem programação de
capacidade finita, previsão, disponível para prometer, gerenciamento de
demanda, gerenciamento de armazém, distribuição e gerenciamento de tráfego,
etc. (WALLACE; SPERAMAN, 2011).
Os principais benefícios do uso de sistemas APS foram levantados por Ivert
e Jonsson (2010), dentre eles destacam-se: (a) Permitir a visualização da
informação; (b) Facilita o acesso das informações; (c) Possibilita a análise de
eventos futuros inesperados; (d) Permite a análise quantificável de cenários “e
se”; (e) Simplifica atividades de planejamento; e (f) Menos tempos para o
planejamento de atividades.
2.3.1 Monitoramento e Controle de Custo e Produção
O monitoramento revela quais atividades estão à frente do cronograma,
conforme previsto, e as atrasadas. Esse processo é baseado no feedback, por
meio de: comunicações verbais, relatórios diários escritos do campo, relatórios
de acompanhamento de mão de obra, entregas de material, metas alcançadas
e atividades futuras (WAYNE, 2013).
O controle, por sua vez, é o processo que garante que o curso de ação
seja mantido e os objetivos desejados sejam alcançados (LAUFER; TUCKER,
1987). De forma mais detalhada, pode ser entendido como um conjunto de ações
que visam o direcionamento do plano, incluindo o monitoramento na realidade,
a comparação com o que foi planejado e as ações para providenciar as
mudanças necessárias de realinhamento do plano (SLACK et al.,1997 apud
KNOLSEISEN, 2003).
Segundo Wayne (2013), o processo de monitoramento e controle inclui:
• atualizações das medições para avaliação de desempenho (linha de
base);
• medição do desempenho das tarefas em curso (durante o processo de
execução);
• monitoramento das variáveis do projeto (custo, tempo, recursos e
qualidade) em relação à linha de base;
• análise das variações entre a linha de referência e a real, e sua causa;
• identificação e implementando de ações corretivas para se manter nas
metas.
A medição do progresso do trabalho por pacote de trabalho pode ser
realizada por uma variedade de métodos, com o objetivo de estimar o progresso
(porcentagem completa) de cada descrição de controle, agregando esses
valores para chegar a uma estimativa geral para o progresso do projeto
(RASDORF; ABUDAYYEH, 1991).
São apresentadas a seguir algumas técnicas encontradas na literatura
para mensurar o acompanhamento da produção e controlar custo:
• Unidades físicas ou unidades completadas: a quantidade realizada
pode ser aferida de maneira exata no campo e é baseada em uma contagem
física. Aplica-se a tipos de tarefas que envolvem produção repetida de unidades
de trabalho. (MATTOS, 2010; WAYNE, 2013);
• Rateio (percentual): quando a atividade não é facilmente mensurável
e o planejador se baseia numa estimativa de percentual (MATTOS, 2010);
• Marcos Ponderados: o planejador atribui um peso para cada tarefa,
que passa a ser um marco de controle. Há uma série de etapas ou operações
que são realizadas em sequência, e cada uma contribui para o produto final
(MATTOS, 2010; WAYNE, 2013);
• Por data (nível de esforço): a atividade de baseia pelo prazo de entrega
(MATTOS, 2010);
• Valor agregado: o valor agregado (custo que uma atividade deveria ter
custado em um determinado período) é ligado aos valores do previstos usados
no cronograma e ao custo real (MATTOS, 2010; WAYNE, 2013);
• Unidades equivalente: cada subtarefa é ponderada de acordo com o
nível estimado de esforço (em horas de trabalho) ou por valor em dinheiro
dedicado a cada subtarefa (WAYNE, 2013);
• Linha de progresso: é formada pela ligação de sucessivos segmentos
de reta desenhados no cronograma a partir da escala de tempo, nas
extremidades desses segmentos estão indicados dos percentuais concluídos de
cada atividade (MATTOS, 2010).
2.3.2. Integração de Custo e Controle da Produção na Construção Civil
Na maioria das empresas de construção que fazem o planejamento formal,
o foco principal é o planejamento do tempo e, em menor medida, a alocação de
recursos e suas implicações de fluxo de caixa (LAUFER; TUCKER, 1987). A
definição do prazo de execução e da programação da obra influencia
diretamente os custos da mesma, devido aos diferentes equipamentos
utilizados, aos materiais e ao número de equipes que são contratadas, o que
influência diretamente no desembolso mensal. Logo, a estimativa de custos se
relaciona com o setor de planejamento/programação da obra (ANDRADE et al.,
2003).
A integração do controle de custos e cronogramas também deve se tornar
operacional no ambiente de campo para que eles sejam eficazes, já que como a
construção em campo é ordenada por atividades e recursos específicos para
realizar atividades, é razoável basear o orçamento e cronograma do projeto
sobre as necessidades e processos informativos específicos do ambiente de
campo (MUELLER, 1986).
Um esquema simplificado de planejamento, englobando custo e
programação, e controle no sistema de produção de uma obra é apresentado na
Figura 7. Segundo Cabral (1988), observa-se que na fase de planejamento é
feita uma previsão do tempo e custo da obra, e o controle é realizado através da
coletada de dados durante o processo construtivo. Esses resultados são
analisados comparando-se esses dados com os valores previstos e, em função
disso, são tomadas as medidas corretivas necessárias ainda durante o processo
de construção.
Em estudo feito por Marchesan et al. (2000) foi proposto um modelo
integrado para gestão de custo e planejamento tendo por base conceitos e
princípios do custeio baseado em atividades (ABC), no qual foram identificados
que informações de custo auxiliariam os planejadores a identificar problemas e
a priorizar ações de melhoria, principalmente a nível do planejamento
estratégico, de longo e de médio prazo do empreendimento.
Andrade e Souza (2003), em estudo sobre orçamento integrado ao
processo de produção, fizeram recomendações para promover a integração das
informações e das equipes envolvidas. Dentre elas destaca-se a envolvimento
do setor de orçamento (estimativa de custos) desde a fase de estudo de
viabilização, e durante as discussões sobre alternativas tecnológicas;
desenvolvimento um sistema de informações, para que as informações
necessárias retornem aos vários setores envolvidos; e conhecimento da
atividade a ser orçada e indicadores em consonância com os diversos setores
envolvidos.
Figura 7: Representação do controle e planejamento de custo e atividades
Fonte: Adaptado de Peter Thompson5 (1981) apud Cabral (1988)
Kern (2005) desenvolveu um trabalho propondo um modelo para
gerenciamento custos através da integração dos setores da produção e
orçamento, utilizando curva de agregação de recursos, orçamento operacional e
técnicas de custo-meta, que pudesse ser utilizado durante a fase de produção
da obra. Na fase de diagnóstico dos sistemas de gestão de custos utilizados
pela empresa, os resultados mostraram que eles se diferenciam de empresa
para empresa. E tem por característica comum que não gera informação para
tomada de decisão no decorrer da fase de produção. Outras deficiências
apontadas nos diagnósticos foram a dificuldade que as empresas têm de
atualizar o banco de dados utilizado na realização dos orçamentos, a falta de
planejamento de fluxo de caixa, e um controle com caráter essencialmente
retroativo. Durante a fase dos estudos de caso, a maior dificuldade encontrada
foi a realização da integração entre orçamento e planos de longo prazo devido a
diferença de modelagem entre esses dois tipos de documento. O modelo
proposto pela autora trouxe benefícios diferentes para cada empresa
participante, e a mesma sugere que o uso das ferramentas propostas seja
facilitado pelo uso de programas computacionais.
2.4 Considerações Finais
Este capítulo trouxe uma revisão teórica dos principias conceitos de
planejamento da produção e orçamentação na construção civil. Foi possível
perceber a importância do processo de planejamento ao se estabelecer metas
por meio de programação de atividades e controle e análise dos resultados.
O planejamento de curto prazo e o orçamento operacional estão
diretamente relacionado à execução da obra, onde a EAP é de fundamental
importância para o acompanhamento das atividades por pacotes de trabalho, já
que que os seus diversos níveis permitem uma melhor visão de todas as
atividades a serem desenvolvidas na construção. Quando essa EAP se
5 Thompson. P. Organization and economics os construction. London, McGraw-Hill, 1987, 146p.
corresponde numericamente a EAC facilita o controle da programação das
atividades executadas, bem como controle de custos associados a cada uma
delas. Segundo Goldman (1999), a quantificação de serviços a partir de projetos
fica facilitada se as informações contidas nos projetos estiverem claras e se as
mesmas utilizarem os mesmos critérios do setor de planejamento/orçamentos.
A codificação da EAP quando única para cada atividade de trabalho,
permite promover a comunicação ao longo do projeto, quando utilizadas como
uma linguagem padrão, podem ser utilizadas pelos sistemas integrados de
planejamento, custo e controle da produção. Contudo, nem sempre a
comunicação entre os módulos que compõem esses sistemas é simplificada,
principalmente se eles no condizerem a forma de trabalho adotada pela empresa
ou se empresa adota programas diferentes ao longo do ciclo de construção do
empreendimento.
3 BUILDING INFORMATION MODELING - BIM
Este capítulo tem por objetivo apresentar os principais conceitos
relacionado ao Building Information Modeling e o seu uso no planejamento da
construção e na estimativa de custos. Também são apresentados alguns dos
principais trabalhos que tratam da integração de planejamento e custos com uso
de BIM.
3.1 Definições Básicas
Existem diferentes definições para o BIM na indústria da construção já que
sua sigla pode ser entendida por Building Information Modeling/ Model /
Management entre outros. De uso mais comum encontra-se o Building
Information Modeling cujo o significado pode ser expresso como Modelagem da
Informação da Construção.
Para Kymmell (2008), o BIM simula o projeto de construção em um
ambiente virtual, podendo ser definido como uma simulação de projeto que
consiste de um modelo 3D de componentes de projeto com ligação com todas
informações requeridas que são conectadas com o projeto de planejamento,
construção ou operação e desativação.
Para Eastman et al. (2011), o BIM compreende muitas das funções
necessárias para representar todo o ciclo de vida de um projeto, fornecendo a
base para uma nova forma de projetar, construir, gerenciar e utilizar um
empreendimento. Quando adotado corretamente, contribui para um processo de
concepção e construção mais integrado, o que gera empreendimentos de maior
qualidade a custos e durações menores.
