Sistemas de Informação para a Construção:BIM

Adaptado a partir de. Este texto deve ser lido como complemento do artigo sobre BIM, mais sintético e mais recente.

Building Information Model (BIM)

Aspectos gerais

O acrónimo BIM (Building Information Model ou Building Information Modeling) surge frequentemente associado a algumas das mais recentes aplicações desenvolvidas para a indústria da construção. Será usado, no presente trabalho a designação BIM no lugar da sua tradução para português MIC (Modelo de Informação para a Construção), dada a sua actual disseminação, tanto em publicações científicas como em aplicações comerciais.

Considera-se que os BIM são uma tecnologia que poderá vir a desempenhar um papel central na indústria da construção nos próximos anos. Dada a relevância desta tecnologia para o trabalho elaborado, decidiu-se dar um maior destaque a este tema relativamente aos que foi feito relativamente aos sistemas ERP e Aplicações à Medida.

Serão apresentados, de forma sucinta, os modelos mais próximos de constituírem um standard para a indústria da construção e o percurso percorrido desde os primeiros modelos de informação até aos BIM actuais.

Serão ainda discutidos alguns aspectos tecnológicos que servem de base à estrutura dos BIM.

BIM: Apresentação

A designação BIM é, por vezes, erradamente atribuída a representações tridimensionais de produtos de construção. Este equívoco deve-se, provavelmente, ao aspecto gráfico das aplicações que recorrem a este tipo de tecnologia. Em alguns casos, esta nova geração de aplicações é incorrectamente entendida como uma nova versão dos produtos CAD mais utilizados. Na verdade, um BIM é justamente aquilo que a tradução directa sugere: um modelo de informação para a construção, que pode ter um grau de simplificação maior ou menor. Em rigor, pode nem conter informação acerca da geometria dos produtos de construção ou, pelo contrário, a esse tipo de informação pode acrescentar, por exemplo, dados de planeamento ou características físicas dos materiais que compõem os produtos. Pode afirmar-se então que um BIM pode ser mais ou menos completo em função da natureza, da variedade e do volume da informação que o constitui. A percepção mais geral para um BIM, contudo, será a de um modelo tridimensional com informação complementar associada a cada componente do produto de construção. Usualmente, a cada componente correspondem, no mínimo, a especificação da sua função (por exemplo, parede, pilar, isolamento, etc.) e a sua identificação (por exemplo, P1, V3, etc.). Esta é a abordagem seguida pelas aplicações comerciais mais usuais.

As mais modernas versões dos modelos de informação para a construção incluem não só os elementos de construção mas também informação acerca das relações entre elementos, alguns dos quais abstractos. Um espaço, por exemplo, pode estar limitado por quatro paredes. As paredes, por sua vez, são limitadas superior e inferiormente por lajes e lateralmente por duas outras paredes. Qualquer alteração na posição de uma das paredes resultará na alteração de propriedades dos elementos com ela relacionados, por exemplo, a área do espaço adjacente ou o comprimento das paredes que a limitam. Alguns modelos, por exemplo o IFC – Industry Foundation Classes (ver 2.3.5.3.7), permitem a associação não só de atributos físicos mas também de informação sobre planeamento dos trabalhos, indicações acerca da aprovação ou não de cada trabalho, etc. (IAI 2006).

Actualmente, estão disponíveis no mercado diversos produtos que recorrem a esta tecnologia. Muitas das aplicações permitem ainda o relacionamento dos componentes (definidos pela sua geometria e pela sua função) com uma base de dados de componentes num formato que a torna acessível a partir de aplicações externas (exchange format). Esta realidade potencia a utilidade de um modelo de informação para a construção: é possível associar interfaces poderosas e aplicações padrão a bases de dados acessíveis a qualquer entidade. Desta forma, os modelos de informação poderão ser editados, usando ferramentas simples, por qualquer entidade ligada ao sector da construção, condição necessária ao desenvolvimento de um modelo abrangente e actualizado.

Como se refere em 2.3.5.3.6.3 e 2.3.5.3.7, desde meados da década de 70, diferentes países têm promovido esforços a nível nacional ou têm participado activamente em iniciativas internacionais no sentido de estabelecer um modelo de informação para edifícios que abranja todas as fases do processo construtivo. Não se conhecem iniciativas nacionais equivalentes em fase de estudo, claramente não em fase de implementação. Desconhece-se ainda a posição das principais organizações da construção nacional acerca dos BIM. Considera-se que o desenvolvimento de um formato padrão de representação de produtos da construção é um passo indispensável à evolução do sector e que, caso não se procure estabelecer algumas bases de trabalho, o país acabará por importar essa tecnologia numa fase de evolução mais adiantada, limitando a possibilidade de introduzir alterações no sentido de a adaptar às práticas nacionais.

