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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
USO DO BIM 4D E 5D PARA INTEGRAÇÃO DO CONTROLE DA PRODUÇÃO
E CUSTOS EM OBRA
Mírian Caroline Farias Santos
Salvador
2016
ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
USO DO BIM 4D E 5D PARA INTEGRAÇÃO DO CONTROLE DA PRODUÇÃO
E CUSTOS EM OBRA
Mírian Caroline Farias Santos
Dissertação 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
2016
iii
FORMAÇÃO DO CANDIDATO
Engenheira Civil, formada pela Universidade Federal da Bahia, UFBA (2015).
iv
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DE
MÍRIAN CAROLINE FARIAS SANTOS APRESENTADA AO MESTRADO EM
ENGENHARIA CIVIL, DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA, EM 10 DE
JANEIRO DE 2016.
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
v
RESUMO
O planejamento e a orçamentação de obras, etapas importantes na realização de um
projeto de construção, são geralmente tarefas longas, dispendiosas e suscetíveis a
erros durante seu processo de elaboração. Embora a interdependência entre
cronograma e custo seja de extrema importância, é raro encontrar sistemas de controle
de projeto que integre as funções de controle de custo e planejamento. Por outro lado,
o BIM vem se apresentando como uma alternativa às empresas da construção civil que
procuram se tornar mais competitivas por meio de investimento em tecnologia. Embora
apresente vantagens na sua implantação, o uso de ferramentas BIM para planejamento
e orçamentação ainda é incipiente, principalmente ao se considerar a integração dessas
informações para controle de custos e produção 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, que envolverá
estudos de caso. A pesquisa será dividida em quatro etapas: (a) Diagnóstico do
processo e Identificação dos requisitos de modelagem, (b) Proposição de método para
integração do controle de custos e produção em campo, por meio de ferramentas BIM
4D e 5D; (c) Implementação do método proposto, (d) Avaliação do método proposto.
Como resultado deste trabalho, espera-se obter-se um método para integração do
planejamento e controle de custos e produção em campo utilizando modelos BIM 4D e
5D, por meio da identificação de requisitos de informações necessárias para modelagem
e da identificação de informações de campo que possam retroalimentar esses tipos de
modelos. Espera-se também, avaliar como os modelos BIM 4D e 5D contribuem para
o processo de planejamento e controle da produção e de custos em campo,
identificando os benefícios e dificuldades de sua implementação.
Palavras- Chave: BIM 4D/5D; Integração; Planejamento; Orçamento.
vi
USE OF BIM 4D/5D FOR INTEGRATION BETWEEN MONITORING OF
PRODUCTION AND CONTROL OF COSTS IN FIELD
ABSTRACT
The building schedule and cost estimate, important steps in the realization of a
construction project, are usually long, costly and error-prone tasks during their
elaboration process. Although the interdependence between schedule and cost is
obvious, it is rare to find project control systems that integrate the functions of cost control
and planning. On the other hand, BIM has been presenting by itself as an alternative to
construction companies that looking for become more competitive through investment in
technology. Although it presents advantages in its implementation, the use of BIM tools
for planning and budgeting is still incipient, especially when considering the integration
of the cost control information and production monitoring in the field. This work aims to
propose and apply a BIM 4D/5D method for integrated implementation between planning
and cost control that can be used in the field. For this, the research approach called
Design Science Research was adopted, which was developed from a case study in a
social housing project. The research was divided in four stages: (a) Diagnosis of the
process and Identification of the modeling requirements; (b) Proposition of a BIM 4D/5D
model; (c) Implementation of the BIM 4D/5D model; (d) Consolidation and evaluation of
the results. As a result of this work, it is expected to obtain a method for an planning and
control of costs integration in the field using BIM D 4D and 5D models, through the
identification of information requirements necessary for modeling and the identification
of field information which may feedback these types of models. It is also expected to
evaluate how BIM 4D and 5D models contribute to the process of planning and
controlling production and costs in the field, identifying the benefits and difficulties of its
implementation.
Keywords: BIM 4D/5D; Integration; Planning; Cost.
vii
SUMÁRIO
Pág. BANCA EXAMINADORA .................................................................................. iv
RESUMO ............................................................................................................ v
ABSTRACT ....................................................................................................... vi
SUMÁRIO ......................................................................................................... vii
ÍNDICE DE TABELAS ..................................................................................... viii
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................ ix
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ........................................................................ x
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 1
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA .................................................................... 3
1.2 QUESTÔES DE PESQUISA .................................................................... 6
1.3 OBJETIVOS DE PESQUISA .................................................................... 6
1.4 DELIMITAÇÃO DO TRABALHO .............................................................. 7
2 BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) E INTEGRAÇÃO COM
PLANJEMENTO E CUSTO ................................................................................ 8
2.1 PRINCIPAIS CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS DO BIM ................... 8
2.2 BIM 4D ................................................................................................... 12
2.3 BIM 5D ................................................................................................... 20
3 MÉTODO DE PESQUISA ............................................................................ 24
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ............................................................... 24
3.2 DELINEAMENTO DA PESQUISA .......................................................... 25
3.3 DESCRIÇÃO DA EMPRESA/ EMPREENDIMENTO ESTUDADO ......... 27
3.4 DETALHAMENTO DAS ETAPAS DE PESQUISA ................................. 28
3.5 RESULTADOS ESPERADOS ................................................................ 31
3.6 CRONOGRAMA ..................................................................................... 32
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 33
viii
ÍNDICE DE TABELAS
Pág.