3.1.1 Modelagem paramétrica
Segundo Hernandez (2006), o modelo paramétrico é uma representação
computacional do projeto construído com entidades geométricas que tem
atributos (propriedades) fixos e variáveis. Estes atributos variáveis (parâmetros)
e os atributos fixos (condicionantes). Alguns dos parâmetros dependem de
valores definidos pelos usuários; outros dependem de valores fixos; e outros são
obtidos a partir de outras formas (2D ou 3D) ou são relativos a elas.
Os objetos paramétricos consistem em definições geométricas e dados,
bem como as regras associadas, de forma que, a geometria é integrada de
maneira não redundante, não permitindo incoerências, onde as regras
paramétricas para os objetos modificam automaticamente as geometrias
associadas (EASTMAN et al, 2011). Segundo esses autores, a modelagem
paramétrica não representa os objetos com geometria e propriedades fixas, ela
representa objetos por parâmetros e regras que determinam a geometria. Esses
objetos precisam carregar uma variedade de propriedades para serem
interpretados, analisados, precificados e adquiridos por outras aplicações. Essas
propriedades incluem informações, tais como, especificações dos materiais,
propriedades de desempenho (acústica, fluxo térmico...), resistência mecânica,
entre outros.
Ao contrário da modelagem CAD tradicional, cujas entidades são
individuais e não associadas entre si, a modelagem paramétrica permite testar
diferentes configurações sem recomeçar do início, pois pode-se alterar
rapidamente os parâmetros e obter diferentes resultados para serem
comparados (FLORIO, 2009).
Os parâmetros podem ser entendidos como as variáveis que estabelecem
as relações de dependências entre os componentes, permitindo construir regras,
traçar relações entre os pontos de uma curva ou de uma superfície, e definir o
relacionamento entre pontos a partir de condições pré-estabelecidas (FLORIO,
2009). Dessa forma, o projetista altera os parâmetros do modelo paramétrico
para procurar soluções alternativas diferentes. Por sua vez, o modelo
paramétrico responde às mudanças de adaptação ou reconfiguração para os
novos valores dos parâmetros sem que seja necessário ao projetista apagar ou
redesenhar (HERNANDEZ, 2006).
3.2.2 Interoperabilidade
O BIM por si só não pode resolver o problema geral com a comunicação e
troca de informação. Assim, a interoperabilidade, segundo Eastman et al. (2011),
representa a necessidade de passar dados entre aplicações, permitindo que
múltiplos tipos de especialistas e aplicações contribuam para o trabalho em
questão. Dessa forma, ela se baseia no intercâmbio de formatos de arquivos.
Por iniciativa da International Alliance of Interoperability (IAI), foi
desenvolvido um padrão aberto para captura e troca de informações comuns de
estruturas de dados chamado IFC (Industry Foundation Classes). O padrão IFC
tornou possível compartilhar e exportar informações de construção entre
diferentes IFC compatíveis com aplicações BIM (HALLBERG; TARANDI, 2011).
Este é principal modelo utilizado no planejamento, projeto, construção e
gerenciamento de edificações.
Segundo Ma et al. (2011), o padrão IFC é um padrão de dados complexo
que abrange atualmente nove domínios, tais como, arquitetura, estrutura, HVAC
(hidráulica, ventilação e ar condicionado), elétrica etc. O IFC especifica a
estrutura de dados com base no modelo geométrico 3D e representação
orientada a objeto, e todos os objetos das aplicações, quando traduzidos para o
IFC trazem em si informações referentes à geometria, relações e propriedades
associadas (EASTMAN et al., 2011).
3.2.3 Nível de desenvolvimento
O nível de desenvolvimento ou Level of Development (LOD) especifica a
informação que o modelo deve conter de acordo com seu uso em diferentes
estágios do ciclo de vida do projeto (BONTON et al., 2015). O American Institute
of Architects apresenta cinco níveis de desenvolvimento que abrange desde o
LOD 100 até o LOD 500, conforme Figura 8.
Figura 8: Representação gráfica dos níveis de desenvolvimento
Fonte: http://www.hitechcaddservices.com/bim/support/level-of-development-lod/
Bonton et al. (2015) resumem cada um desses níveis como:
a) LOD 100: está limitado a uma genérica representação da construção,
sendo usado para diferentes tipos de análises, tais como, custo por m²,
orientação da construção, entre outros;
b) LOD 200: embora seja mais preciso que o primeiro, utiliza elementos
genéricos para representar geometricamente a construção apresentando
localização, orientação e quantitativos aproximados;
c) LOD 300: apresenta a construção com elemento específicos, com mais
informações associadas a eles além das propriedades gráficas, e já pode ser
utilizado para gerar documentos de construção;
d) LOD 400: é mais adequado para projetos de fabricação, já que excede
o escopo de trabalho dos arquitetos e engenheiros, possuindo detalhes
suficientes para serem usados na manufatura;
e) LOD 500: incorpora elementos para operação e gerenciamento de
facilidade.
3.2 Planejamento da construção com BIM
As tradicionais ferramentas de planejamento de atividades da construção
falham em representar e comunicar os componentes espacial e temporal do
planejamento de construção eficientemente, o que não permite aos gerentes de
projeto produzir rapidamente alternativas para obter a melhor solução para
desenvolver certos tipos de projetos (UMAR et al., 2015).
Com a modelagem 4D, todo o período de uma sequência de atividades que
é executado por aqueles que estão envolvidos no projeto pode ser apresentada
visualmente, podendo gerar informações importantes para a equipe, tais como,
datas de início e fim dos elementos e sua criticidade, além de visualizações da
construção do projeto ao longo do tempo, permitindo aos especialistas avaliar as
opções e escolher a melhor delas ainda em fase de concepção (UMAR et al.,
2015).
Ainda segundo Umar et al. (2015), a capacidade do modelo 4D em
compartilhar conhecimentos minimiza a necessidade de reunir e reformatar
informações, o que resulta numa melhor precisão e aumenta velocidade no
repasso das informações, além de reduzir as despesas devido à falta de
interoperabilidade, monitoramento automatizado e avaliação e suporte de
trabalho de manutenção e operação. Além disso, os modelos 4D podem ser
aplicados para demostrar a sequência de execução, avaliar disponibilidade de
espaço, a logística e a solidez do cronograma de execução
Segundo Eastman et al. (2011) existe uma variedade de ferramentas e
processos para a elaboração de um modelo 4D, dentre eles pode-se citar:
a) Método manual utilizando ferramentas 2D ou 3D
Embora seja visualmente eficaz, é uma ferramenta inadequada de
planejamento, pois a produção manual das animações tem opções limitadas
para atualizar, alterar e fazer o planejamento em tempo real, já que é necessário
re-sincronizar manualmente a imagem com o cronograma (Figura 9). Por isso,
este método é mais indicado aos estágios inicias de projeto.
Figura 9: Processo de modelagem utilizando software de CAD
Fonte: Eastman et al. (2011)
b) Ferramentas BIM com capacidade 4D
Os objetos podem ser filtrados em uma vista por um parâmetro ou
propriedade e a fase da construção é atribuída em forma de texto. O usuário
aplica o filtro para mostrar os objetos conforme a fase especificada (Figura 4).
Essa ferramenta não oferece integração direta com o planejamento.
c) Exportação de 3D/BIM para uma ferramenta 4D e importação do
cronograma
A geometria e algumas propriedades dos componentes são exportadas
para uma ferramenta 4D que conecta esses componentes às atividades da
construção (Figura 10).
Comment [DC4]: figura com qualidade muito ruim. Sugiro refazer
Figura 10: Processo de modelagem utilizando ferramentas 4D e BIM
Fonte: Eastman et al. (2011)
Outras formas de modelagem vêm sendo propostas para a confecção do
modelo 4D, principalmente no que tange a automatização da modelagem.
Ospina-Alvarado et al. (2010) sugerem que primeiramente as informações
requeridas devem ser retiradas do modelo 3D para gerar os pacotes de trabalho
para, então, adaptar um cronograma integrado e otimizado a partir desses dados
como dados extraídos de um projeto externo e, por fim, implementá-lo em forma
de um modelo 4D.
Chen et at. (2013) desenvolveram uma plataforma de trabalho onde um
banco de dados organizava os levantamentos de quantitativos do modelo e estas
informações eram transferidas para um sistema inteligente de gerenciamento,
em que ocorre o processo automático de associação de tarefas e um sistema
dinâmico de dados permite a visualização 3D do progresso da construção.
Liu et al. (2015) apresenta uma abordagem integrada de planejamento
baseada em BIM para facilitar a geração automática de planejamento otimizado
sob recursos restritos. Para isto, um modelo BIM é complementado com
informações da Estrutura Analítica de Projetos – EAP e armazenadas no MS
Acess. Essas informações são associadas por meio de um ambiente de
simulação (Simphony) e o modelo é otimizado (algoritmos genéticos) e integrado
à simulação (LIU et al., 2015).
Embora as formas de modelagem possam ser distintas, para Eastman et
al. (2011), ao se elaborar um modelo 4D tem algumas questões que a equipe de
modelagem ou o planejador deve considerar:
Comment [DC5]: mesmo comentario
a) escopo de modelo, para que ele está destinado;
b) nível de detalhe, que é afetado pelo tamanho do modelo, o tempo
dedicado para construí-lo e, por qual item crítico ele precisa comunicar;
c) reorganização, ou seja, as ferramentas que permitam reorganizar ou criar
agrupamentos personalizados de componentes ou de entidades
geométricas (pode ser necessário reorganizar em função das atividades
planejada);
d) componentes temporários, para refletir o processo construtivo na
simulação;
e) decomposição e agregação, podendo ser necessário desdobrar as
atividades para mostrar como está sendo construído;
f) propriedades do cronograma, tais como, alternativas de alteração de
datas no cronograma que permitam visualizar impactos.
Fischer et al. (2005) argumenta que a construção de um modelo possui
numerosos desafios relacionados a geometria, ao planejamento e na associação
entre geometria e planejamento. Esses problemas são comuns durante o
desenvolvimento do modelo, especialmente, quando os modelos 3D são criados
sem conhecimento das necessidades da modelagem 4D e do planejamento da
construção, por esse, motivo para Kymmel (2008) serão despendidos esforços
de remodelação para adaptar uma ligação precisa dos elementos com as
atividades. Além disso, outra razão para esses problemas é que a construção do
modelo 4D requer significante informação de escopo de projeto e do cronograma
para que os participantes do projeto possam desenvolver e refinar o processo de
modelagem (FISCHER et al., 2005).