O desenvolvimento de um modelo de informação completo para a construção será, apesar do considerável volume de trabalho já realizado, um esforço de desenvolvimento contínuo, de médio a longo prazo. As metas que um modelo deste tipo se propõe atingir são ambiciosas pelo que se corre o risco de não produzir resultados significativos no imediato (Eastman et al. 2008): não basta que o modelo exista, terá de corresponder às exigências reais da comunidade técnica. Assim, poderá ser desejável tirar partido da heterogeneidade do sector da construção no sentido de definir áreas de actuação prioritárias. Com efeito, o universo dos intervenientes no processo construtivo é extremamente vasto, sendo que o nível de envolvimento de cada participante é distinto (quanto ao âmbito, à natureza, ao espaço e ao tempo). Considera-se que é importante destacar algumas destas fases no sentido de produzir rapidamente resultados que possam ser reconhecidos por um conjunto de agentes. Este subconjunto da comunidade técnica tratará de propagar a mudança a outros intervenientes com ela directamente relacionados, seguindo um processo bottom-up. Isto só será possível se se procurar adaptar as novas ferramentas às práticas correntes. Considera-se, pois, que se deve começar por adaptar as ferramentas às práticas em vez de impor o oposto.

É importante adoptar uma perspectiva acerca dos sistemas de informação que não se limite a enunciar as hipotéticas vantagens económicas decorrentes da adopção de novas tecnologias mas que procure descrever o impacto que elas produzem no interior das organizações. Com efeito, o impacto das novas tecnologias não se restringe a uma redução da mão de obra e do tempo necessários à realização das actividades. As organizações podem adoptar ou rejeitar uma nova tecnologia por razões que transcendem os potenciais ganhos imediatos de produtividade ou de qualidade que esta possa anunciar. Práticas de trabalho instituídas, hábitos pessoais ou perspectivas individuais de carreira são apenas alguns dos factores que podem influenciar o sucesso de uma nova tecnologia implementada numa organização. Assim, para além da teoria económica, importa aplicar à investigação dos sistemas e tecnologias da informação uma abordagem baseada na teoria comportamental, que permita considerar aspectos sociais, culturais e políticos associados à adopção destas tecnologias (Pereira 2005). Esta abordagem permite apontar, por exemplo, razões que explicam o insucesso de tecnologias baseadas em pressupostos técnicos sãos – processos aparentemente eficientes – quando aplicadas a organizações reais. Não se pretende efectuar, no presente trabalho, uma análise às teorias económicas e comportamentais aplicadas aos sistemas de informação, remetendo-se esta descrição para (Laudon, Laudon 2006) e (Pereira 2005).

BIM: Vantagens e oportunidades

Benefícios esperados: Aspectos gerais

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 (El-Desouki, Hosny 2005):

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.

As vantagens e oportunidades associadas à adopção de BIM são apresentadas em maior detalhe e são justificadas nos pontos seguintes.

Alteração nas práticas de trabalho

A adopção de modelos de informação produzirá alterações significativas nas práticas de trabalho tradicionais. Uma previsível mudança, da qual se pode esperar vantagens relevantes, é a antecipação de decisões de projecto exigida pela utilização dos BIM desde as primeiras fases do processo construtivo. A antecipação de decisões de projecto apresenta vantagens significativas relativamente às práticas usuais. Com efeito, os custos de alterações produzidas nos projectos de construção são tanto maiores quanto mais adiantada a fase do processo construtivo em que forem efectuadas. A Fig. 1 representa o impacto da antecipação de decisões de projecto na construção. O significado das quatro curvas representadas na figura é o seguinte:

1. Possibilidade de produzir impacto nos custos e aspectos funcionais do projecto;
2. Custo de alterações produzidas no projecto;
3. Processo tradicional;
4. Processo alternativo.

No eixo das abcissas, as letras A a G representam as sucessivas fases do processo construtivo:

1. Promoção (pre-design, no original);
2. Estudo prévio (schematic design);
3. Projecto (design development);
4. Projecto de execução (construction documentation);
5. Procurement;
6. Gestão da construção;
7. Operação.