Tabela 1 - Exemplos de softwares BIM comerciais para Gerenciamento de
Projetos/ Coordenação de Projetos (Continuação) ................................... 19
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1: Diferença entre CAD e BIM ................................................................. 9
Figura 2: Representação gráfica dos níveis de desenvolvimento .................... 12
Figura 3 - Processo de modelagem utilizando software de CAD ..................... 14
Figura 4 – Processo de modelagem utilizando ferramentas 4D e BIM ............ 14
Figura 7: Diagrama dos processos tradicional e baseado em BIM para
levantamento de quantitativo .................................................................... 22
Figura 8: Delineamento da Pesquisa ............................................................... 26
Figura 9: Representação ilustrativa do empreendimento estudado ................. 27
x
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
BIM Building Information Modeling
CAD Computer Aided Design
DSR Design Science Research
IAI International Alliance of Interoperability
IFC Industry Foundation Classes
LOD Level of Development
TIC Tecnologias da Informação e Comunicação
WBS Work Breakdown Structure
1
1. GRAY, Collin. Design Management – Experiences and Current Practices. Anais NUTAU 2006: inovações
tecnológicas e sustentabilidade, cd-rom, 2006.
1 INTRODUÇÃO
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). A incerteza e a complexidade
inerente às tarefas de construção faz do planejamento da construção uma tarefa
difícil para os gerentes de projeto devido a necessidade de antecipar e visualizar
prováveis eventos futuros (LI et al., 2009). A complexidade de um projeto é
determinada tanto pelo número de tecnologias aplicadas em uma mesma
construção, como pela habilidade de interpretar as informações e exigências do
projeto (GRAY1, 2006 apud FLORIO, 2007).
Para administrar estes tipos de projetos, o uso das Tecnologias da
Informação e Comunicação (TIC) tem sido expandido, possibilitando controlar
dados digitais dos projetos com geometria mais complexa, assim como
programar a sequência de atividades relativas à construção. Assim, a TIC tem
sido usada para racionalizar e desenvolver processos, bem como gerir dados da
construção de edifícios, especialmente aqueles com maior complexidade formal-
espacial (FLORIO, 2007).
Segundo Hallberg e Tarandi (2011), existe uma rápida evolução na área
de TIC não somente em relação ao desenvolvimento de hardware e software,
mas também em termos de conceitos, abrindo novas e inovadoras soluções em
muitas disciplinas. 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.
Assim, o BIM vem se apresentando como uma alternativa às empresas
da construção civil que tentam se tornar mais competitivas por meio de
investimento em tecnologia.
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 benéficas avaliações para colaboração, visualização
2
e construtividade a todos os interessados ao longo do ciclo de vida da construção
(KYMMELL, 2008).
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). A simulação 4D usada na construção é uma ferramenta adequada
para visualizar dados intrinsicamente abstratos e complexos de planejamento,
ajudando a reduzir erros de planejamento apenas por uma simples verificação
do modelo, ademais, melhora a comunicação dentro da equipe de projeto
(TULKE; HANFF, 2007).
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). Segundo Eastman et al.
(2011), o uso da tecnologia BIM facilita a tarefa de levantamento de quantitativos
e permite rapidamente visualizar, identificar e avaliar condições, além de otimizar
preços.
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). 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).
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. E essa ineficiência é um problema fundamental no gerenciamento
das construções, principalmente no que tange a qualidade da informação que é
conduzida nesses sistemas de controle.
3
Além da falta de integração, as tradicionais ferramentas de planejamento
de atividades da construção também falham em representar e comunicar os
componentes espacial e temporal ou os componentes 4D do planejamento de
construção eficientemente, o que não permite aos gerentes de projeto produzir
rapidamente alternativas para obter a melhor solução para desenvolver certo
tipos de projetos (UMAR et al., 2015). Da mesma forma, o processo de
orçamentação mais comumente utilizado também 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).
Nesse contexto, onde a forma tradicional de gerenciar atividades e
controlar custos consume quantidade de tempo e mão de obra relativamente
altos e que não permitem uma visualização mais ampla e integrada dos
processos, devido tanto a forma de trabalho quanto em relação às ferramentas
utilizadas, entende-se que o planejamento e orçamento de um empreendimento
de forma eficaz é uma tarefa desafiadora. Diante disso, conforme Kern (2005), a
integração entre orçamento e processo de produção é de extrema importância
quando se tem em vista a interação entre prazo e custo dos empreendimentos.
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA
Um bom sistema de controle de projeto deve integrar controle de custos
e controle 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).
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). Entretanto, para que a integração
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).
4
Segundo Lee et al. (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 os dados permanecem em duas funções separadas
realizadas independentemente e com estruturas diferentes de controle, qual seja
a Estrutura Analítica de Projeto (EAP) e a discriminação orçamentárias (Estrutura
Analítica de Custo - EAC). Assim, uma EAP adequada deve servir de base para
as medições de progresso, bem como incluir custos integrados e monitoramento
cronograma e previsão em nível de projeto (FAN et al., 2015).
Em um estudo desenvolvido por Rasdorf e Abudayyeh (1991), foi feito um
levantamento dos trabalhos relacionados à integração de dados de custo e
planejamento da construção, alguns deles (TEICHOLZ, 1987; HENDRICKSON,
1989) faziam a integração desses dados por meio da associação dos EAP e EAC
da construção, o que segundo o autor causa uma sobrecarga de trabalho
computacional extra já que se tem duas abordagens separadas de dados de
projeto. Estes mesmos autores ainda citam que mesmo no trabalho feito por Ibbs
e Kim (1989), utilizando objetos orientados, apesar do objeto ter associado a ele
informações de geometria, EAP e EAC, além de outras como mão de obra e
características especificas do objeto, o modelo foi construído ignorando o
processo de aquisição de dados.
Os autores 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. Eles definiram alguns dados a serem inseridos
nas tabelas de controle, tais catalogo 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
autores discutem 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.