2.2.1 Software BIM 4D
O software tem essencial importância no processo de modelagem 4D, já
que pode facilitar ou tornar a modelagem mais trabalhosa em função dos seus
recursos. São exemplos de software 4D: Naviswork da Autodesk, Synchro....
Para Eastman et al. (2011), deve-se observar se o software escolhido para
modelagem irá atender as necessidades do usuário. De um modo geral, os
autores sugerem que sejam realizadas algumas considerações ao se avaliar as
ferramentas 4D:
Comment [DC6]: precisa incluir os software.
a) capacidade de Importação de BIM: quais formatos de geometria ou BIM
os usuários podem importar e que tipos de dados de objetos a ferramenta
importa;
b) capacidades de importação de cronogramas: que formatos de
cronograma a ferramenta é capaz de importar, se estes são nativos ou de
texto;
c) fusão / Atualização do modelo 3D / BIM: os usuários podem fundir
múltiplos arquivos num único modelo e atualizar partes ou todo o modelo;
d) reorganização: os dados podem ser reorganizados depois de importados;
e) componentes temporários: os usuários podem adicionar, remover e
simular o comportamento de componentes temporários;
f) animação: pode simular em detalhes o comportamento de uma grua ou
outas sequencias de instalação;
g) análise: a ferramenta dá suporte a análises específicas como análise de
conflito tempo-espaço;
h) saída: os usuários podem gerar facilmente múltiplos instantâneos para
períodos específicos de tempo ou criar filmes com vistas e períodos de
tempo;
i) conexão Automática: os usuários podem conectar automaticamente
componentes da edificação aos itens do cronograma baseados em
campos ou regras.
Como intuito de avaliar os software BIM 4D, Abanda et al. (2015)
realizaram um estudo crítico e aprofundado da grande quantidade de softwares
BIM que atualmente são usados no gerenciamento de informações de projetos
de construção. Os referidos autores avaliaram ainda alguns destes software em
relação a experiência e uso das empresas participantes da pesquisa e as
barreiras à implementação dos mesmos. Foi identificado que cada software tem
suas vantagens e desvantagens, podendo ser empregados de maneiras
diferentes para atingir o mesmo objetivo. O estudo não apresenta soluções para
remediar os problemas encontrados, mas alguma base para dá início a esse
processo.
Já o estudo realizado por Lopez et al. (2016) teve como o objetivo de suprir
a lacuna existente entre os conhecimentos acadêmicos e a capacidade de
mercado de projetar efetivamente em BIM 4D. Foram analisados os software
BIM 4D disponíveis atualmente em termos de seus aspectos técnico gerais e
funcionalidades de suas ferramentas, o que resultou em uma matriz comparativa
na qual poderia se escolher em qual software investir em função de quais
características melhor se adaptavam às necessidades dos usuários.
3.3 Estimativa de custos com BIM
A estimativa de custos é uma tarefa crítica devido ao envolvimento de
diversas disciplinas, tais como, arquitetura, engenharia, construção e gestão de
facilidades da indústria, ao longo de todo o ciclo de vida do projeto de um edifício.
Ao se utilizar a representação bidimensional tradicional do projeto, estimadores
ainda tem que extrair manualmente as informações úteis a partir de conjuntos de
desenhos impressos ou desenhos CAD, ou manualmente reconstruir um modelo
tridimensional específico para estimar custos para apresentação de propostas
(SABOL, 2008).
Segundo Shen e Issa (2010), no modo tradicional de estimativas baseado
em papel, o tempo gasto no levantamento quantitativo pode ser dividido em três
categorias: (a) identificação de itens e suas inter-relações sobre os desenhos e
as especificações (por marcação e busca desenhos e especificações); (b) busca
das dimensões (leitura direta ou inferência a partir de outros desenhos); e (c)
cálculo e agregação das quantidades, comprimentos, áreas e volumes dos itens
identificados.
Devido à complexidade desse processo e tendo em conta os seus desvios
associados, a estimativa de custos ainda é uma atividade demorada e propensa
a erros (FIRAT et al., 2010). Por isso, muitas ferramentas foram desenvolvidas
para ajudar o estimador a fazer o trabalho mais rápido e com maior precisão.
Essas ferramentas vão desde marcadores de cor, digitalizadores e bidimensional
(2D), levantamento de quantitativos e tela, até os mais recentes softwares BIM,
os quais são capazes de gerar quantidades físicas bastante precisas dos
materiais utilizados na concepção (SHEN; ISSA, 2010).
O BIM é capaz de gerar levantamentos quantitativos, contagens e
medições diretamente de um modelo (EASTMAN et al., 2011). Para os referidos
autores, o principal benefício de aplicar BIM como ferramenta para estimação de
custos ocorre na etapa de levantamento de quantitativo.
Segundo Hartmann et al. (2012), o BIM deve atender os seguintes
requisitos para uso em estimativa de custos: (a) detalhes suficientes devem ser
fornecidos para gerar uma estimativa; (b) as estimativas devem permitir a
extração de quantidades dos componentes de construção agrupado por EAP da
empresa; (c) para cada um dos itens de custo definido na EAP, quantidades
precisas devem fornecida pelo levantamento de quantitativos.
Segundo Nikam e Karshenas (2015), para estimar o custo de um item de
trabalho em um projeto, é preciso saber a quantidade de item de trabalho e os
custos unitários para os recursos necessário à sua construção. As aplicações
para estimações atuais mantêm bancos de dados internos das montagens, itens
de trabalho, programação da equipe, produtividades da equipe, e custos
unitários dos recursos (materiais, equipamentos e mão de obra).
Nenhuma ferramenta BIM tem todas as funcionalidades de uma planilha
eletrônica ou pacote para orçamentação, assim o orçamentista deve identificar
um método que melhor se adeque ao seu processo de orçamentação especifico
(EASTMAN et al., 2011). As principais opções de método fornecidas por
Eastman et al. (2011) são:
a) exportar quantitativos de objetos para um software de orçamentação.
A maioria das ferramentas BIM possui essa funcionalidade, muitas vezes, esses
dados são exportados para uma planilha do Microsoft Excel.
b) conexão direta entre componentes BIM e o software de orçamentação.
Os softwares com essa funcionalidade são capazes de associar os objetos do
modelo de construção diretamente com uma base de dados externa de custos
unitários por meio de plug-ins. Devido à grande quantidade de software de
orçamentação é necessário que haja uma efetiva comunicação entre essas
ferramentas para minimizar a perda de dados.
c) usar uma ferramenta de levantamento quantitativo. Essa ferramenta
extrai as informações do modelo BIM, sem que haja necessidade de se
manipular o modelo.
Um comparativo entre o método tradicional de estimativa de custo e
aqueles baseados em BIM, os quais foram apresentados anteriormente, pode
ser observado na Figura 11.
Figura 11: Diagrama dos processos tradicional e baseado em BIM para levantamento de quantitativo
Fonte: Eastman et al. (2014)
Dentre os principais benefícios do uso do BIM 5D, pode-se citar a
oportunidade de aumentar o valor dos serviços, simular cenários e entender o
impacto das mudanças (Smith, 2014), além da redução da incerteza associada
ao levantamento quantitativo e otimização de preços (Eastman at al. 2014).
Alguns estudos estão sendo realizados com a aplicação de BIM 5D. Dentre
estes estudos, WU et al. (2014) apresentou alguns desafios encontrados na
literatura para estimativas baseada em BIM:
a) Modelos BIM precários e informações inadequadas: frequentemente, os
modelos BIM não correspondem exatamente às necessidades dos
estimadores de quantidade em termos de qualidade e informação, o que
Comment [DC7]: Revisar figura
cria dificuldades ao gerenciar os custos e buscar informações necessárias
dentro do modelo.
b) Questões relacionadas à troca de dados: muitos programas não suportam
uma troca bidirecional de dados que permite uma atualização, a qual é útil
para auxiliar o fluxo e a expansão de informações no modelo. Muitos
softwares permitem apenas que dados de entrada quantitativos sejam
feitos somente quando há alterações no modelo, e não apenas alterações
de custos. Ainda não existe um padrão industrial para a ligação entre o
modelo e a estimativa de custos.
c) Falta de padronização e de um formato de preços inadequado: mesmo
que um estimador receba um modelo completo, as informações
raramente são fornecidas num formato adequado.
3.4 Estudos de Integração de custo e produção com uso do BIM
A tecnologia está lentamente rompendo práticas de gerenciamento de
construção e novos métodos contratuais estão surgindo. O BIM melhora o
trabalho técnico na fase de design criando modelos 3D que integram todos os
recursos do edifício e melhor representa os requisitos de infraestrutura. Esses
modelos, ricos em informações, também podem ser aprimorados se vinculados
com cronograma (4D) e custos (5D); permitindo a construção ser melhor
planejada quase que inteiramente na fase de projeto (LESSARD, 2015; CHENG
et al., 2016).
Em estudo feito por Wang et al. (2013) foi proposto um modelo integrado
de custo e planejamento no qual foi desenvolvido um sistema 5D/CAD baseado
em softwares comerciais. O sistema permitia visualizar dados de planejamento,
verificar custo em tempo real e facilitava o planejamento periódico e os relatórios
de progresso. O sistema possui três funções: integrar as informações de
geometria, custo e planejamento; fazer a simulação 5D e fazer o gerenciamento
de valor agregado; e reportar periodicamente o progresso dos custos e
atividades.
Fan et al. (2015) propôs um modelo para associar automaticamente dados
de custos e planejamento com elementos do modelo BIM. Para tanto, foi
realizada uma análise das relações entre as atividades planejadas, os elementos
BIM e os itens de custo. Os autores relataram que mesmo com a capacidade
dos modelos 5D em gerar custos a partir dos elementos BIM, os custos
relacionados às atividades nos softwares de planejamento não estão vinculados
aos elementos BIM. Os autores identificaram também que cada elemento BIM
pode se relacionar com um ou mais e os itens de planejamento e de custos
(Figura 12). Foi então proposto um sistema em que essas relações eram
interligadas automaticamente gerando planilhas com essas informações
agrupadas.