Fig. 1 - Vantagens decorrentes da antecipação de decisões de projecto. Curva de MacLeamy (CURT 2004)

Note-se que, apesar das vantagens funcionais decorrentes da antecipação de decisões de projecto, a prática corrente não favorece esta alteração. Com efeito, o fraccionamento de pagamentos habitualmente praticado nos contratos de projecto não corresponde ao maior esforço a realizar nas fases iniciais do projecto (ver, a este respeito as Instruções para o Cálculo dos Honorários Referentes aos Projectos de Obras Públicas). Os empreendimentos iniciados são frequentemente abandonados antes da conclusão do projecto de execução, pelo que o acréscimo do esforço na fase inicial do projecto poderá não ser traduzido numa efectiva compensação pelo volume de trabalho realizado (ver a este respeito o ponto 4 do Art.º 12º das ICHRPOP). Assim, a introdução deste tipo de tecnologia deve ser acompanhada por uma alteração nos procedimentos de contratação de projectos sob pena de se estar a transferir para o projectista um risco acrescido associado à não conclusão de um projecto por decisão do Dono da Obra.

Benefícios iniciais

Admite-se que os primeiros benefícios de uma eventual adopção de modelos de informação para a construção serão sentidos pelas empresas responsáveis pela elaboração de projectos, sob a forma de uma mais fácil compatibilização dos diversos projectos e de uma redução do volume de trabalho correspondente à introdução repetida de dados. A generalidade das peças desenhadas será produzida de forma automática, tal como as medições e serão actualizadas sempre que forem introduzidas alterações no projecto. É possível pesquisar incompatibilidades entre os diversos projectos de especialidade automaticamente e efectuar verificações da sua conformidade com os regulamentos aplicáveis. Admite-se que a antecipação de decisões de projecto, característica fundamental dos BIM relativamente às tecnologias tradicionais, aliada à verificação automática do projecto e à disponibilidade dos dados introduzidos para serem usados por aplicações informáticas a jusante, são factores que permitem antecipar um acréscimo da qualidade global dos projectos de construção como resultado da utilização destes modelos de informação. As vantagens iniciais serão sentidas pois, previsivelmente, na fase de projecto.

Previsíveis benefícios futuros

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:

1. 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 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).
2. 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.
3. 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 (ver Fig. 2). Neste contexto, destaca-se as vantagens que decorreriam (e que outros países experimentam já) da disponibilidade de especificações técnicas padrão.

Fig. 2 - Processo construtivo: Perda de valor entre fases. Adaptado a partir de (Bernstein 2005).

Exemplos de sucesso e de insucesso

Exemplos de sucesso

Embora os BIM sejam uma tecnologia relativamente recente em comparação com as tecnologias usualmente empregues em projectos de construção civil, já é possível apontar para alguns exemplos como casos de sucessos, situações em que as perspectivas para a introdução dos BIM são optimistas e, por outro lado, enumerar algumas experiências mal sucedidas de aplicação desta tecnologia.

A lista de grandes projectos que foram desenvolvidos de raiz usando BIM é já vasta e inclui edifícios emblemáticos, de grande dimensão como o Terminal 5 de Heathrow (Rebbeck 2006), a nova Estação Ferroviária de Munique, o Aeroporto de Berlim (Juli, Liebich 2006) e as Piscinas Olímpicas em Beijing (“o Cubo”) (ARUP 2004). Uma compilação relativamente extensa e detalhada de casos de estudo acerca da aplicação dos BIM a projectos reais pode ser consultada em (Eastman et al. 2008). A dimensão destes empreendimentos torna-os interessantes e demonstra as potencialidades desta tecnologia, mas o seu carácter excepcional não permite tomá-los como exemplo de aplicabilidade generalizada dos BIM ao sector da construção. Alguns autores questionam mesmo a possibilidade de se poder obter todos os benefícios potenciais dos BIM em projectos de grande dimensão, dadas as limitações técnicas actuais (Cook 2004).

