BIM

Building Information Modeling (BIM) designa os processos de produção e gestão da informação durante o ciclo de vida da construção . As aplicações mais correntes utilizam o modelo tridimensional do edifício (Building Information Model, também designado por BIM) como um repositório dinâmico para integração da informação da construção. Os elementos constituintes do modelo encontram-se ligados por relações paramétricas de modo a que a informação seja introduzida de forma estruturada e que as alterações se propaguem em tempo real. Actualmente, a produção automática de vistas, a extracção de quantidades e a detecção de erros e omissões em projecto são os outputs mais habituais da utilização deste tipo de ferramentas .

Retrospectiva histórica

A origem dos conceitos BIM remonta para as teorias desenvolvidas desde os finais da década de 70 por Charles M. Eastman sobre modelação de dados de produtos da construção , partilhando os mesmos princípios conceptuais a nível de representação e organização da informação . O termo BIM "Building Information Modeling" foi utilizado pela primeira vez por um arquitecto da Autodesk, Phil Berstein, sendo depois generalizado por Jerry Laiserin como um nome comum para a representação digital dos processos de construção , característica de um pequeno conjunto de aplicações então disponíveis no mercado. O Graphisoft ArchiCAD é apontado como a primeira implementação dos princípios BIM numa aplicação comercial , .

Conceitos Genéricos

Os BIM são frequentemente vistos como a nova geração de ferramentas CAD. A necessidade de criar um modelo central representativo dos processos de construção, levou a que se percebesse a importância em abandonar a simples representação de elementos através de linhas, formas e texto, e se passasse a representar um modelo como uma associação de elementos individuais, através de uma modelação orientada por objectos. Para tal, os elementos passam a ser definidos, sendo-lhes atribuído significado semântico e associadas propriedades. São estabelecidas ligações que definem o modo de interacção dos elementos entre si e com o modelo global. Os objectos são organizados numa estrutura racional dividida por especialidade e estratificada por nível de pormenorização.

Numa típica aplicação BIM a concepção do edifício é feita através da agregação dos elementos construtivos tanto em 2D como em 3D. Para cada elemento construtivo, por exemplo uma parede, é possível especificar não só os parâmetros geométricos como a espessura, o comprimento e a altura, como também outros parâmetros como o material da parede, as tramas de superfície, propriedades térmicas e acústicas, custos de material e custos de construção, entre outros, permitindo inclusive ao utilizador a introdução de parâmetros ao seu critério.

BIM é diferente de CAD 3D. Num BIM a informação encontra-se interligada por via de relações paramétricas o que significa que as alterações são processadas em tempo real em todo o modelo, evitando a propagação de erros e dinamizando os processos de actualização. A automatização da produção das peças automáticas de um projecto é uma das grandes bandeiras da modelação BIM, com as vistas a serem obtidas automaticamente a partir do modelo do edifício. Esta funcionalidade tira partido das relações paramétricas entre os elementos do modelo na medida em que permite trabalhar em qualquer uma das vistas sem a preocupação de ajustar as restantes. O modelo executa as alterações automaticamente. Por outro lado, sendo o utilizador a definir que vista pretende extrair, consegue-se retirar pormenores que de forma manual são demasiado complexos para desenhar.

Um BIM engloba várias especialidades da construção. Assim, as aplicações mais correntes permitem a concepção de modelos de arquitectura, modelos de estruturas e modelos de redes. Certas aplicações, como por exemplo o Autodesk Revit, separam os módulos por diferentes aplicações, no entanto, este tipo de sistemas vem preparado para sincronizar os vários modelos de modo a centralizar a informação e a permitir a sobreposição de projectos com vista à detecção de erros. No caso da Autodesk e para este efeito, existe uma outra aplicação, o NavisWorks, cuja função é a compatibilização de projectos e identificação de conflitos.