A integração de custo e planejamento com uso de BIM 5D pode ser
verificada também em outros trabalhos, a maioria deles focaram em desenvolver
uma EAP que pudesse ser utilizada para promover a integração entre as
informações (LIU et al., 2015; FAN et al., 2015), outros aplicados à fase inicial
de construção (CHEUNG et al., 2012;), na interoperabilidade (MA et al., 2013),
e em desenvolvimento de sistemas que promovam essa integração com uso do
gerenciamento de valor agregado (LESSARD, 2015; LEE et al., 2014).
Figura 12: Relação entre os elementos BIM e os itens de planejamento e de custos
Fonte: Fan et al (2015)
Segundo Park et al. (2016), embora o Building Information Modeling (BIM)
venha sendo cada vez mais aceito na indústria da construção civil, a rica
capacidade de informação do projeto ainda não é bem utilizada para apoiar o
gerenciamento da construção de campo. Uma quantidade significativa de
esforço também é necessária para encontrar informações adequadas do BIM ao
realizar essas tarefas de gerenciamento de campo. Park et al. (2016)
desenvolveram uma ferramenta para integrar dispositivos móveis em BIM com
os modelos 3D por meio de Bluetooth de baixa energia e servidor em nuvem.
Esta ferramenta permitiu a visualização do modelo em mãos, acesso imediato
das informações em campo, promoveu a interação do modelo em tempo real e
compartilhou os resultados das observações de campo.
Huang e Ma (2013) citam alguns dos problemas a serem contornados ao
se utilizar uma aplicação móvel em BIM. Dentre eles destaca-se: (a) o tamanho
do modelo que não deve ser demasiado grande para gerar um visualização
rápida e não demorar o carregamento do modelo; (b) a possibilidade de
alterações deve ser desabilitada para os demais usuários, enquanto um usuário
estiver utilizando, até que esta seja concluída; (c) as informações coletadas nos
Tablet ou Smartphones devem ser enviadas de volta para o engenheiro;(d) e
essas aplicações devem funcionar em diversos sistemas operacionais como
IOS, Android, Windows Phone.
Nos trabalhos levantados, observa-se que poucos estudos focaram na
utilização práticas desses modelos em campo. Lessard (2015) enfatiza que dos
sistemas encontrados durante o levantamento do referencial teórico, estes são
usados principalmente durante a fase de projeto, para a preparação de modelos
de construção e que os projetos de construção seriam melhorados com modelos
BIM também usados durante a fase de construção.
3.5 Considerações Finais
Este capítulo teve por objetivo apresentar os principais conceitos relativos
ao Building Information Modeling, bem como suas aplicações para o
planejamento e orçamentação de edificações.
Devido às suas características de banco de dados de informações, o BIM,
se apresenta como uma ferramenta poderosa no gerenciamento de informações
de uma edificação. Quando agregada a dimensão tempo ao BIM, facilita a
visualização das atividades da construção e permite a elaboração de cenário
alternativos que possam auxiliar na tomada de decisões. O BIM também dá
suporte a tarefa de levantamento de quantitativos, o que torna o processo de
orçamentação mais preciso e mais rápido.
Quando as informações de planejamento e custos são integradas no
modelo BIM, facilitam a elaboração do projeto de construção considerando os
impactos do tempo e dos custos orçados. Esse uso integrado do BIM se restringe
muitas vezes a fase de projeto da edificação, e seu uso para apoiar à tomada de
decisão na fase de execução ainda é excipiente.
4 MÉTODO DE PESQUISA
Este capítulo apresenta o método de pesquisa utilizado para a realização
do presente trabalho. Primeiramente é exposto o conteúdo teórico relativo à
estratégia de pesquisa adotada para o desenvolvimento do trabalho, em
seguida, é apresentado o delineamento geral da pesquisa e o detalhamento de
cada etapa de pesquisa, e, por fim, são descritos os estágios de
desenvolvimento da pesquisa.
4.1 Estratégia de Pesquisa
O presente trabalho adotou a abordagem metodológica da Design Science
Research (DSR), por ser capaz de orientar a construção do conhecimento e
aprimorar práticas em várias disciplinas relacionadas ao campo gerencial e
tecnológico da ciência da informação (BAX, 2014).
O foco do DSR é a contribuição do conhecimento novo (VAISHNAVI;
KUECHLER, 2015). Para Gregor e Hevner (2013), os tipos de contribuição de
conhecimento podem ser uma invenção (inventando novos conhecimentos /
soluções para novos problemas), uma melhoria (desenvolvendo novos
conhecimentos / soluções para problemas conhecidos) e uma adaptação
(adaptação não trivial ou inovadora de conhecimento / soluções conhecidas para
novos problemas)
Design Science Research é um processo de uso do conhecimento para
projetar e criar artefatos úteis e, em seguida, usando vários métodos rigorosos
para analisar o porquê, ou por que não, um artefato particular é efetivo
(MANSON, 2006). O conhecimento e a compreensão de um domínio do
problema e sua solução são alcançados graças à construção e aplicação de um
artefato projetado, os quais podem ser constructos, arcabouços, modelos,
métodos e instâncias de sistema de informações (Quadro 1), os quais objetivam
resolver novos problemas práticos (BAX, 2014; MARCH; SMITH, 1995).
Quadro 1: Descrição dos tipos de Artefatos
Tipos de Artefatos Constructos Constructos ou conceitos formam o vocabulário de um
domínio. Eles constituem uma conceituação utilizada para descrever os problemas dentro do domínio e para especificar as respectivas soluções.
Modelos Um modelo é um conjunto de proposições ou declarações que expressam as relações entre os constructos. Ele pode ser visto como uma descrição, ou seja, como uma representação de como as coisas são.
Frameworks Guias reais ou conceituais para servir como suporte ou guia
Arquiteturas Estruturas de alto nível de sistemas
Princípios de projeto Princípios e conceitos fundamentais para orientar o projeto
Métodos Um método é um conjunto de passos (um algoritmo ou orientação) usado para executar uma tarefa. Métodos baseiam-se em um conjunto de constructos subjacentes (linguagem) e uma representação (modelo) em um espaço de solução. Além disso, os métodos são, muitas vezes, utilizados para traduzir um modelo ou representação em um curso para resolução de um problema.
Instanciações Uma instanciação é a concretização de um artefato em seu ambiente. Instanciações operacionalizam constructos, modelos e métodos. No entanto, uma instanciação pode, na prática, preceder a articulação completa de seus constructos, modelos e métodos. Instanciações demonstram a viabilidade e a eficácia dos modelos e métodos que elas contemplam.
Teorias de Projeto Um conjunto prescritivo de declarações sobre como fazer algo para atingir um determinado objetivo. Uma teoria geralmente inclui outros artefatos abstratos, como construções, modelos, frameworks, arquiteturas, princípios de projeto e métodos
Fonte: Adaptado de March e Smith (1995) e Vaishnavi; Kuechler (2015)
Wieringa (2009) mostra o ciclo regulador da DSR (Figura 13), que serve
para orientar a resolução de problemas práticos e teóricos, o qual é constituído
das seguintes atividades: (a) Investigação do problema; (b) Projeto de soluções;
(c) Validação da solução; e (d) Implementação da solução. Para Vaishnavi;
Kuechler (2015), além dessas etapas, deve-se também fazer a avaliação da
solução em relação aos critérios que estão implícitas ou explicitamente contidos
na proposta, explicando devidamente os desvios em relação às expectativas,
seguida por uma conclusão através da consolidação e descrição dos resultados.
Figura 13: Ciclo regulador do Design Science Research
AvaliaçãodaImplementação/Investigaçãodo
Problema
Qualoproblema?
Soluçãoproposta
ValidaroProjeto
Implementação
Desenvolverumasolução
Oprojetodesenvolvidoé
válido?
ImplementaraSolução
CICLOREGULADOR
Fonte: Adaptado de Wieringa (2009)
A investigação do problema é uma questão de conhecimento, são
solicitadas informações para conhecimento do problema, sem que haja mudança
no problema naquele momento (WERINGA, 2009). O resultado desta fase é uma
proposta, formal ou informal, para um novo esforço de pesquisa (VAISHNAVI;
KUECHLER, 2015).
A solução é um passo criativo no qual uma nova funcionalidade é projetada
baseada na configuração de elementos novos ou já existentes. É durante esta
fase que o pesquisador apresentará um ou mais projetos provisórios
(VAISHNAVI; KUECHLER, 2015). Segundo Weringa (2009), chamar esta etapa
de projeto da solução é uma visão otimista, pois outras “soluções” podem ser
desenvolvidas após a implementação resultar em algo pior.
A validação do projeto é uma tarefa de conhecimento em que perguntamos
se o projeto especificado, se implementado corretamente, certamente
aproximaria os interessados de seus objetivos, verificando quais os efeitos
esperados da solução no contexto que será aplicado (WERINGA, 2009).
A implementação (ou desenvolvimento) dos projetos de solução e as
técnicas de implementação dependem de como a solução foi projetada e variam
Comment [DC8]: Paragrafo muito confuso. Rever.
de acordo com artefato a ser criado, onde o resultado é o próprio artefato criado
(WERINGA, 2009; VAISHNAVI; KUECHLER, 2015).
Na avaliação, os desvios em relação ao esperado são cuidadosamente
anotados e são levantadas hipóteses sobre o comportamento do objeto, ou seja,
é realizada a mensuração do desempenho. Diante disso, os resultados desta
fase e as informações adicionais obtidas na construção e execução do artefato
são reunidas e alimentadas de volta a outra série de sugestões (VAISHNAVI;
KUECHLER, 2015).
Na conclusão, os resultados do esforço de pesquisa são consolidados e
escritos, e mesmo que possa haver desvios no comportamento do artefato
originado das múltiplas e revisadas hipóteses, os resultados são considerados
“bons o suficiente”. Assim, o conhecimento é considerado “firme” se puder ser
aplicado repetidamente ou se seu comportamento pode ser repetidamente
invocado, ou “com extremidades soltas” se o comportamento desafia a
explicação e necessita de pesquisas futuras (VAISHNAVI; KUECHLER, 2015).
Na figura 14 são apresentados resumidamente os fluxos de conhecimentos
e as principais atividades envolvidas com suas respectivas saídas para o ciclo
do DSR.