Existe ainda um conjunto de projectos de menor dimensão em que os BIM foram usados, em maior ou menor grau. A análise destes casos será, porventura, mais interessante para avaliar a viabilidade desta tecnologia nos cenários mais correntes que se colocam aos profissionais do sector da construção. Ainda assim, muitos deles podem ser encarados como “casos piloto” em que a análise das potencialidades das novas tecnologias foi um dos objectivos do empreendimento. Naturalmente, perante este tipo de cenário, não se pode fazer uma aferição definitiva das vantagens decorrentes da utilização dos BIM, admitindo-se que as experiências podem implicar uma escolha de fornecedores e prestadores de serviço diferente do habitual ou a produção de documentos de projecto em formato tradicional, para além da representação BIM, para permitir a sua leitura por parte de todos os intervenientes (pelo menos perante as entidades licenciadoras).

Considera-se ainda que, para além de aferir a utilidade dos BIM na construção, importa avaliar que tipo de BIM se revela mais apto para solucionar os problemas de cada tipo de interveniente e para cada tipo de obra. Como se referiu no presente trabalho, coexistem actualmente especificações de âmbitos consideravelmente distintos pelo que dificilmente os resultados observados para um tipo de modelo poderão ser estendidos a outros tipos.

Avaliação da representatividade de casos de estudo documentados

Admite-se que os factores atrás referidos, que dificultam a generalização dos resultados das experiências documentadas de utilização dos BIM, se possam colocar a todos os projectos concretizados até ao momento em que se lançou mão desta tecnologia. Com efeito, pode afirmar-se que um exemplo representativo deveria incluir um conjunto de condições difíceis de reunir em simultâneo no imediato:

1. Introdução dos BIM deve ocorrer nas fases iniciais do projecto
   O modelo de informação não deve ser uma representação adicional do edifício a construir, entre um volume considerável de peças desenhadas e escritas nos seus formatos tradicionais. Deve ser desenvolvido desde o início de forma que a generalidade dos documentos de projecto possa ser gerada automaticamente a partir do modelo para posterior divulgação ou, de preferência, que este seja suficiente para as actividades de projecto, de gestão e de construção seguintes. Em síntese, um BIM só poderá realizar em pleno as suas potencialidades se for um verdadeiro repositório de informação.
2. Apreciação de entidades licenciadoras deve incidir sobre BIM
   A primeira entrega formal de um projecto de construção é geralmente a que se destina a licenciamento por parte das entidades competentes. A entrega inclui um conjunto de elementos obrigatórios, sob a forma de peças escritas e desenhadas, que implicam a sua exportação a partir de um BIM ou a sua elaboração de raiz usando tecnologias tradicionais. Esta passagem resulta invariavelmente num desperdício de informação, codificada no modelo e que não pode ser completamente transferida para o papel, para além de um gasto desnecessário de tempo e um risco de introdução de erros resultantes do registo repetido de dados pelos diversos intervenientes. Existe actualmente tecnologia que permite que a apreciação de alguns aspectos do modelo seja, em larga medida, automática e imediata (ver referência ao sistema CORENET).
3. Modelo deve ser usado como principal repositório de informação na fase de execução
   Este objectivo é, obviamente, muito ambicioso. A construção civil nacional é caracterizada por uma proliferação de microempresas de construção que realizam um volume significativo dos trabalhos. A adopção dos BIM resultaria, no imediato, em duas consequências previsíveis: circulação de informação em formatos distintos, numa primeira fase, e selecção de subempreiteiros de acordo com a sua possibilidade de lidar com os elementos de projecto em qualquer formato, numa fase posterior. Não se prevê que as microempresas percam de alguma forma a sua utilidade para as grandes empresas de construção como resultado da introdução das novas tecnologias. Com efeito, a preparação de trabalhos actualmente realizada pelos empreiteiros gerais limita, em larga medida, o âmbito das funções técnicas dos subempreiteiros menores e não há razões para suspeitar que a introdução dos BIM iria alterar essa forma de trabalhar de forma significativa, pelo menos no imediato. Admite-se, contudo, que o domínio das novas tecnologias pode originar uma mais clara divisão entre empresas, em função das respectivas competências técnicas. Admite-se ainda que o desenvolvimento deste tipo de competências possa resultar numa maior estabilização das relações comerciais das empresas do sector da construção, reforçando a tendência de criação de cadeias de valor formadas por empresas que trabalham habitualmente em conjunto.
4. Modelo deve interagir com sistemas de informação das organizações intervenientes
   Na generalidade dos casos, um modelo não será desenvolvido por uma entidade única, resultando antes do esforço continuado dos vários participantes no processo construtivo. Cada uma das organizações intervenientes terá, eventualmente, um sistema de informação próprio, havendo vantagens óbvias em conseguir integrar a informação disponível no modelo com estes sistemas, designadamente com os sistemas ERP.
5. Intervenientes que operam durante a fase de utilização devem herdar o modelo de informação
   O modelo de informação desenvolvido durante o processo construtivo pode ser usado pelo dono da obra, ainda antes da conclusão dos trabalhos, para apoiar a gestão operacional do edifício.