5
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). Embora os 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 permaneceu principalmente
teórica (HARRIS; ALVES, 2016).
Com o desenvolvimento das tecnologias computacionais, um número
grande de sistemas de controle de projeto baseado em computadores foram
concebidos e testados (WANG et al., 2014). Contudo, conforme em estudo feito
pelos autores, foi identificado que a maioria dos sistemas 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 reportados aplicações práticas desses modelos. Logo,
segundo os autores que completa capacidade dos modelos 5D CAD ainda não
foram bem explorados.
Os mesmo autores dizem que apesar de todos os estudos feitos em
sistemas de controle de projeto, a maioria deles está incompleta em sua
natureza, é necessário um sistema de controle de projeto mais abrangente que
possa executar o controle de custos e planejamento. Devido à essa carência de
estudos na área, ao se aplicar o modelo BIM no gerenciamento da construção,
ainda não se sabe quais são os requisitos de informações necessárias no
modelo para que este possa ser utilizado na integração do planejamento e
controle da produção e de custos. Estudos práticos que promovam a aplicação
desses modelos, permitindo a transferência de informações coletadas em campo
para retroalimentar o modelo de forma a trazer benefícios significativos são de
grande importância. Além disso, 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
com uso de BIM. Soma-se a isso, também, os desafios tanto no processo de
adaptação à nova forma de trabalho como os relacionados às limitações
impostas pelas ferramentas utilizadas.
6
Diante dessa necessidade de integração das informações de custos e
planejamento para acompanhamento e controle dos custos e da produção em
campo, a utilização de ferramentas BIM 4D (modelo BIM 3D associado ao
cronograma de atividades da construção) e 5D (modelo utilizado para extração
de quantitativos ou provido de dados de custo) para apoio na elaboração de
orçamento integrado ao planejamento pode ser apresentar como uma alternativa
de geração de dados de gerenciamento mais rápida, menos dispendiosa e que
pode levar a significativos resultados a curto e longo prazo.
1.2 QUESTÔES 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 campo?
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 campo?
b) Como os dados de 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 campo?
1.3 OBJETIVOS DE PESQUISA
O objetivo geral desta pesquisa é:
a) 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
método
Como objetivos específicos têm-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.
7
b) Identificar as necessidades de informação do campo para a
retroalimentação dos modelos BIM 4D/5D visando a sua atualização e
controle.
c) Avaliar como os modelos BIM 4D e 5D contribuem para o processo de
planejamento e controle da produção e de custos em campo.
• Identificar benefícios e dificuldades segundo a percepção dos usuários
para a implementação de BIM 4D e 5D visando a integração do
planejamento e controle de custos e produção em campo.
1.4 DELIMITAÇÃO DO TRABALHO
Participarão da fase de implementação, edificações presente em Salvador
e região metropolitana. Serão utilizados software com licença estudantil gratuita
ou que disponibilize versão Demo.
8
2 BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) E INTEGRAÇÃO COM
PLANJEMENTO E CUSTO
Este capítulo apresenta um levantamento bibliográfico sobre Building
Information Modeling, onde serão apresentados seus conceitos básicos e
principias características. Em seguida, são apresentados alguns conceitos
relativos ao BIM 4D, BIM 5D e a integração de planejamento e custos.
2.1 PRINCIPAIS CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS DO BIM
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. Assim, o conceito de BIM
é construir uma edificação virtualmente, antes de construí-la fisicamente, com a
finalidade de resolver problemas, simular e analisar potenciais impactos.
Hallberg e Tarandi (2011) diz que ao olhar para a definição de BIM pode-
se interpretá-lo como uma cópia virtual do edifício real, incluindo todo o seu ciclo
de vida, levando-se em conta a fase de concepção, a fase de construção e a
fase de operação, incluindo a demolição. E tal como no caso real, a quantidade
de informação no BIM irá expandir-se ao longo do tempo, isto é, o BIM será
atualizado várias vezes durante o seu ciclo de vida.
Sendo, 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.
9
Embora, o BIM muitas vezes seja apresentado como um modelo 3D
construído através de uma ferramenta de desenho assistido por computador, a
verdadeira vantagem do conceito BIM está em sua abordagem paramétrica e
orientada a objetos (ver Figura 1). Assim, o BIM torna-se uma cópia virtual da
construção real e não apenas uma pilha de camadas e linhas (HALLBERG e
TARANDI, 2011).
Figura 1: Diferença entre CAD e BIM
Fonte: Faria (2007)
Para Eastman et al. (2011), dois conceitos importantes devem ser
associados ao BIM: a modelagem paramétrica e interoperabilidade. Além disto,
o nível de detalhamento também é uma característica importante do BIM,
conforme serão discutidos a seguir.
2.1.1 Modelagem paramétrica
Os objetos paramétricos consistem em definições geométricas e dados,
bem como as regras associadas. A geometria é integrada de maneira não
redundante, não permitindo incoerências, em que as regras paramétricas para
os objetos modificam automaticamente as geometrias associadas. A modelagem
paramétrica não representa os objetos com geometria e propriedades fixas, ela
10
representa objetos por parâmetros e regras que determinam a geometria
(EASTMAN et al, 2011).
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. Estes permitem 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).
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 à elas.
Os objetos paramétricos são definidos usando parâmetros envolvendo
distâncias, ângulos e regras como: vinculado a, paralelo a e distante de. Os
objetos precisam carregar uma variedade de propriedades se eles forem
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 (EASTMAN et al., 2011).
2.2.2 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.
11
(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 e TARANDI, 2011).
Este é principal modelos 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. Ele especifica a estrutura
de dados com base no modelo geométrico 3D e representação orientada a
objeto. A cobertura do IFC cresce a cada versão em função das necessidades
dos usuários e dos desenvolvedores. 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).