Figura 14: Descrição geral do Design Science Research
Fluxosdeconhecimento Etapasdoprocesso Saídas
Contribuiçãodoconhecimento
Conhecimentodoproblema
Sugestão
Desenvolvimento
Avaliação
Conclusão
Proposta
Projetosprovisórios
Artefactos
Mediçãododesempenho
Resultados
ConhecimentodoDesignScience
Circunscrição*
*A circunscrição é a descoberta do conhecimento de restrições sobre as teorias obtidas através da detecção e análise de contraindicações quando as coisas não funcionam de acordo com a teoria (McCarthy, 19806 apud Vaishnavi; Kuechler, 2015) Fonte: Adaptado de Vaishnavi e Kuechler (2015)
March e Smith (1995) trazem que as atividades do Design Science se
dividem em construir e avaliar. A construção refere-se à construção do artefato
e avaliar refere-se ao desenvolvimento de critérios e à avaliação do desempenho
dos artefatos em relação a esses critérios. Assim, segundo os autores, os
artefatos são avaliados para determinar se foi feito algum progresso. Quando
estes artefatos são constructos sua avaliação tende a envolver a integridade,
simplicidade, elegância, compreensão e facilidade de uso; e quando são
métodos sua avaliação considera a operacionalidade, eficiência, generalização
e facilidade de uso (MARCH; SMITH, 1995).
Lacerda et al. (2013) descreve o estudo realizado por Van Aken7 (2004) no
qual se apresenta a possibilidade do uso do Estudo de Caso na DSR. Para
Lacerda et al. (2013), estudos de caso podem, quando o objetivo é prescritivo ou
para o desenvolvimento de tecnologias (artefatos), ser úteis para compreender
os artefatos existentes e em funcionamento em um determinado contexto.
Quando aliado ao DSR, os estudos de caso podem avançar o conhecimento
teórico na área em pauta e permitirem formalizar artefatos eficazes que podem
ser úteis a outras organizações.
Neste trabalho, optou-se pela Design Science Research por se tratar da
resolução de um problema real presente em diversas empresas, visto que
raramente observa-se o uso efetivo em campo da integração entre planejamento
e custos das obras, pincipalmente com o uso de novas tecnologias, como o BIM,
além de, também trazer uma contribuição prática para a empresa estudada.
Para desenvolvimento e implementação do artefato de estudo, ou seja, um
método prático utilizando BIM 4D/5D para integração entre planejamento e
controle da produção e custos, foi necessário a cooperação mútua (processo
6 McCarthy, J. Circumscription—A Form of Non-Monotonic Reasoning, Artificial Intelligence 13, 27–39, 1980. 7 VAN AKEN, J. E. Management Research Based on the Paradigm of the Design Sciences: The Quest for Field- Tested and Grounded Technological Rules. Journal of Management Studies, v. 41, n. 2, p. 219-246, 2004.
colaborativo) entre a pesquisadora e os envolvidos no processo de
gerenciamento da construção e de projeto. Para implementação e avaliação do
método proposto, estão sendo realizados estudos de caso num processo cíclico
de proposição de solução, implementação de solução e avaliação dos
resultados.
4.2 Delineamento da Pesquisa
A presente pesquisa foi realizada em dois estágios, Estágio A e Estágio B
(ver Figura 15), nos quais foram aplicadas as principais atividades do DRS
descritas por Weringa (2009) e Vaishnavi e Kuechler (2015): (a) Investigação
/Conhecimento do problema; (b) Sugestão / Proposta de solução; (c)
Desenvolvimento / Implementação e Validação; (d) Avaliação; e (e) Conclusão.
O Estágio A foi desenvolvido no período de março de 2016 a fevereiro de
2017. Neste período, a primeira atividade desenvolvida foi a investigação e
conhecimento do problema, para isso, foi feito um levantamento bibliográfico
sobre o tema estudado, assim, o problema foi descoberto e conhecimentos foram
aprofundados; a empresa participante e os empreendimentos estudados foram
selecionados; e foram realizadas coleta de dados em campo e em escritório para
o Estudo de Caso 1 (EC1). Com base nessas informações coletadas foi feita a
primeira proposta de uma solução (método) para o problema encontrado.
O Estágio B iniciou-se em março de 2017 e ainda se encontra em
desenvolvimento. Nesse período foram coletados dados de um segundo Estudo
de Caso (EC2) e o confrontamento das informações coletadas no EC1 e EC2
levaram ao refinamento do método proposto. Assim, os modelos BIM foram
adaptados em função do novo método para a sua implementação em campo.
Em seguida, será realizado um processo cíclico de implementação, verificação
da solução proposta, adaptação dos modelos e refinamento do método proposto,
levantando-se também os requisitos de modelagem, até se obter um método
final de trabalho. Para avaliação do artefato proposto (método), serão realizadas
medições de desempenho, para que os constructos sejam avaliados. Por fim, os
resultados serão consolidados, analisando se os desvios encontrados são
considerados aceitáveis ou não, e serão apresentadas a contribuições teóricas
do trabalho.
Figura 15: Delineamento da Pesquisa
1.Investigação/Conhecimentodoproblema
2.Sugestão/Propostadesolução
3.Desenvolvimento/ImplementaçãoeValidação 4.Avaliação 5.Conclusão
EstágioA
Descobertado
problema
Coletadedados(EC1)
Conhecimentodo
problema
1ªversãodo
métodoproposto
Confrontodosdadoscoletados(EC1eEC2)
Coletadedados(EC2)
Refinamentodométodoproposto
EstágioB
Adaptaçãodosmodelos
Implementaçãodomodeloemcampo(EC2)
Verificaçãodasoluçãoproposta(EC2)
Seleçãodaempresae
empreendimentos
Requisitosdemodelagem
Métodofinalproposto
Avaliaçãodos
constructos
Consolidaçãodosresultados
Mediçãododesempenho
(EC2)
Revisãodaliteratura
ProcessoCíclico
Fonte: Autora
4.3 Detalhamento das Etapas de Pesquisa
4.3.1. Investigação / Conhecimento do problema
A atividade de investigação e conhecimento do problema envolveu um
levantamento bibliográfico a respeito do tema; a seleção da empresa e dos
empreendimentos participantes; a seleção e aprendizagem dos softwares a
serem utilizados; e a coleta de dados para ampliar o conhecimento acerca do
problema identificado.
4.3.1.1. Revisão Bibliográfica e Descoberta do Problema
A revisão bibliográfica possibilitou a identificação do estado da arte sobre
integração do acompanhamento da produção e controle de custos, bem como
possibilitou identificar a lacuna de conhecimento nessa área. Foi observado uma
falta de estudos práticos, em obra, que promovam a integração do planejamento
da construção e o controle de custos com uso de ferramentas BIM.
Nessa etapa foi realizado um levantamento dos conceitos básicos relativos
ao planejamento e controle da produção, gerenciamento e controle de custos,
Building Information Modeling e suas vertentes 4D e 5D, além dos estudos
desenvolvidos que abordem a aplicação do BIM na integração de planejamento
e custos.
4.3.1.2. Seleção de empresa e de empreendimentos
Os principais critérios de seleção da empresa participante foram a prévia
utilização de softwares BIM e a prévia participação em projetos com parceria
com a universidade. O primeiro critério facilitaria a aplicação dos modelos em
campo, já que a equipe de projeto já estaria familiarizada com as ferramentas
BIM, e o segundo critério facilitaria a inserção de pesquisadores nas rotinas
diárias da empresa.
A empresa selecionada atua no mercado baiano de construção e
incorporação desde 1987. Já realizou obras de infraestrutura, equipamentos
urbanos, condomínios industriais e mais de 10 mil residências. A mesma já
estava desenvolvendo projetos em BIM em parceria com dois grupos de
pesquisa da universidade: GP Sustentável e GETEC8, sendo que ambos
trabalham em áreas relativas à inovação na gestão e tecnologia na construção
civil.
8 Sob coordenação de Emerson Ferreira e Dayana Bastos Costa, respectivamente
Dentre os projetos em andamento, a universidades estava apoiando a
empresa no desenvolvimento de modelos BIM9 com vista a facilitar a aplicação
para BIM 4D e BIM 5D. Para tanto, foram realizados testes para o
desenvolvimento de uma EAP própria da empresa visando utilizá-la como uma
linguagem comum entre o modelo BIM e os programas de planejamento,
orçamento e acompanhamento de obra. Estes testes da EAP foram realizados
nos mesmos empreendimentos (Obra 1 e Obra 2) escolhidos para os Estudos
de casos do presente trabalho.
A Obra 1 se enquadra em habitação multiresidencial de interesse social,
localizada na cidade de Camaçari-BA, constituída por 500 unidades de
apartamentos distribuídos em 30 blocos executados em parede de concreto com
forma de alumínio instaladas manualmente por equipe de 19 pessoas. Cada
bloco possui quatro apartamentos por andar ao longo de prédios com três ou
quatro andares (Figura 16).
Figura 16: Representação ilustrativa do empreendimento do Estudo de Caso 1
Fonte: Site da construtora
A Obra 2 está localizada em Petrolina-PE, com casas unifamiliares
geminadas e isoladas, construídas em parede de concreto com forma de aço
executadas com auxílio de caminhão Munck e mini gruas, com equipe composta
por 9 pessoas (Figura 17).
9 Os modelos foram desenvolvidos pelos bolsistas de iniciação científica: Carolina Ferrari Costa (UFBA) e Leonardo Rocha Rosa (UFBA)
Figura 17: Representação ilustrativa do empreendimento do Estudo de Caso 2
Fonte: Site da construtora
Os softwares utilizados pela empresa para modelagem BIM 3D são o Revit,
da Autodesk; para orçamentação é utilizado o TOTVS; no planejamento são
utilizados o MS Project e o Excel; para simulação 4D, o Navisworks da Autodesk,
e para acompanhamento dos serviços executados em campo, a empresa tem v
próprio, CP Obras.
4.3.1.3. Seleção e aprendizagem de softwares
Os softwares adotados no presente estudo foram os mesmos utilizados
pela empresa participante. Para aprendizagem dos softwares, utilizou-se livros-
textos, manuais, apostilas e cursos online e presenciais sobre os programas de
modelagem 3D em BIM, Revit, e seu respectivo plug-in de programação visual -
Dynamo; sobre o programa de gerenciamento de projetos e simulação 4D,
Navisworks; e sobre o programa para elaboração de planejamentos, MS Project.