As eventuais vantagens decorrentes do uso dos BIM serão, pois, cumulativas, admitindo-se que os diversos participantes possam beneficiar (ainda que indirectamente) da sua introdução e do seu alargamento a todas as fases do processo construtivo.

Assim, considera-se que o pleno aproveitamento das vantagens decorrentes da utilização dos BIM depende da sua implementação, desde a fase inicial do processo construtivo, por imposição do dono da obra.

Exemplos de insucesso

Na bibliografia consultada encontra-se um grande número de exemplos de sucesso na utilização de BIM. De acordo com os argumentos apresentados, nem todos os casos documentados devem ser entendidos como representativos, dado que frequentemente não retratam casos “típicos” da construção nem representam implementações “completas” de BIM tal como foram definidas neste subcapítulo. São normalmente destacadas as vantagens técnicas atribuídas aos BIM ao invés de eventuais ganhos de eficiência resultantes da sua aplicação.

A literatura é claramente menos abundante em exemplos de insucesso na utilização dos BIM. Ainda assim, é possível encontrar alguns casos em que empresas que , tendo testado esta tecnologia, não deram sequência à experiência, regressando aos processos mais tradicionais. Num exemplo apresentado publicamente (Pimentel 2006), foi retratada uma experiência de utilização de BIM por parte de um grande empreiteiro nacional, não se tendo concluído que ofereceriam vantagens decisivas relativamente aos procedimentos habituais no contexto actual da construção em Portugal. Relativamente a este exemplo, deve-se destacar que a implementação dos BIM terá sido feita apenas na fase de execução, pelo empreiteiro, pelo que se considera que o resultado não permite apontar esta tecnologia como inadequada para a construção nacional, mas reforça a afirmação apresentada no presente subcapítulo segundo a qual os BIM devem ser introduzidos nas fases iniciais do processo construtivo, em particular durante a fase de projecto. Realça-se ainda que o modelo adoptado terá sido um modelo completo, suportado por uma aplicação comercial reconhecida. Esta aplicação foi adoptada a título experimental a fim de averiguar as suas potencialidades, não com o fim de resolver qualquer problema concreto identificado pela empresa.

Averiguações sucessivas relativamente a este caso documentado de insucesso na adopção de tecnologias BIM revelaram que a empresa em causa decidiu prosseguir com os testes em novas obras, com resultados mais animadores. Actualmente, as ferramentas geométricas disponíveis permitem detectar incompatibilidades de projecto, o que é uma mais-valia reconhecida pela empresa.

Factores que favorecem mudança

Importa fazer uma reflexão no sentido de procurar identificar os factores que conduzem aos exemplos de sucesso apontados, em particular aqueles que se podem considerar como estruturais. Estes factores poderão dividir-se em locais (específicos de cada país) e globais (de carácter tecnológico).

Alguns dos factores que terão, por hipótese, favorecido a introdução dos BIM em países como a Noruega ou a Singapura não poderão ser reproduzidos em Portugal.

A Singapura, por exemplo, é uma cidade-estado de 648 km2, com uma extensão máxima de 22 km de Norte a Sul e de 50 km de Este a Oeste. É um dos países de maior densidade populacional com cerca de 4600 habitantes por quilómetro quadrado, o que conduz a uma tipologia construtiva bastante uniforme, dominando a construção em altura. Este país é considerado um dos mais avançados ao nível das redes de telecomunicações. Para tal contribuem a sua pequena dimensão geográfica, uma economia em expansão e o empenho governamental no desenvolvimento de uma rede de telecomunicações de excelência (Minges et al. 2001). A estas condições junta-se a visão do Ministério do Desenvolvimento Nacional da Singapura que, desde 1995, desenvolve o sistema CORENET (COnstruction and Real Estate NETwork), considerado uma iniciativa significativa no campo das tecnologias de informação (Khemlani 2005). O governo tem colocado forte empenho nesta iniciativa, obrigando os distribuidores de software BIM a desenvolver cursos de formação para os compradores destes sistemas, pagando inclusivamente a quem os frequentar (Wix 2006).