2.2.3 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
os Architects (AIA) apresenta cinco níveis de desenvolvimento que abrange
desde o LOD 100 até o LOD 500 (ver Figura 2). 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;
12
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.
Figura 2: Representação gráfica dos níveis de desenvolvimento
Fonte: <http://www.hitechcaddservices.com/bim/support/level-of-development-lod/>
2.2 BIM 4D
Segundo Li (2009), projetos de construção bem-sucedidos são produtos
de um planejamento cuidadoso, da execução e de técnicas estabelecidas, como
o método do caminho crítico e gráfico de barras (Gantt). Para que isso ocorra, a
equipe de planejamento aloca os diferentes recursos necessários associados
como o melhor método escolhido e decide a sequência mais apropriada de
execução. Contudo, ainda segundo o autor, esse processo, frequentemente,
depende em grande escala da experiência e conhecimento da equipe.
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
13
especialistas avaliar as opções e escolher a melhor delas ainda em fase de
concepção (UMAR et al., 2015). Ainda segundo os referidos autores, 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 e reduz as despesas
devido à falta de interoperabilidade, monitoramento automatizado e avaliação e
suporte de trabalho de manutenção e operação.
As vantagens da modelagem 4D consiste na melhora da coordenação e
visualização do planejamento (EASTMAN et al., 2011). Em projetos de reforma
permite avaliar como os inquilinos se locomoveram, quais trabalhos estão
ocorrendo próximos a eles e as diferentes opções de acesso, enquanto que para
novos projetos, 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 (UMAR et al., 2015).
Fischer (2005) relata alguns dos benefícios ao se utilizar a modelagem
4D, tais como, a melhoria da coordenação das equipes, redução do período de
construção, redução de solicitações de mudanças, redução das solicitações de
informações e melhoria efetiva na comunicação.
Segundo Eastman et al. (2011) existe uma variedade de ferramentas e
processos para a elaboração de um modelo 4D, dentre eles pode-se citar:
1. 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 ressincronizar
manualmente a imagem com o cronograma (Figura 3). Por isso, este método é
mais indicado aos estágios inicias de projeto.
14
Figura 3 - Processo de modelagem utilizando software de CAD
Fonte: Eastman et al. (2011)
2. Ferramentas BIM com capacidade 4D
Os objetos podem ser filtrados num vista por um parâmetro ou propriedade e a
fase da construção é atribuída em forma de texto. O usuário aplica o filtro pra
mostra os objeto conforme a fase especificada (Figura 4). Essa ferramenta não
oferece integração direta com o planejamento.
3. Exportação de 3D/BIM para um ferramenta 4D e importação do
cronograma
A geometria e algumas propriedades dos componentes são exportados para
uma ferramenta 4D que conecta esses componente às atividades da construção
(Figura 4).
Figura 4 – Processo de modelagem utilizando ferramentas 4D e BIM
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) sugeriu que primeiramente as informações
requeridas devem ser retiradas do modelo 3D para gerar os pacotes de trabalho
15
para então adaptar um cronograma integrado e otimizado a partir desses dados
como dados extraídos de um projeto externo e implementa-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, essas
informações são transferidas para um sistema inteligente de gerenciamento,
onde ocorre o processo automático de associação de tarefas e um sistema
dinâmico de dados permite a visualização 3D do progresso da construção.
Figura 5:Integração do modelo CAD 3D como o cronograma de atividade
Fonte: Chen et al. (2013)
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 isso, um modelo BIM é complementado com
informações da Estrutura Analítica de Projetos – EAP e armazenadas no MS
16
Acess. Essas informações são associadas por meio de um ambiente de
simulação (Simphony) e o modelo é otimizado (algoritmos genéticos) e integrado
à simulação.
Figura 6: Geração automática de planejamento a partir do modelo BIM
Fonte: 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:
1. Escopo de modelo, para que ele está destinado;
2. Nível de detalhe, que é afetado pelo tamanho do modelo, o tempo
dedicado para construí-lo e por qual item crítico ele precisa comunicar;
3. Reorganização, ferramentas que permitam reorganizar ou criar
agrupamentos personalizados de componentes ou de entidades
geométricas (pode ser necessário reorganizar em função das atividades
planejada);
4. Componentes temporários, para refletir o processo construtivo na
simulação;
5. Decomposição e agregação, pode ser necessário quebrar para mostrar
como está sendo construído;
6. Propriedades do cronograma, 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
17
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
Os software têm essencial importância no processo de modelagem 4D, já
que podem facilitar ou tornar a modelagem mais trabalhosa em função dos seus
recursos. 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 feitas algumas considerações ao se avaliar as
ferramentas 4D:
1. 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;
2. Capacidades de importação de cronogramas: que formatos de
cronograma a ferramenta é capaz de importar, se estes são nativos ou de
texto;
3. Fusão/ Atualização do modelo 3D/ BIM: os usuários podem fundir múltiplos
arquivos num único modelo e atualizar partes ou todo o modelo;
4. Reorganização: os dados podem ser reorganizados depois de importados;
5. Componentes temporários: os usuários podem adicionar, remover e
simular o comportamento de componentes temporários;
6. Animação: pode simular em detalhes o comportamento de uma grua ou
outas sequencias de instalação;
7. Análise: a ferramenta dá suporte a análises específicas como análise de
conflito tempo-espaço.
18
8. Saída: os usuários podem gerar facilmente múltiplos instantâneos para
períodos específicos de tempo ou criar filmes com vistas e períodos de
tempo
9. 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) fez um
estudo crítico e compreensivo da grande quantidade de software BIM que
atualmente são usados no gerenciamento de informações de projetos de
construção e foram avaliados alguns software em relação a experiência e uso
das empresas participantes da pesquisa e as barreiras à implementação desses
software. Na Tabela 1 é possível ver algumas características dos software que
são utilizados para gerenciamento de projetos e coordenação de projetos.