A compatibilização de modelos é uma das bandeiras do BIM, possibilitando uma visão global sobre o projecto, a compatibilização dos elementos, a identificação de erros e omissões, a produção de vistas e pormenores complexos e a extracção de quantidades globais, no entanto, esta função obriga a requisitos de interoperabilidade entre sistemas. Interoperabilidade define-se como a capacidade de dois ou mais sistemas trocarem dados entre si e representa um dos mais fortes motivos para as derrapagens orçamentais, com estudos a apontarem valores na ordem dos biliões de dólares gastos por ano. Actualmente, a adopção de ferramentas BIM ainda se encontra numa fase inicial, pelo que ainda não é possível identificar uma preferência clara dos utilizadores a nível de aplicação BIM, logo, os problemas de interoperabilidade subsistem. Nos últimos tempos, um formato, mais do que todos os outros, tem sobressaído consideravelmente no que diz respeito à interoperabilidade entre sistemas, o modelo IFC (Industry Foundation Classes). Desenvolvido pela buildingSMART, uma associação não lucrativa composta por profissionais ligados à construção, pretende-se que o modelo IFC funcione como a ponte de ligação entre aplicações BIM, operando não só como formato de interoperabilidade mas também como sistema de classificação para organizar e definir o modo de representação da informação da construção.

Princípios Conceptuais

Modelos de dados e modelos de informação

Do ponto de vista conceptual, um BIM representa um modelo de organização e representação de dados com vista à aplicação prática. Em termos de engenharia de software, este tipo de estrutura entende-se por modelo de dados. Habitualmente, os modelos de dados são especificados através de uma linguagem de programação.

O modelo de dados cobre a forma como os dados são estruturados numa aplicação. Estas estruturas podem ser bases de dados, diagramas estruturais, modelos entidade-relação, modelos geográficos, modelos de objectos, modelos genéricos adaptáveis aos requisitos de utilização ou ainda modelos semânticos. As aplicações dos modelos de dados também variam.

Um BIM é uma aplicação de um modelo de dados na definição de uma estrutura para um sistema de informação, ou seja, um modelo de informação. Em termos conceptuais, um modelo de informação pode ser visto como um conjunto de representações formais de tipos de entidades que incluem propriedades, relações, constrangimentos, regras e funções, para a definição semântica de dados, podendo corresponder a objectos reais ou abstracções . Em termos práticos, um modelo de informação pode ser aplicado a instalações ou a um edifício, fornecendo os formalismos necessários para definir esse domínio.

Modelação orientada por objectos

BIM utiliza habitualmente uma abordagem de modelação orientada por objectos. Este método consiste na programação de estruturas de dados, isto é, a definição de entidades ou objectos, numa organização semelhante à forma como os objectos reais interagem. Por outro lado, cada entidade ou objecto corresponde não só ao modo de representação, isto é, às propriedades que definem o objecto, como também a todos os operadores que o criam, manipulam, eliminam e actualizam correctamente, possibilitando assim o funcionamento e autonomia de cada objecto em particular .

Abstracções

O conceito de abstracção é significativamente importante nos conceitos de modelação. Pode-se definir uma abstracção como uma visão de uma realidade onde se suprime um conjunto de informações que sejam consideradas desnecessárias para o fim a que se destina . Por exemplo, quando se definem os vários elementos que constituem um edifício numa estrutura hierárquica, paredes, janelas, vigas, entre outros, não se devem considerar os parâmetros desses elementos no mesmo nível de abstracção, ou a estrutura ficaria demasiado complexa. Assim, omitem-se estas informações, estando as mesmas incluídas nas definições internas de cada elemento. Assim, a omissão de informação numa hierarquia de abstracções é importante na redução da complexidade dos vários níveis, focando a atenção apenas na informação que se pretende considerar.

A estruturação de uma hierarquia de abstracções pode ser de vários tipos:

• Especialização: definição da hierarquia inferior de um elemento. Por exemplo, em relação a uma viga, associar os elementos betão e aço.
• Agregação: agrupamento dos parâmetros definidores de um elemento. Por exemplo, em relação a uma parede, definir a cor, o tipo de material e o tipo de acabamento.
• Composição: define um agrupamento de tipos de um elemento. Por exemplo, agrupar vários tipos de espaços - espaço de circulação, espaço de utilização, espaço de armazém.