A Noruega, um dos países que actualmente lidera o desenvolvimento de soluções BIM, procurou a experiência de Singapura como referência. As características geográficas e demográficas do país são muito distintas das de Singapura, apresentando uma densidade populacional de apenas 12.1 habitantes por quilómetro quadrado e uma área total de aproximadamente 385155 km2. A população total é de aproximadamente 4.6 milhões de pessoas (curiosamente um valor semelhante ao encontrado na Singapura). O país tem uma experiência considerável no domínio das tecnologias da informação. A Noruega tem ainda uma forte tradição no âmbito da prefabricação, favorecida por um custo elevado da mão-de-obra e por um clima agreste que dificultam a aplicação de algumas tecnologias de construção habituais em Portugal, como a betonagem de elementos estruturais in-situ. O país dispõe ainda de um conjunto de regras de construção padrão, incluindo regras de medição e especificações técnicas, que podem ser incorporadas nos modelos de informação actuais. O governo norueguês empenhou-se na implementação de sistemas de informação para a construção em finais de 2000, ano em que teve início o projecto ByggSøk (Rooth 2004).

Entre os factores tecnológicos, deve destacar-se o desenvolvimento de estruturas de informação padrão para a construção, que tem vindo a ser desenvolvida, entre outros pela IAI - International Agency for Interoperability – e que permite que os produtos da construção sejam codificados sob a forma de um modelo de informação.

Embora os BIM possam existir independentemente das aplicações que os utilizem, a sua disseminação depende da disponibilidade de ferramentas informáticas que permitam a fácil materialização das decisões dos intervenientes. Actualmente, há no mercado uma variedade de ferramentas que se baseiam em BIM, desenvolvidas por empresas com tradição nos domínios do CAD, o que indicia uma mudança de paradigma, pelo menos na área do projecto. Os modelos de informação que servem de base às aplicações comerciais mais populares são, por norma, parcialmente compatíveis com as especificações IFC (ver 2.3.5.3.7). Estas ferramentas têm procurado estender a aplicação dos BIM a todas as especialidades do projecto e, num âmbito mais alargado, a todas as fases do processo construtivo, interagindo com os sistemas de informação existentes como os ERP.

O desenvolvimento de novos modelos de informação beneficiou ainda de alguns factores conjunturais, dificilmente repetíveis. Como se constatará em 2.3.5.3.6 e 2.3.5.3.7, a maior parte dos modelos de informação desenvolvidos para a construção tiveram origem europeia. Esta concentração regional de esforços na área dos BIM poderá ser explicada, em parte, pelo processo europeu de integração que levou à revisão de uma parte significativa dos códigos da construção.

Breve perspectiva histórica

Apresentação

Os primeiros modelos de informação para a construção datam da década de 70.

São apresentados, neste ponto, algumas iniciativas mais recentes. Os modelos considerados mais relevantes na actualidade - o ISO-STEP e principalmente o IFC - serão abordados nos pontos seguintes.

Modelos parciais

Os modelos apresentados neste ponto são úteis em domínios específicos do sector da construção. Não têm como fim representar toda a gama de produtos da construção, nem um conjunto particularmente diversificado de propriedades dos produtos abrangidos. Serão apresentados, de forma sucinta, três modelos parciais distintos: o CIMsteel, o COMBINE e o Building Elements Using Explicit Shape Representation.

CIMsteel

O projecto CIMsteel teve como objectivo a melhoria da eficiência e eficácia das actividades relacionadas com a construção em aço na Europa. Embora não tenha sido identificado como o objectivo central do projecto, este culminou com a criação de um modelo de representação de estruturas metálicas – as especificações CIS (CIMsteel Integration Standards) (Watson 1997). O projecto foi iniciado em 1987, sob o financiamento do projecto EUREKA. O CIMsteel foi desenvolvido por 42 associações de 8 países europeus, tendo sido concluído em 1998 (CIMsteel 1998). As especificações CIS foram desenvolvidas usando a linguagem EXPRESS de modo a prever uma futura compatibilização do modelo com o STEP. Depois da conclusão do projecto CIMsteel, o desenvolvimento das especificações CIS foi continuado pela Universidade de Leeds. A participação de organizações distintas no projecto, incluindo universidades, organizações profissionais, empresas de software, gabinetes de projecto e construtores garantiu que as especificações se adequassem às aplicações reais da indústria, pelo que o modelo conheceu uma aceitação significativa. Naturalmente, as características específicas dos produtos de construção abordados pelo projecto tornam-nos especialmente aptos para uma representação sob a forma de um modelo de informação.