Já em estudo realizado por Lopez et al. (2016) 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.
Tabela 1 - Exemplos de software BIM comerciais para Gerenciamento de Projetos/
Coordenação de Projetos
Software Aplicações específicas Site oficial (acesso em
outubro janeiro de 2017)
Calcus Análise de custo; Simulação de cenários alternativos; Análise
de pegadas de carbono; Análise do ciclo de vida;
http://www.bygganalyse.no/en
glish/
Tocoman
Quantity -
Management
Solution
Levantamento quantitativo; Estimativa de custo (5D);
Visualização http://tocoman.fi/en
Synchro Detecção de interferências; Otimização de cronograma (4D) https://synchroltd.com/
19
Tabela 2 - Exemplos de software BIM comerciais para Gerenciamento de Projetos/
Coordenação de Projetos (Continuação)
Vico Coordenação; Levantamento quantitativo; Estimativa de custo
(5D); Planejamento; Controle da produção http://www.vicosoftware.com/
Causeway
Professional
Design Suite
(PDS)
Software fornece uma gama de módulos para todos os
aspectos de projeto de terraplanagem e quantificação,
desenvolvimento de projeto de infraestrutura de canteiro e
projeto de rodovia.
http://www.causeway.com/tax
onomy/news-tags/professional-
design-suite
BIMMeasure
Fornece a capacidade de medir diretamente dos modelos e
desenhos associados ou individuais, seja em formato 2D, 3D
ou BIM.
http://www.causeway.com/new
s/bulletins/new-bimmeasure-
solution
Navisworks
Ferramentas de integração, análise e comunicação que ajudam
equipes a coordenar disciplinas, resolver conflitos e planejar
projetos antes da construção ou renovação começa.
http://www.autodesk.co.uk/pro
ducts/navisworks/overview
AutoDesk
QTO
O software de estimativa de custos ajuda a tornar o custo do
material mais rápido, fácil e preciso.
http://www.autodesk.com.br/a
dsk/servlet/index?siteID=1003
425&id=11105333
PriMus Fornece uma oportunidade para gerar listas de quantidades,
listas de preços e software de análise de taxa.
http://www.accasoftware.com/
en/construction-estimating-
software/
PriMus-To Fornece uma oportunidade de realizar levantamento
quantitativo diretamente de um desenho CAD ou Raster.
http://www.accasoftware.com/
en/
Digital
Project
Manager
Revisão do modelo 3D, Levantamento quantitativo;
Modelagem 4D e integração de cronograma; Colaboração do
Projeto.
http://www.digitalproject3d.co
m/
Innovaya Visualização; Coordenação - Programação 4D; Levantamento
quantitativo - Estimativa 5D. http://www.innovaya.com/
Bidcon BIM
O software permite que você retire as quantidades que você
precisa de um modelo IFC e compartilhar a lista de
quantidades com o Asta PowerProject BIM.
http://www.astapowerproject.c
om/software/bidcon/
Glodon
Takeoff for
Architecture
and
Structure
O Glodon TAS é um software de levantamento quantitativo
que permite a edição de modelos BIM.
http://glodon-takeoff-for-
architecture-and-
stru3.software.informer.com/
Glodon
takeoff for
Mechanical
and
Electrical
Glodon TIME é software de levantamento quantitativo para
MEP.
http://www.glodon.com.sg/gfo
rum/discussion/topicDetail/131
;jsessionid=68D986709C4167
21B536E6328CAD87AA
RIB iTwo
Para planejamento, estimativa, gerenciamento de custos e
controles de projetos. Ele oferece a possibilidade adicional de
ajuste de quantidades com base em regras, com especificações
de trabalho e estimativas de custos.
http://www.rib-
software.com/en/landingpage/r
ib-itwo.html
Fonte: Adaptado de Abanda et al. (2015)
20
1. SABOL, L. Challenges in cost estimating with building information modeling. URL
http://www.dcstrategies.net/files/2_sabol_cost_estimating.pdf 2008.
2. FIRAT, C. et al. Quantity take-off in model-based systems, in: Proceedings of CIB W78 2010: 27th International
Conference, Cairo, Egypt, 2010.
2.3 BIM 5D
A estimativa de custos é uma tarefa crítica devido a todos os participantes
(arquitetura, engenharia, construção e gestão de facilidades da indústria)
envolvidos em 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
(SABOL1, 2008 apud MA et al., 2013).
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: 1) identificação de itens e suas inter-relações sobre os desenhos e
as especificações (por marcação e busca desenhos e especificações); 2) busca
das dimensões (leitura direta ou inferência a partir de outros desenhos); e 3)
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.,20102 apud MA et al., 2013). 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 software BIM, os quais são capazes de gerar quantidades físicas
bastante precisas dos materiais utilizados na concepção (SHEN e ISSA, 2010).
O BIM é capaz de gerar levantamentos quantitativos, contagens e
medições diretamente de um modelo (Eastman et al., 2011). Para os autores, o
principal benefício de aplicar BIM como ferramenta para estimação de custos
ocorre na etapa de take-off. Segundo Hartmann et al. (2012), o BIM deve atender
os seguintes requisitos para uso em estimativa de custos: 1) detalhes suficientes
21
devem ser fornecidos para gerar uma estimativa; 2) as estimativas devem
permitir a extração de quantidades dos componentes de construção agrupado
por EAP da empresa; 3) 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 necessários a sua construção. As aplicações
para estimações atuais mantem 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 adequa a seu processo de orçamentação especifico
(EASTMAN et al., 2011). As principais opções de método fornecidas pelos
autores 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 software 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 7.