Utilização dos BIM

Vantagens

Os BIM surgem como uma tecnologia de tal forma promissora que se pode afirmar que quaisquer esforços no sentido de melhorar gestão de informação devem ser enquadrados num modelo de informação. De outra forma, as iniciativas terão um carácter algo avulso e um tempo de validade limitado pelo inevitável aparecimento de tecnologias de âmbito mais alargado, actualmente em desenvolvimento .

Entre as potenciais vantagens identificadas para a indústria da construção, associadas à adopção deste tipo de tecnologia, contam-se as seguintes :

1. Pesquisa e obtenção eficientes de documentos específicos;
2. Propagação de alterações rápida e directa;
3. Automatização de fluxos de trabalho;
4. Compilação da informação relevante;
5. Integração de processos de produção e de gestão documental que resultam numa economia de esforços ao nível administrativo;
6. Simplificação da recolha de informação produzida em projectos anteriores ou proveniente de fontes de informação externas;
7. Criação de condições favoráveis para a realização simultânea do trabalho de diversos projectistas, resultando em prazos mais curtos para o desenvolvimento de projectos;
8. Eliminação da introdução repetida de dados, evitando-se os erros associados;
9. Redução de esforços redundantes relacionados com a repetição de tarefas de projecto e com as verificações das especificações elaboradas;
10. Aumento de produtividade devido a uma partilha de informação mais rápida e isenta de ruído;
11. Simplificação da introdução de modificações em projectos;
12. Melhoria da cooperação interdisciplinar.

Embora se preveja que as primeiras entidades a sentirem as vantagens oferecidas pelos BIM sejam os projectistas, espera-se que se façam sentir efeitos benéficos de segunda ordem devidos à alteração dos processos de trabalho resultantes da introdução de uma nova entidade abstracta no processo construtivo: o repositório de informação. Com efeito, a existência de uma base de dados partilhada pelos diversos intervenientes, contendo a generalidade das informações produzidas durante o processo construtivo, alterará radicalmente a forma como é feita actualmente a gestão de informação. Para além das vantagens que foram apontadas anteriormente, relativas à fase de projecto, considera-se que os BIM podem produzir um impacto significativo ao longo de todo o processo construtivo :

• A partilha de informação deverá deixar de se fazer sob a forma de “pacotes fechados”, consubstanciados em documentos formais, passando a ocorrer, na generalidade dos casos, sob a forma de um acesso directo de cada interveniente a um modelo centralizado. Os benefícios directos desta alteração ultrapassam aqueles que resultam directamente da centralização da informação, nomeadamente a facilidade em assegurar que todos os intervenientes tenham acesso imediato à última versão de qualquer documento associado ao empreendimento. A alteração é mais profunda, assistindo-se a uma mudança de paradigma: abandona-se o procedimento habitual que consiste numa necessidade de que uma tarefa de projecto esteja concluída antes de se iniciar a tarefa seguinte, passando-se a uma forma distinta de trabalhar – as tarefas de projecto devem ser desenvolvidas em simultâneo, admitindo-se que há vantagens em que assim seja, não só em termos de eficiência (a sobreposição temporal de tarefas em alternativa ao seu encadeamento usando relações fim-início resulta, previsivelmente, numa redução no prazo total), mas também em 70 termos da qualidade do projecto (criam-se condições para um verdadeiro trabalho de equipa entre projectistas, em que a colaboração de cada elemento passa a ter influência imediata nos trabalhos produzidos pelos outros).

• A disponibilidade de informação (não só de dados) num formato acessível a todos os intervenientes permitirá a automatização de grande parte das tarefas de gestão da informação a realizar por cada um deles. Serão de esperar benefícios, por exemplo, nas tarefas relacionadas com o aprovisionamento, com a contratação de serviços e com o planeamento dos trabalhos (incluindo o acompanhamento do progresso dos trabalhos) como resultado da integração dos modelos de informação com os sistemas ERP das empresas. Existem já soluções comerciais que permitem esta integração. Conforme foi referido anteriormente, também as tarefas de licenciamento das construções podem ser aligeiradas, fazendo-se uma verificação automática do cumprimento de regulamentos aplicáveis.