COMBINE

Tal como o CIMsteel, também o projecto COMBINE foi financiado pela União Europeia, desta feita no âmbito do programa JOULE cujo objectivo era o uso racional de energia. Este projecto teve início em 1990 e foi concluído em 1995. O modelo foi criado de forma a ser compatível com o STEP e com um conjunto de ferramentas informáticas utilizadas para o projecto de infraestruturas de AVAC. Assim, e embora o projecto tenha resultado num modelo de informação de grande dimensão (Augenbroe 1994), foi uma iniciativa que visou em primeiro lugar a interoperabilidade de sistemas, integrando o modelo ISO-STEP com aplicações standard.

''Building Elements Using Explicit Shape Representation (Parte 225)

O modelo Building Elements Using Explicit Shape Representation é parte integrante do projecto ISO-STEP (é identificado como a Parte 225 deste projecto), dependendo deste modelo para o armazenamento e organização de informação. Foi a primeira parte do modelo STEP a ser aprovada para o sector da construção (Eastman 1999) (em rigor, não deverá ser considerado como um modelo parcial autónomo, mas antes como um subconjunto de um modelo completo). O objectivo deste modelo é a partilha de informação geométrica acerca de produtos da construção entre aplicações CAD. Embora o modelo identifique elementos de construção individuais, não lhes associa propriedades relacionadas com função ou com desempenho. Assim, a Parte 225 é um modelo interessante dado que é um primeiro exemplo da aplicabilidade de um modelo completo para a construção, ainda que esta aplicabilidade se reduza a um domínio muito específico.

Os dois primeiros exemplos apontados remetem para um conjunto de limitações dos modelos completos. Com efeito, o modelo ISO-STEP usado como base das especificações CIS e COMBINE desde cedo se revelou insuficiente tendo em conta as exigências práticas da comunidade técnica, pelo que estes modelos divergiram significativamente do modelo de referência, tanto ao nível do âmbito como ao nível da arquitectura dos modelos. Por outro lado, a simples existência destas iniciativas, em paralelo com o ISO-STEP, revela que o desenvolvimento deste era demasiado lento para satisfazer as necessidades do sector. Com efeito, os projectos CIS e COMBINE foram desenvolvidos e concluídos antes da Parte 225, cujo âmbito era significativamente mais restrito.

Modelos completos

RATAS

O modelo RATAS é uma iniciativa do comité RATAS criado pelo Centro de Investigação Técnica da Finlândia (VTT). As actividades deste comité tiveram início em 1985, sendo a primeira versão do modelo lançada em 1987. A questão principal em torno da qual o comité centrou a sua actividade foi enunciada pelo responsável pelo projecto (Björk 1995) da seguinte forma:

Como devemos estruturar a informação digital que descreve um edifício de forma a tornar tão simples quanto for possível a partilha de informação entre as aplicações informáticas da construção que produzem ou que utilizam estes dados?

O modelo segue uma abordagem de desenvolvimento estruturalista, típica dos modelos completos, como se constata a partir das duas primeiras das cinco características exigidas aos modelos de informação para a construção enunciadas por Björk (Björk 1995):

1. Capacidade de modelar todo o tipo de informação (Esta exigência é comparável com o objectivo do programa ISO-STEP de “representar todos os aspectos estáticos e dinâmicos […] do universo de discurso” (ISO 1982));
2. Capacidade de responder às necessidades de informação de todas as fases e disciplinas;
3. Não redundância de estruturas de informação;
4. Possibilidade de suportar diferentes formatos de apresentação, isto é, interoperabilidade com outros sistemas;
5. Independência das restrições colocadas por aplicações informáticas.

Como se constata, muitos dos princípios que orientam as iniciativas mais recentes, nomeadamente o IFC, foram apontados neste trabalho.