22
Figura 7: 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:
oportunidade de aumentar o valor dos serviços, simular cenários e entender o
impacto das mudanças (Smith, 2014), redução da incerteza associada ao
levantamento quantitativo e otimização de preços (Eastman at al. 2014).
Alguns estudo estão sendo feitos em BIM 5D, WU et al. (2014) apresentou
alguns desafios encontrados na literatura para estimativas baseada em BIM:
1. 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
cria dificuldades ao gerenciar os custos e buscar informações necessárias
dentro do modelo.
2. Questões relacionadas à troca de dados: Muitos programas não suportam
um troca bidirecional de dados que permite uma atualização, a qual é útil
para auxiliar o fluxo e a expansão de informações no modelo. Muitos
software permitem apenas que dados de entrada quantitativos sejam
feitos somente quando há alterações no modelo, e não apenas alterações
23
de custos. Ainda não existe um padrão industrial para a ligação entre o
modelo e a estimativa de custos.
3. 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.
Em estudo feito por Wang et al. (2014) foi proposto um modelo integrado
de custo e planejamento no qual foi desenvolvido um sistema 5D/CAD baseado
em software 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.
A integração de custo e planejamento com uso de BIM 5D pode ser
verificada em alguns trabalhos, a maioria deles focaram em desenvolver uma
EAP que pudesse ser utilizada para promover a integração entre as informações
(JUNG; WOO, 2004; LIU et al., 2014; 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
(LESSARD, 2015; LEE et al., 2014). Observa-se que poucos estudos focaram
na utilização praticas desses modelos em campo.
Segundo Park et al. (2016), embora o Building Information Modeling
(BIM) venha sido 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. Esses autores
desenvolveram uma ferramenta para integrar dispositivos moveis 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
24
da informações em campo, promoveu a interação do modelo em tempo real e
compartilhou os resultados das observações de campo.
Hang 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.
As aplicações móveis mais difundidas são o BIM 360 e o, mais recente,
BIM 360 Field, pertencentes a Autodesk. O primeiro permite visualizar e
gerenciar todos os planos 2D, modelos 3D e arquivos de projeto e realiza
revisões de projeto e construção no local de trabalho. O segundo além dessas
funcionalidade combina tecnologias móveis no canteiro de obras com
colaboração e relatórios baseados em nuvem (Autodesk, 2016).
3 MÉTODO DE PESQUISA
Este capítulo apresenta o método de pesquisa utilizado para a realização
deste trabalho dividido em quatro seções. Primeiramente é apresentada a
estratégia de pesquisa base para o seu desenvolvimento, em seguida, é
apresentado o delineamento da pesquisa e a descrição da empresa participante
do estudo de caso. E por fim, são descritas as etapas e as atividades
desenvolvidas durante o estudo de caso.
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA
O presente trabalho adotará a abordagem metodológica da Design
Science Research (DSR) que vem sendo adotada 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). No paradigma da DSR, o conhecimento e a compreensão de um domínio
do problema e sua solução são alcançados graças à construção e aplicação de
25
um artefato projetado, os quais podem ser construtos, arcabouços, modelos,
métodos e instâncias de sistema de informações, que objetivam resolver novos
problemas práticos (BAX, 2014). Segundo March e Smith (1995), o
conhecimento e a compreensão desses problemas a serem resolvidos são
adquiridos durante a construção e uso desses artefatos, à medida que estes são
validados e avaliados.
Wieringa (2009) mostra o ciclo regulador da DSR regulador que serve
para orientar a resolução de problemas práticos e teóricos, o qual é constituído
das seguintes atividades: (1) Investigação do problema; (2) Projeto de soluções;
(3) Validação da solução; (4) Implementação da solução e (5) Avaliação da
implementação. Desta forma, optou-se pela Design Science Research neste
trabalho por se tratar da resolução de um problema real presente em diversas
empresas, já 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 trazer contribuição prática para a empresa
estudada.
Assim, é necessária a criação de artefatos que promovam uma troca de
informações integrada entre o acompanhamento do planejamento e o controle
de custos em campo, por meio do uso de ferramentas BIM. Para
desenvolvimento e implementação desses artefatos, bem como da metodologia
utilizada será necessário a cooperação mútua entre a pesquisadora e os
envolvidos no processo de gerenciamento da construção e de projeto, em que a
soluções propostas virão em respostas a este processo colaborativo. Para isso,
serão realizados estudos de caso e o artefato desenvolvido será um método
prático utilizando BIM 4D/5D para integração entre planejamento e controle da
produção e custos.
3.2 DELINEAMENTO DA PESQUISA
A presente pesquisa está sendo desenvolvida por meio das seguintes
etapas: (a)Revisão da literatura, (b) Aprendizagem de software, (c) Identificação
dos requisitos de informações do Modelo 4D e 5D, (d) Adaptação do Modelo BIM
4D e 5D e ferramentas de controle, (e) Implementação do modelo BIM 4D e 5D
e ferramentas no campo; (f) Avaliação do Método Proposto, conforme Figura 8.