Como a universidade não possuía acesso a software de orçamentos da TOTVS
nem ao de acompanhamento da produção, CP Obras, o processo de
aprendizagem se deu por meio de interações com os programas durante as
visitas ao escritório e ao campo.
Para uso em campo, foi selecionada uma ferramenta móvel utilizando-se
os critérios de disponibilidade gratuita, facilidade de uso, e o de permitir a
atualização da planilha de planejamento, bem como a visualização do modelo
4D. Diante disso, foi escolhido o aplicativo Remote Desktop Client, da Microsoft,
que permite o acesso as informações de projeto de um computador disponível
no canteiro, por meio do espelhamento das informações contidas na tela do
computado na tela do tablet.
4.3.1.4. Coleta de dados e Conhecimento do problema
Esta etapa objetivou entender o processo de acompanhamento do
planejamento e controle de produção e custos de cada obra estudada,
identificando informações, tais como, softwares utilizados, procedimentos, e
seus respectivos responsáveis, além de entender como se dá gerenciamento
das informações no campo e como essas informações retornam para o escritório.
Para este diagnóstico, foi realizado o acompanhamento dos processos
diretamente na obra e no escritório da empresa por meio de entrevistas com
engenheiros de planejamento e produção, estagiários, técnicos e gestores.
Também foi realizada análise de documentos (planilhas de planejamento e
orçamento, projetos CAD 2D, critérios de codificação da EAP, etc.) e análise de
modelos BIM, que estava sendo desenvolvido para cada obra.
a) Coleta de Dados no EC1
A coleta de dados do EC1 foi realizada no período de novembro de 2016 a
fevereiro de 2017. Inicialmente a empresa foi contactada para saber quais obras
em andamento possuíam modelos BIM e poderiam participar da pesquisa, em
seguida, foi agendada uma reunião com os gestores para que fosse apresentada
uma proposta de estudo com as atividades a serem desenvolvidas.
Após a empresa demostrar interesse em participar da pesquisa, foram
realizadas duas visitas a campo e uma ao escritório para coleta das informações,
além da troca de informações com o contato direto, com os bolsistas de iniciação
científica, na própria universidade.
Nas visitas procurou-se entender como se dava o fluxo de informações de
planejamento e custo, abrangendo o recebimento dos projetos 2D das
edificações, a elaboração do planejamento e orçamento, desenvolvimento do
modelo BIM, acompanhamento em campo da produção e os custos, bem como
o retorno dessas informações para o escritório. Foi analisado como as
informações chegavam às equipes de planejamento, de orçamento, de
modelagem e de campo; quais eram essas informações; e quem eram os
responsáveis por cada etapa do processo. As entrevistas foram feitas com os
gestores, engenheiro de campo e de planejamento e estagiários. Com base
nessas informações, foi elaborado um fluxograma representando os processos
de planejamento e orçamento, desde o escritório ao campo, identificando os
entraves à implementação de um método integrado de acompanhamento da
produção e controle de custos.
Ainda nesta etapa, foram dedicados um total de 50h para avaliação dos
documentos fornecidos (planilhas de planejamento e orçamento, projetos CAD
2D, relatórios do software de acompanhamento de obras e modelos BIM).
Procurou-se entender quais programas eram utilizados e como funcionavam; e
também como estava estruturada a EAP desenvolvida para esta obra, que ainda
estava em fase de teste para se adaptar às necessidades da empresa. Essa
EAP é composta por seis partes (Figura 18): Bloco; Nível; Área (01-área do
concretada com escada) e 02-área concretada sem escada); Apartamento;
Int/Ext (01-elemento interno e 02-elemento externo); e CPS (adotou-se a
codificação gerada pelo software de orçamento).
Figura 18: Descrição da EAP utilizada pela empresa no EC1
BLOCO NÍVEL ÁREA APART. INT/EXT CPS18 N00 1 101 2 P222001
EAP:18.N00.01.101.02.P222001
Fonte: Autora
b) Coleta de Dados no EC2
No mês de maio de 2017 foram realizadas a coleta de dados do EC2, foram
dedicadas 20h em visitas a campo e escritório, nas quais foram entrevistados
gestores, engenheiro de campo e de planejamento e estagiários. Nessas visitas
procurou-se entender como de dava o fluxo de informações de planejamento e
custo abrangendo o recebimento dos projetos 2D das edificações, a elaboração
do planejamento e orçamento, desenvolvimento do modelo BIM,
acompanhamento em campo da produção e os custos e retorno dessas
informações para o escritório. Foram analisados como essas informações
chegavam as equipes de planejamento, de orçamento, de modelagem e de
campo, quais eram essas informações e quem eram os responsáveis por cada
etapa do processo. Com base nessas informações foi feito um fluxograma
representando os processos de planejamento e orçamento que são executados
em campo e em escritório.
Foram dedicadas 40h para avaliação das planilhas de planejamento e
orçamento, projetos CAD 2D, relatórios do software de acompanhamento de
obras e modelos BIM e a nova EAP desenvolvida para a empresa. A nova EAP
utilizada no EC2 (Figura 19), diferencia-se da anterior devido a criação de uma
CPS padrão utilizando códigos de serviços criados pela empresa, assim, não é
mais utilizada a CPS gerada pelo software de orçamento, além de conter os
campos de Tipo (ex. casa, prédio) e Tipologia (ex. Casa com 1 quarto, Casa com
3 quartos) que permite uma maior generalização da codificação.
Figura 19: Descrição da EAP utilizada pela empresa no EC2 CPS:C20001303
BLOCO TIPO TIPOLOGIA ÁREA NÍVEL CÓD.SERV. INT/EXT APART.
02 C 2 0 00 1303 0 0EAP:02.C2000130300
Fonte: Autora
As informações coletadas no EC2 foram comparadas com as informações
coletadas no EC1. Diante disso, foram indicados nos fluxogramas de ambos os
Estudos de caso os entraves à implementação de um método integrado de
acompanhamento da produção e dos custos com uso do BIM.
4.3.2. Sugestão / Proposta de solução
A proposição de um método integrado para utilização de BIM em campo
para acompanhamento da produção e controle de custos foi realizada através
da análise dos dados coletados na etapa anterior, para ambos os Estudos de
Casos. Inicialmente, não houve a preocupação com a estrutura organizacional,
com a forma de trabalho das equipes, e nem com a aplicação do modelo em
campo.
Para tanto, foram realizados teste exploratórios com o Plug-in, Dynamo
com base no Modelo da Obra 1 para entender como eram feitas as rotinas de
programação e como as rotinas de exportação para o Excel e as rotinas para
gerar a EAP, criadas pela equipe de pesquisa, funcionavam. Ambas as rotinas
atenderam satisfatoriamente o objetivo para qual foi desenvolvida. Foram
realizados, também, teste de exportação do Excel para o MS Project com macros
com uso do Microsoft Visual Basic for Applications (VBA), como base no Modelo
1.
Como a empresa teve dificuldades em atualizar o planejamento do MS
Project da Obra 1, pois a mesma passou por mudanças no projeto; e como a
EAP desenvolvida não poderia ser replicada para outros tipos de edificações, já
que era muito específica em função do código da área com escada e sem
escada, a empresa optou por cancelar a pesquisa na Obra 1.
Neste sentido, buscou-se refinar o método proposto, como base no
confronto dos dados coletados no EC1 e EC. Para que o método fosse proposto
foi necessário identificar, nesta etapa, quais ferramentas a serem utilizadas em
campo no Estudo de Caso 2 que melhor se adequam a forma de trabalho da
empresa, aos softwares utilizados e as informações necessárias à atualização
do modelo integrado BIM 4D/5D da Obra 2. As ferramentas adotadas foram
mencionadas no item 4.3.1.3.
Com base nessas informações, foi proposto um método para integração
dos processos considerando a integração entre os programas, os requisitos de
modelagem do modelo 3D e a integração das equipes de modelagem,
planejamento e de campo. Esse método será detalhado na apresentação e
discussão dos resultados.
4.3.3. Desenvolvimento / Implementação e Validação
A atividade de desenvolvimento envolve a adaptação dos modelos BIM 3D
ao método proposto, implementação do método em campo e teste da solução
proposta e levantamento de requisitos de modelagem, até que um método final
seja proposto. É um processo cíclico e interativo, no qual os resultados da
implementação irão contribuir para o desenvolvimento do método proposto.
4.3.3.1. Adaptação do Modelo BIM 4D e 5D e das Ferramentas
A partir do método proposto e dos requisitos identificados, foram realizados
ajustes no modelo BIM 3D da Obra 2 para que esse promovesse a integração
das informações de acompanhamento da produção e controle de custos em
campo, tal que facilitasse a comunicação entre os envolvidos no processo, seja
o engenheiro de obra ou a equipe de projeto e planejamento no escritório.
Esta etapa tem como objetivo desenvolver e adaptar os modelos BIM
4D/5D da Obra 2, de acordo com o método proposto. Para tanto, é realizado um
levantamento de possíveis ajustes no modelo BIM da Obra 2 e no método
proposto, em função dos resultados das informações de implementação.
Foram realizados teste de soluções de importação, exportação e
compartilhamento de dados entre os programas e a aplicação móvel escolhida.
Como produto dessa etapa tem-se o modelo integrado BIM 4D/5D
adaptado aos requisitos e ao método proposto para que possa ser novamente
implementado em campo até que se obtenha um método final que satisfaça o
objetivo o qual foi proposto.
4.3.3.2. Implementação do modelo BIM 4D/5D e Teste da solução proposta
A implementação ainda não foi realizada em campo, mas esta visa
implementar e acompanhar a utilização do método proposto em campo,
avaliando os seus resultados de forma a alcançar as soluções que melhor se
adequem a realidade da obra. Essa implementação de dará no período de
agosto de 2017 a janeiro de 2018 e estão previstos seis ciclos de implementação.
Serão realizadas seis visitas para acompanhamento dos processos e o
levantamento de informações sobre percepção dos usuários por meio de
entrevistas. Serão realizados ainda testes com uso do modelo em campo por
meio de dispositivos móveis, coletando informações de planejamento e custos
diariamente que serão integradas ao modelo BIM utilizado no escritório.
O acompanhamento da implementação ocorrerá, também, por meio da
participação das reuniões de planejamento e custos da obra, para que se possa
verificar e discutir o uso do modelo em campo e percepção dos usuários.