• A adopção deste tipo de tecnologia por parte de um conjunto significativo de intervenientes com peso no sector da construção poderá resultar numa pressão sobre as entidades com o fim de criar mecanismos que facilitem a automatização de processos. Para além do licenciamento de projectos, considera-se que os próprios regulamentos e documentos técnicos podem sofrer alterações no sentido de “suavizar” o percurso da informação ao longo do processo construtivo. Neste contexto, destaca-se as vantagens que decorreriam (e que outros países experimentam já) da disponibilidade de especificações técnicas padrão.

Desvantagens

A bibliografia disponível sobre BIM carece, de algum modo, de um estudo aprofundado sobre os aspectos negativos que se associam a estas tecnologias. Sendo uma tecnologia de aplicação algo recente, não existe ainda um espaço temporal suficientemente grande para identificar uma gama completa dos riscos verificados com base na experiência de utilização. Ainda assim, é já possível enumerar os problemas verificados desde logo na fase de implementação e prever alguns dos problemas que poderão surgir na fase de utilização.

O sucesso da implementação do BIM depende da receptividade dos futuros utilizadores, que será tanto maior quanto mais antecipadamente se perceber que problemas se espera encontrar. O manuseamento do software BIM, em termos das suas funcionalidades mais básicas, por si só não representa um problema. Existe uma complexidade lógica acrescida em relação às práticas tradicionais, mas as sessões de formação servirão para absorver a maioria dos novos métodos. Pelo facto de não haver ainda muitos utilizadores BIM e de os formadores serem eles próprios ainda algo inexperientes na utilização, prevê-se que os grandes utilizadores das ferramentas BIM rapidamente ultrapassem em conhecimento os formadores, pelo que, para adquirir um grau mais avançado de conhecimento, terá forçosamente de ser por meio de processos de tentativa e erro, o que poderá ser encarado como um factor desmoralizador.

A falta de padronização é apontada como um dos grandes obstáculos à utilização dos BIM e pode ser analisada sob diferentes perspectivas :

• Padronização do sistema de modelação é essencial para se obter um fluxo de informação fluído. Se o projecto de concepção for desenvolvido em CAD e o projecto de execução em BIM, o empreiteiro terá de fazer um modelo de execução em BIM a partir das peças em CAD. Se o projecto em CAD for demasiado pormenorizado, o empreiteiro será obrigado a especificar mais

sistemas construtivos do que idealmente deveria. Pelo contrário, se o projecto de concepção for pouco pormenorizado, o modelo de execução BIM irá requisitar informação que deveria vir já especificada no projecto de concepção. Estas dinâmicas de interacção entre modelo de projecto e modelo de execução mostram que será decisivo atingir um equilíbrio pela definição e padronização do sistema de modelação.

• Padronização de métodos e processos, materializada pela articulação das especificações de quem fornece e de quem recebe informação. Será importante articular as especificações dos modelos de concepção com os modelos de execução, ou seja, o projectista deverá conhecer os parâmetros dos modelos de execução e do mesmo modo, o empreiteiro deverá conhecer os parâmetros de concepção dos projectos, de modo a adequar os seus processos de construção. Sabendo que existem várias empresas e gabinetes no mercado, estas dinâmicas só poderão ser equilibradas através da padronização de processos e especificações. Neste cenário, a competitividade das entidades seria ditada pela produtividade e eficiência dos processos de trabalho, ao invés de se deixar ao cargo de cada entidade, em cada caso, encontrar a melhor solução que minimize conflitos procedimentais como forma de ganhar vantagem concorrencial.
• Falta de padronização do tipo de software BIM leva a problemas de interoperabilidade entre sistemas. Sendo uma tecnologia que privilegia a centralização da informação, será significativamente importante a capacidade de duas entidades diferentes (e.g: gabinete de projecto e empreitada), utilizando dois sistemas diferentes, trocarem informação sem perda significativa de informação e da sua integridade.