26
Figura 8: Delineamento da Pesquisa
Revisão Bibliográfica
BIM, BIM 4D, BIM 5D, Planejamento, gerenciamento de custos, Metodologias para integração
Aprendizagem de Software
Revit, Navisworks, MS Project, Dynamo
Identificação de Requisitos de Informação para o Modelo 4D e 5D
Objetivos Atividades Produtos
Compreender o atual processo de planejamento e controle de produção custos da obra
Identificar os requisitos de modelagem 4D e 5D
Entrevistas, acompanhamento dos processos e análise de documentos
Fluxo dos processos de custos e produção utilizados pela empresa Identificação dos requisitos de modelagem
Adaptação do Modelo BIM 4D e 5D e ferramentas de controle
Objetivos Atividades Produtos
Ajustar o modelo BIM 4D e 5D aos requisitos de informações levantados para integração de custos e produção Identificar ferramentas de suporte para o planejamento e controle de custos e produção em campo
Incorporar os requisitos ao modelo 4D e 5D Desenvolver soluções para integração de produção e custos
Modelo adaptado aos requisitos de modelagem levantados Soluções propostas
Implementação do modelo BIM 4D e 5D e ferramentas no campo
Objetivos Atividades Produtos
Implementar o modelo BIM 4D/5D para controle integrado da produção e custos na obra Acompanhar a implementação, identificar barreiras e benefícios
Participação em reuniões de planejamento e controle da produção e custos da obra Utilização do modelo durantes as reuniões Coleta de dados referentes a produção e custos realizados
Requisitos para adoção do BIM 4D e 5D na obra Diretrizes de implementação Percepção dos usuários quanto a utilização do modelo e suas ferramentas de controle
Identificar possíveis ajustes ao modelo Levantamento de informações para ajustes no modelo, por meio de entrevistas, documentos e observação participantes
Avaliação do Método Proposto
Objetivos Atividades Produtos
Avaliar a utilidade e eficácia do método proposto
Levantar dados sobre as contribuições do modelo ao escritório e ao campo
Proposta final do Método integrado em BIM 4D/5D
Modelo a ser ajustado
Modelo Final
27
1. Sob coordenação do Prof. Dr. Emerson Ferreira, UFBA
2. Sob coordenação da Profª Dr. Dayana Bastos Costa, UFBA
3. Carolina Ferrari Costa, UFBA e Leonardo Rocha, UFBA
3.3 DESCRIÇÃO DA EMPRESA/ EMPREENDIMENTO ESTUDADO
A empresa 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 Obra em estudo é uma habitação de interesse social localizada no
município de Camaçari e é constituída por 500 unidades de apartamentos
distribuídos em 30 blocos. Cada bloco possui quatro apartamentos por andar ao
longo de prédios com três ou quatro andares (Figura 9).
O sistema construtivo adotado foi a parede de concreto e a construção se
dará em três etapas conforme organização do layout do canteiro. Atualmente
encontra-se em andamento a construção do radier dos blocos da segunda etapa
e a construção das paredes de concreto e instalações hidráulicas e elétricas da
primeira etapa.
Figura 9: Representação ilustrativa do empreendimento estudado
Fonte: Site da construtora
A empresa está desenvolvendo projetos em BIM em parceria com dois
grupo de pesquisa da universidade: GP Sustentável1 e GETEC2, ambos os
desenvolvendo trabalhos relativos à inovação na gestão e na tecnologia da
produção na construção civil. O modelos estão sendo desenvolvidos por
bolsistas3 de iniciação científica já se tendo em vista a aplicação para BIM 4D e
BIM 5D, para isso foi desenvolvido uma EAP própria para ser utilizada nos
modelos
28
3.4 DETALHAMENTO DAS ETAPAS DE PESQUISA
3.4 1 Revisão Bibliográfica
Essa etapa de revisão bibliográfica possibilitou a identificação da lacuna de
conhecimento e foi realizada com o intuito de conhecer os conceitos básicos
relativos ao Building Information Modeling, BIM 4D, BIM 5D, além de conhecer o
que já foi desenvolvido em outros estudos sobre aplicação do BIM na integração
de planejamento e custos.
3.4 1 Aprendizagem dos Software
Foram realizados curso online sobre os programas Revit, Navisworks e o plug-
in Dynamo. Também foi utilizado manuais dos desenvolvedores e livros-textos,
e atualmente o processo de aprendizado está ocorrendo por aulas práticas
oferecidas pelos grupos de pesquisa
3.4.2 Identificação de Requisitos de Informação para o Modelo 4D e 5D
Esta etapa visa entender e mapear o atual processo de acompanhamento
do planejamento e controle de custos da obra, identificando informações, tais
como, software utilizados, procedimentos, responsáveis pela atualização das
informações, entre outros. Além de identificar requisitos de modelagem, ou seja,
que tipos de dados serão necessários inserir no modelo para que este seja
utilizado para acompanhamento do processo de produção e controle de custos
da obra.
Nesta etapa, serão aplicados questionários e entrevistas com os
principais envolvidos na implantação do modelo BIM, participação em reuniões
e análise de documentos e projetos fornecidos pela obra. Será necessário,
também, o acompanhamento dos procedimentos utilizados pela empresa para
acompanhamento do processo da produção e controle de custos e entrevistas
com os envolvidos. As informações levantadas terão por base a opinião dos
envolvidos no processo de acompanhamento, além daquelas oriundas das
observações feitas em campo.
Como produto desta etapa, será elaborado mapeamento com o fluxo dos
processos do estado atual de acompanhamento do planejamento e controle de
29
custos da obra, caracterizando-a quanto aos seus pontos positivos e
oportunidades de melhoria. Além do levantamento das principais informações
necessárias para integração entre controle de custos e planejamento da
produção a serem inseridos ou adaptados no modelo BIM.
3.4.3 Adaptação do Modelo BIM 4D e 5D e Ferramentas de controle
Esta etapa tem como objetivo propor, desenvolver e adaptar um modelo
BIM 4D/5D que promova a integração das informações de acompanhamento da
produção e controle de custos em campo, tal que facilite a comunicação entre
os envolvidos no processo, seja o engenheiro de obra ou a equipe de projeto e
planejamento no escritório.