Nessa etapa será necessário verificar se o aplicativo móvel escolhido se
adequa a forma de trabalho da empresa e ao processo de atualização do modelo
BIM, e também serão levantados novos requisitos que ainda não haviam sido
identificados.
Será realizada a avaliação do uso da EAP padrão, solução para otimizar a
comunicação entre essas distintas plataformas de trabalho, verificando se a
mesma facilita a integração entre as informações de planejamento e custo,
levantando os ajustes necessários.
Essa etapa terá como resultado a implementação do modelo em campo,
gerando informações para possíveis ajustes no modelo, que será adaptado
continuamente à medida que for utilizado na obra. Também serão levantadas as
percepções dos usuários relativas as dificuldades e os benefícios, bem como
diretrizes para efetiva implementação do modelo.
4.3.4. Avaliação e Conclusão do Método Proposto
Para avaliar e consolidar o método proposto, os resultados obtidos ao
longo do estudo serão avaliados para verificar se o método promoveu a
integração de dados relativos ao custo e ao planejamento, se houve melhoria no
desempenho da produção e nos desvios das metas programadas, visando
avaliar o impacto da implementação do método no processo de produção. Para
isso, os constructos previamente estabelecidos serão avaliados conforme as
variáveis e fontes de evidências definidos na Tabela 2.
Como produto, haverá a verificação do atendimento do Modelo 3D ao
objetivo proposto, bem como do método proposto para integração do
acompanhamento da produção e controle de custos com uso do BIM 4D/5D. Em
função dos resultados dos critérios de avaliação estabelecidos, o método será
consolidado como válido ou susceptível a estudos posteriores para
aperfeiçoamento.
Tabela 2: Descrição dos constructos a serem utilizados Constructos Descrição Variáveis Fonte de evidência Integração Planejamento/Custo
Busca avaliar a eficácia do método proposto, se tem utilidade e cumpre seu objetivo de permitir que os usuários tenham uma visualização integrada do acompanhamento da produção e controle de custos com em campo com uso de BIM, facilitando a tomada de decisão
Atendimento às necessidades dos usuários
Reuniões de feedback com a equipe de campo e de escritório, análise de documentos, percepção dos usuários
Barreiras e Benefícios
Percepção da Pesquisadora e dos usuários Generalização
Facilidade de uso das ferramentas
Percepção dos usuários
Melhoria no desempenho da produção
Visa identificar se ocorreu mudanças na produtividade dos processos após a inserção do novo método de trabalho
Índices de Produtividade
Relatórios do software de acompanhamento da produção
Percentual de pacotes concluídos
Relatórios gerados com dados do modelo BIM
Percentual de atividade concluídas dentro do prazo
Desvio de metas de Custos com mão de obra
Visa identificar se ocorreu variações nos percentuais de desvio de custos após a inserção do novo método de trabalho
Desvio de custos Relatórios gerenciais de custos
Relatórios gerados com dados do modelo BIM
Fonte: Autora
77
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS INICIAIS Este capítulo visa apresentar os resultados parciais encontrados durante o
desenvolvimento dos estudos de caso EC1 E EC2 para as Estágios A e B
descritos no método de pesquisa. Primeiramente são apresentados os
fluxogramas dos processos de planejamento e orçamentação no escritório e na
obra, para cada obra estudada. Em seguida é apresentada as duas versões
inicias de um método proposto para utilização de modelos BIM em campo, de
forma a promover a integração das informações de planejamento e custo.
Também são apresentados os requisitos iniciais de modelagem identificados
durante o processo de diagnóstico e elaboração do método proposto.
5.1 Estágio A
5.1.1. Fluxograma dos processos – EC1
O fluxograma dos processos do Estudo de caso 1 é apresentado na Figura
20, sinalizando os principais entraves a implementação integrada de
planejamento e custos com uso de BIM. O processo é iniciado quando os
projetos arquitetônicos em 2D, feitos por uma empresa terceirizada, são
entregues ao escritório. Estes projetos são recebidos pelas equipes de
planejamento, orçamentação e de modelagem BIM, que de posse dessa
informação trabalham isoladamente em seus documentos.
O planejamento de longo prazo é elaborado em escritório em MS Project
pelo Eng. de planejamento 1 e as atividades são identificadas com uma EAP,
em seguida este planejamento é enviado para campo para a realização dos
planejamentos de médio e curto prazo, em Excel, pelo Eng. de planejamento 2.
Esse planejamento mais detalhado, agora, sem uso da EAP, é inserido no
software de acompanhamento da produção próprio da empresa, o qual é
abastecido diariamente pelos estagiários e técnico em edificações, com
informações dos serviços executados, datas e produtividade.
Figura 20: Diagnostico dos processos - Estudo de Caso 1
Fonte: Autora
A equipe de orçamento faz o levantamento quantitativo com base nos
projetos arquitetônico recebidos. Esses dados são inseridos no software de
orçamento (TOTVS) que faz uso de um código de composição de preço de
serviços (CPS), o qual também está inserido no modelo BIM. Quando o
orçamento está finalizado, são definidas metas de custos e critérios para
premiações de mão de obra. Assim como os dados de planejamento, esses
dados também são inseridos no software de acompanhamento da produção
próprio da empresa para que as premiações ocorram conforme a produtividade.
O modelo BIM foi desenvolvido atribuindo uma EAP padrão, um CPS e
uma CPU (composição de preço unitário) para cada elemento modelado. A EAP
padrão serve como um código comum de comunicação entre os programas e o
CPS e CPU tem a função de facilitar a comunicação como software de
orçamento.
Ao final do fluxo, as informações de custos e serviços executados, que
estão armazenadas no software de acompanhamento de produção, dão origem
a um relatório em Excel, o qual é utilizado na elaboração de relatório mensal de
acompanhamento onde o previsto é comparado com o executado.
No fluxograma dos processos (Figura 20) também estão indicados os
entraves encontrados à implementação integrada de controle de custos e da
produção com uso de BIM. Nesta obra, o planejamento inicial e as estimativas
de custos ocorreram no escritório, com as equipes trabalhando separadamente,
sem se preocupar com a integração das informações, a não ser pelo uso de uma
EAP padrão pelas equipes. Embora estivesse utilizando o modelo BIM, observa-
se que o planejamento é elaborado sem se ter ciência de como o modelo foi
executado nem de como as atividades serão executadas em campo. Da mesma
forma o modelo foi desenvolvido sem que houvesse uma troca de informações
com o engenheiro de campo e de planejamento.
Apesar da obra ter sido modelada, o modelo BIM não foi efetivamente
utilizado pela empresa, nem para apoiar a equipe de orçamento no levantamento
quantitativo nem para auxiliar na tomada de decisão pelo Eng. de planejamento
ou de campo.
Como as demais equipes de orçamento, de planejamento e de campo não
tiveram acesso ao modelo, este teve a função somente de registrar informações
de projeto, não sendo utilizado para auxiliar o acompanhamento de processos
na fase de construção da obra.
5.1.2. Proposição da primeira versão do método
A primeira versão do método proposto focou em entender a integração dos
programas envolvidos de forma a permitir a comunicação entre eles (Figura 21).
Nessa proposta, as informações geométricas e paramétricas, oriundas do
Revit, e as informações de custo e de planejamento, que estão inseridas no MS
Project são associadas automaticamente, no ambiente do Navisworks, por meio
de uma EAP comum aos elementos modelados e as atividades planejadas e
custos orçados.
Assim, o modelo 3D é feito com uso de EAP para cada elemento modelado,
as informações de quantitativo são extraídas automaticamente do Revit para o
Excel, por meio de uma rotina de exportação no Dynamo. Os quantitativos no
Excel são exportados para o TOTVS para que o orçamento possa ser
desenvolvido. Logo após, esses dados são reenviados para o Excel, e essas
informações são automaticamente inseridas no MS Project com uso de uma
macro criada no VBA.
No MS Project as datas com as metas do planejamento são definidas e,
logo em seguida, a simulação 4D/5D é gerada no Navisworks, ao se fazer a
associação automática da geometria com os dados inseridos no MS Project.
Neste momento, o método não pôde ser desenvolvido em mais detalhes porque
faltava informações sobre como os softwares de orçamento (TOTVS) e de
acompanhamento da produção (CP Obras) funcionavam, quais eram os
recursos de importação e exportação, e quais informações poderiam ser extraída
dos mesmos.
Observou-se que ao fazer exportação do Excel para o MS Project
mesclando dos dados, colocando como chave primária a EAP, se esta tivesse
alguma repetição os dados repetidos viriam zerados, ou seja, somente uma EAP
contida numa linha teria as informações de custo e CPS, as demais repetidas
ficavam sem essa informação.
Esse problema foi resolvido no método posterior, pois o planejamento não
é mais desenvolvido no MS Project e inserido no Navisworks, mas de forma
inversa, e todos os elementos com a mesma EAP se agrupam e são
representados por esta EAP.
Figura 21: Método inicial proposto para integração entre programas
Modelo3D
Simulação4D/5D
Planejamento
ExportaçãodedadosdeEAP
Orçamento
ExportaçãodedadosdeEAPeCPS
DadosdeEAPeCPSagregados
‘Exportaçãodageometria/EAP/CPS Associaçãoautomáticadacodificação,cronograma
deatividadesecustos
Fonte: Autora
5.2 Estágio B
5.2.1. Fluxograma dos processos – EC2
O fluxograma dos processos do Estudo de caso 2 é apresentado na Figura
22. Da mesma forma que no Estudo de caso 1, o processo é iniciado quando os
projetos arquitetônicos em 2D, feitos por uma empresa terceirizada, são
entregues ao escritório. Estes projetos são recebidos pelas equipes de
planejamento, em campo, e de modelagem BIM, em escritório.
No campo é desenvolvida uma sequência de atividades, em Excel, com
suas respectivas predecessoras e a produtividade por serviço pelo Eng. de
produção. Essa sequência é enviada para o escritório para ajuste das
produtividades, pelos gestores, conforme dados de obras anteriores. Essa
sequência de atividades é novamente enviada para campo, a qual é utilizada
pelo Eng. de planejamento para a elaboração do planejamento de médio e curto
prazo, em Excel. Esse planejamento mais detalhado, sem uso da EAP, é inserido
no software de acompanhamento da produção próprio da empresa, o qual é
abastecido diariamente pelos estagiários e técnico em edificações, com
informações dos serviços executados, datas e produtividade.