Como o escritório de projeto já está iniciando o processo de modelagem
utilizando ferramentas BIM, com base nas informações obtidas na etapa anterior,
serão feitos ajustes no modelo BIM e será proposto um modelo BIM 4D/5D que
seja utilizado efetivamente em campo para acompanhamento da produção e
controle de custos por meio da comparação das informações reais como o que
foi planejado.
Serão utilizados os software Revit e Navisworks da Autodesk, para que
seja feita a modelagem e simulação 4D/5D, respectivamente. As informações de
planejamento estarão disponíveis no MS Project e as informações de
orçamentação no software TOTVS. Inicialmente será desenvolvida uma solução
com o plug-in do Revit, Dynamo, para otimizar a comunicação entre essas
distintas plataformas de trabalho, para que as informações de planejamento e
custo possam ser integradas automaticamente ao modelo BIM. Isso ocorrerá
possivelmente por meio de uma codificação padrão (EAP) que conecte todas
essas informações, a qual já se encontra em desenvolvimento. À medida que a
solução de comunicação vem sendo desenvolvida, o modelo passará por ajustes
geométricos e/ou no seu banco de informações para suportar o seu uso em
campo conforme os requisitos levantados na etapa inicial.
Nessa etapa também será identificado quais tipos de ferramentas poderão
ser utilizadas em campo para coletar os dados que serão inseridos no modelo.
Inicialmente será utilizado o aplicativo BIM 360 Field da Autodesk por esse ter
sido desenvolvido para ser utilizado juntamente com outras ferramentas BIM da
30
Autodesk.
Como produto dessa etapa espera-se obter o modelo BIM adaptado aos
requisitos para que possa ser implementado em campo.
3.4.4 Implementação do modelo BIM 4D e 5D e ferramentas no campo
Essa etapa visa implementar e acompanhar a utilização do modelo em
campo, avaliando os resultados dessa implementação de forma a alcançar as
soluções que melhor se adequem a realidade da obra.
Para isso, será necessário verificar se o aplicativo pré-definido se adequa
a forma de trabalho da empresa e ao processo de atualização do modelo BIM
para que ocorra o acompanhamento do que efetivamente está sendo feito em
campo quando comparado ao planejado. Os ciclos de coleta de informações
serão quinzenais e será feito pelo próprio estagiário da obra acompanhado pela
pesquisadora. Com o uso efetivo do modelo em campo, serão levantados
requisitos que ainda não foram atendidos ou que precisam ser melhorados.
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.
Essa etapa terá como resultado informações para possíveis ajustes no
modelo que será novamente ajustado e implementado, as percepções dos
usuários relativas as dificuldade e os benefícios.
3.4.5 Avaliação do Método Proposto
Após se obter a versão final do modelo BIM, de acordo com os ajustes
advindos da implementação. Esta etapa visa consolidar os resultados obtidos
durante o estudo por meio um levantamento contendo as informações
observadas ao longo do estudo e avaliação da eficácia do modelo conforme
critérios previamente estabelecidos. Esses critérios podem ser a avaliação do
fluxo de informações com o uso do modelo BIM 4D/5D, incluindo tempo de
resposta na interação campo/escritório; a percepção dos usuários quanto a
melhorias no processo e dificuldade de uso das ferramentas, entre outros
critérios a serem desenvolvidos.
Como produto, haverá a verificação do atendimento do modelo ao objetivo
31
proposto e um método para integração do acompanhamento da produção e
controle de custos com uso do BIM 4D/5D, caso o modelo atenda ao critérios de
avaliação estabelecidos.
3.5 RESULTADOS ESPERADOS
Espera-se com este trabalho, obter um método para integração do
planejamento e controle de custos e produção em campo utilizando modelos BIM
4D e 5D, por meio da identificação de requisitos de informações necessárias
para modelagem e da identificação de informações de campo que possam
retroalimentar esses tipos de modelos.
Pretende-se avaliar como os modelos BIM 4D e 5D contribuem para o
processo de planejamento e controle da produção e de custos em campo,
identificando os benefícios e dificuldades de sua implementação.
Além de difundir o uso de modelos BIM 4D/5D em campo para auxiliar o
processo de gerenciamento na construção, espera-se ampliar e avaliar o uso de
dispositivos móveis em campo para controle dos custos e da produção.
32
3.6 CRONOGRAMA
CRONOGRAMA FÍSICO
ANO I ANO II
ITEM ATIVIDADES 1 2 3 4 1 2 3 4 INDICADORES DE PROGRESSO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Revisão bibliográfica sobre BIM x x x x Levantamento e esquematização de bibliografia
2 Aprendizado dos Software: Revit,
Navisworks e MSProject x x x x Elaboração de um modelo teste com os programas
3 Entrevistas com os participantes x Levantamento de requisitos para modelagem
4 Elaboração de um modelo teste com base nos requerimentos
x x x x Modelo pronto para ser testado
5 Apresentação do Projeto de Defesa x Aprovação da defesa do projeto
6 Implementação do modelo para controle de custos e planejamento
x Participantes cientes quanto ao uso do modelo
7 Acompanhamento da implementação x x x Visitas semanais e relatórios de uso
8 Correções no Modelo x x Modelo corrigido com base na primeira implementação
9 Implementação do modelo corrigido x Teste do modelo corrigido
10 Acompanhamento da implementação do modelo corrigido
x x x x Descrição dos resultados observados
11 Apresentação da Qualificação x Aprovação da defesa da qualificação
12 Proposta de metodologia para integração de custos e planejamento com BIM
x x x Desenvolvimento da proposta de integração
13 Conclusão e revisão da dissertação x x x Resultados protos e redigidos
14 Apresentação da defesa da dissertação x Aprovação da defesa da dissertação
33
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