Figura 22: Diagnostico dos processos - Estudo de Caso 2
Fonte: Autora
No escritório é desenvolvido o modelo BIM 3D com EAP padrão e CPS
associado a cada elemento modelado. A extração de quantitativos é realizada
no modelo BIM e esses valores são enviados para a equipe de orçamento para
serem inseridos no software de orçamento. Com base nos valores orçados,
determina-se metas de custos e critérios para premiações de mão de obra, que
são inseridos e acompanhados no software de acompanhamento da produção
próprio da empresa. Ao final, as informações de produtividade também retornam
para compor o relatório mensal de custos e atividade.
Diante do que foi apresentado no diagnóstico dos processos (Figura 12),
percebe-se que ainda não existe integração entre as equipes desde o início do
projeto de construção ao acompanhamento da sua execução em campo. A
modelagem ainda é realizada sem conhecimento da sequência executiva ou dos
pacotes de serviços definidos em campo, ou seja, há uma falta de integração
entre o Modelador e o Eng. de planejamento para que o modelo seja mais
representativo da realidade de campo. Assim, o modelo BIM ainda continua
restrito ao escritório mesmo com o uso de uma EAP padrão.
Embora o modelo BIM tenha dado suporte às atividades de orçamento,
nem os valores orçados nem os valores reais executados, não retornam ao
modelo.
Observa-se também que a realização de relatórios mensais de serviços e
custos com mão de obra, devido à sua periodicidade, não permitem uma
intervenção rápida caso haja algum desvio das metas de planejamento e custo
estabelecidas.
5.2.2. Proposição da segunda versão do método
Com base na estrutura identificada nos dois estudos de caso realizados,
foi proposto um novo fluxo de informações para a integração de informações de
custo e planejamento desde o desenvolvimento do modelo BIM 3D ao seu uso
em campo (Figura 23), bem como a integração entre os programas a serem
utilizados (Figura 24).
Figura 23: Novo fluxo de informações para integração Planejamento e Custo com
modelos BIM
Fonte: Autora
A proposta considera um processo cíclico e participativo, entre o
Modelador e o eng. de Planejamento, para elaboração do modelo BIM 3D e do
planejamento de longo prazo, no qual o modelo será construído em função das
sequencias de atividades e dos pacotes de trabalho que serão definidos para
campo.
A referência para a comunicação entre os programas continua sendo uma
EAP padrão que é inserida no modelo 3D, juntamente com o CPS. Os programas
escolhidos para fazer a integração continuam sendo os mesmos utilizados pela
empresa estudada.
Assim, a modelagem 3D é feita no Revit conforme sequência de atividade
e pacotes de serviços disponibilizado pelo Eng. de planejamento, de forma a
representar mais significativamente como as atividades serão executadas em
campo. As sequencias de atividades codificadas (EAP) são inseridas no MS
Project com uso do Visual Basic for Application dando origem ao planejamento
de Longo Prazo. Como produto desse processo cíclico, onde serão definidos os
critérios de modelagem e a estrutura do planejamento, têm-se a elaboração do
planejamento de longo prazo em, MS Project, uma simulação 4D, em
Navisworks, além da extração dos quantitativos, em Excel.
A extração dos quantitativos é feita automaticamente por meio uma rotina
desenvolvida no plug-in do Revit (Dynamo). Esses quantitativos, por sua vez,
são inseridos no software de orçamento. Uma vez que os serviços estejam
orçados, os dados de custos são inseridos no MS Project, conforme EAP
correspondente, dessa forma o modelo também servirá para acompanhamento
de custos. As metas de custos continuam sendo inseridas no software de
acompanhamento da produção para o controle dos custos por premiação.
Integrando-se o modelo 3D, do Revit, e o arquivo do MS Project, contendo
informações de custo e planejamento, uma simulação 4D é gerada no
Navisworks. Uma vez concluído, esse modelo poderá ser acessado em campo
com uso de um aplicativo móvel de acesso remoto a área de trabalho do
computador (Remote Desktop Clients), onde as atualizações serão realizadas
no aplicativo e automaticamente salvas no arquivo origem, que por sua vez,
estará disponível em nuvem para acesso dos profissionais do escritório.
Figura 24: Integração entre Programas
Modelo3D Planejamento
ExportaçãodeQuantitativos/CPSe
EAP
Orçamento
DadosdeCustosreferenciadosà
EAP
Exportaçãodageometria/Planejamentoe
Custos
CriaçãodaSimulação
ElaboraçãodoorçamentoutilizandoaEAPeCPS
CriaçãodeMacroparaexportaçãodaslistasdeatividades/EAP
ElaboraçãodePlanejamentodeLongoPrazo Simulação4D/5D
AtualizaçãodasinformaçõespeloAPPemcampo
Software
Diretrizesparamodelagem
AplicativoMóvel
Fonte: Autora
5.2.3. Adaptação do Modelo BIM 4D e 5D e das Ferramentas
Os modelos e as ferramentas devem estar em consonância com a forma
de trabalho da empresa, para isso foram realizados ajustes na planilha de
sequência de atividades para que as atividades fossem mais facilmente inseridas
pelo eng. de campo. Como essas atividades estão associadas a uma EAP, foram
feitos testes para saber se a melhor opção seria a EAP inserida na planilha de
sequência de atividades ou diretamente MS Project, optou pela última opção por
facilitar a criação do planejamento de várias unidades de edificações, embora
essa solução ainda esteja em fase de teste.
Estão sendo feitos teste para saber a melhor forma de inserção dos
modelos 3D no Navisworks, ou seja, se serão inseridos links dos modelos do
Revit no programa ou a inserção do próprio modelo 3D convertido para o formato
de arquivo do Navisworks. O primeiro tem a vantagem de não sobrecarregar a
simulação 4D, contudo necessita de uma pasta com todos os modelos 3D
armazenados para serem disponibilizados em campo. Isso pode se tornar um
problema devido ao espaço em nuvem que deve ser adquirido pela empresa.
Em relação a aplicação móvel, estão sendo realizados testes para explorar
sua capacidade de suporte em função do tamanho dos arquivos e das
configurações de internet e dos computadores disponíveis na obra. Em função
dos resultados serão definidos se os modelos integrados BIM 4D/5D serão
desenvolvidos para unidades em uma quadra ou para as rua do canteiro.
5.2.4. Requisitos iniciais de modelagem
Durante o desenvolvimento dos estudos de caso e proposição de um novo
fluxo de informação foram realizados testes de exportação, de codificação da
EAP e de formas de modelagem com as ferramentas utilizadas, tendo sido
identificados alguns requisitos de modelagem para integração entre controle de
custo e acompanhamento da produção como uso do BIM, conforme
apresentados a seguir:
• Os modelos devem representar sempre que possível a maneira como a construção se dará em campo, pensando também em como serão associadas as tarefas do planejamento no modelo 4D: Aproximando-se da
realidade de construção, de forma que o número de atividades descritas no
planejamento coincida com as do modelo.
• Deverá existir uma codificação padrão que servirá de chave comunicação entre os programas: Para exportar dados de quantitativos,
custos e planejamento, uma chave principal para mesclar os dados entre os
programas deve ser definida.
• A nomenclatura da EAP deve ser claramente interpretável e única: Evita conflito na identificação das atividades, bem como erros e perda de dados
no processo de associação das informações entre os programas.
• A EAP deve representar a unidade base de produção da construção: a EAP deve ser estruturada de forma a representar as unidades
de produção.
• Deve-se utilizar artifícios que permitam a representação de atividades temporárias ou não modeláveis: Podem ser modelados elementos
auxiliares independentes dos elementos do modelo da edificação que
representem atividades não modeláveis e temporárias.
6 CONCLUSÕES Nos estudos de casos realizados, percebeu-se claramente através dos
esquemas dos fluxos de informações, a falta de integração entre custo e
planejamento desde a fase inicial do projeto à sua construção. O método
proposto possibilita uma maior integração entre as informações de planejamento
e custos, facilitando a comunicação entre as equipes de campo e de escritório
utilizando-se modelos BIM 4D/5D. Para isso, a comunicação entre os programas
foi facilitada por meio de uma EAP comum aos programas e aos envolvidos no
processo de planejamento, orçamentação e controle da produção. Para reduzir
o tempo de desenvolvimento dos modelos, alguns processos foram
automatizados com uso de ferramentas auxiliares, como o Visual Basic for
Applications e o Dynamo.
Para próxima etapa do trabalho, o método será implementado em campo
e será feito processos cíclicos de aplicação do modelo em campo para coleta de
informações de planejamento, onde a partir dos possíveis erros e inconsistências
levantados, o método e o modelo serão ajustados. Em seguida, a sua validação
se dará com a avaliação dos constructos definidos, das contribuições do método
e com o levantamento das percepções dos usuários, quanto aos benefícios e
dificuldades.
89
7 CRONOGRAMA
CRONOGRAMAFÍSICO
ATIVIDADES
ANOI ANOII
INDICADORESDEPROGRESSO1ºTrimestre
2ºTrimestre
3ºTrimestre
4ºTrimestre
1ºTrimestre
2ºTrimestre
3ºTrimestre
4ºTrimestre
M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F
RevisãobibliográficasobreBIM,PlanejamentoeCustos
Levantamentoeesquematizaçãodebibliografia
AprendizadodosSoftware Testescomosprogramas
Entrevistascomosparticipantes Proposiçãodemétodo
Elaboraçãodométodoproposto Métodoprontoparasertestado
ApresentaçãodoProjetodeDefesa Aprovaçãodadefesadoprojeto
CorreçõesnoMétodoproposto Modelocorrigidocombasenosrequisitoslevantados
ApresentaçãodaQualificação Aprovaçãodadefesadaqualificação
Implementaçãodomodelocorrigido Aplicaçãodométodocorrigido
Acompanhamentodaimplementaçãodométodocorrigido
Descriçãodosresultadosobservadosecorreçãodométodoproposto
CorreçõesnoMétodopropostoenomodelo MétodoemodeloBIMatualizadoPropostafinaldemétodoparaintegraçãodecustoseplanejamentocomBIM Métodoparaintegração
Conclusãoerevisãodadissertação Resultadosprontoseredigidos
Apresentaçãodadefesadadissertação Aprovaçãodadefesadadissertação
0
8 REFERÊNCIAS
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