Building Construction Core Model (Parte 106)

O Building Construction Core Model (BCCM) é uma actividade do projecto STEP, identificado como Parte 106. O seu desenvolvimento foi iniciado em 1994, tendo sido enunciadas, nesse mesmo ano, as características fundamentais do modelo a desenvolver (ISO 1994). O modelo nunca foi concluído, pelo que não são conhecidas aplicações práticas do BCCM. Ainda assim, alguns dos conceitos abordados no seu desenvolvimento, tornam o BCCM um influente precursor de iniciativas que se lhe seguiram. A estrutura do modelo inclui produtos, processos, recursos e controlos, constituindo estes últimos, restrições que se colocam aos outros elementos da estrutura do BCCM. Estes elementos podem ser aplicados a todas as fases do processo construtivo, desde a promoção à utilização, pelo que o âmbito do modelo é considerado como muito alargado (Eastman 1999). Uma característica particularmente interessante desta iniciativa é o seu desenvolvimento por camadas em torno de um núcleo central de especificações. As camadas em torno deste núcleo correspondem a aplicações mais concretas do modelo, isto é a modelos parciais (aspect models na bibliografia em língua inglesa) que podem ser desenvolvidos por grupos distintos. Este procedimento de desenvolvimento pode ser visto como uma variante da abordagem estruturalista descrita na página sobre modelos parciais e modelos completos, que visa o aligeiramento do processo de criação do modelo. Naturalmente, o desenvolvimento de um modelo por camadas só é viável após a estabilização das especificações que constituem o seu núcleo o que, frequentemente, se revela impossível sem uma suficiente clarificação do âmbito dos correspondentes modelos parciais. Esta interdependência entre os dois extremos da estrutura do modelo foi sentida, por exemplo, no desenvolvimento do IFC.

Situação actual

ISO-STEP

O desenvolvimento das especificações STEP (Standard for the Exchange of Product model data) teve origem no final do ano de 1983, por iniciática da International Standards Organization (ISO).

As especificações STEP não se resumem à indústria da construção. Pelo contrário, pretendem ser representações de produtos (em geral), pelo que o âmbito desta iniciativa é extremamente vasto. Assim as especificações STEP são vistas como um exemplo claro de um formato cujo desenvolvimento segue uma abordagem estruturalista.

Actualmente, o projecto ISO-STEP, pelo menos no que toca à sua aplicação à indústria da construção, é visto como uma iniciativa em larga medida mal sucedida. O seu desenvolvimento tem-se revelado lento, tendo mesmo dado origem a um projecto alternativo – o IFC – com o fim de conseguir resultados com maior brevidade.

Ainda assim, a proximidade entre as iniciativas ISO-STEP e IFC, que se traduz desde logo nos seus objectivos para a área da construção e nas suas abordagens ao desenvolvimento, passando pelas suas semelhanças ao nível da utilização de tecnologias de informação, justifica a referência ao modelo, embora já tenha perdido há muito o estatuto de potencial formato padrão para a indústria da construção.

IFC

O modelo IFC tem uma origem próxima da iniciativa ISO-STEP. Ao contrário deste, é dedicado exclusivamente à indústria da construção. Este modelo tem sido desenvolvido pela IAI – International Agency for Interoperability – fundada em 1995, e a sua primeira versão data de 1997. Uma parte significativa do modelo IFC foi baseado no STEP e a mesma linguagem (EXPRESS) é utilizada na definição de ambos os modelos.

Ao contrário do modelo STEP, o IFC não é desenvolvido com o fim de constituir uma norma de representação, mas antes para ser aplicado directamente na indústria da construção (Choo 2003).

Em 2002, uma parte significativa do modelo obteve certificação ISO.

Desde o aparecimento do XML, a IAI tem adaptado o IFC a este formato de representação de dados. Dado que os formatos XML e EXPRESS não são completamente compatíveis, a transição deve respeitar regras de transformação específicas. Desde 2001 está disponível o modelo ifcXML que, embora tenha sido obtido a partir do formato EXPRESS original, não contém toda a informação existente neste (Behrman 2002).

O desenvolvimento do formato IFC tem vindo a seguir uma abordagem marcadamente estruturalista, sendo o seu principal objectivo inicial declarado (IAI - International Alliance for Interoperability 2001):

[…] o desenvolvimento de um modelo conceptual detalhado para edifícios comerciais […]

A estrutura do modelo IFC não se presta a um desenvolvimento descentralizado, envolvendo um conjunto alargado de entidades. O modelo respeita uma hierarquia típica em modelos organizados por objectos segundo a qual as classes de níveis inferiores herdam as propriedades das classes de nível superior na hierarquia. Assim, qualquer alteração nas classes de nível superior modifica a estrutura das classes de níveis inferiores. Uma abordagem ao desenvolvimento deste tipo tende a concentrar o esforço de desenvolvimento do formato num grupo reduzido de indivíduos, dificultando ainda a elaboração de aplicações externas que acedam a modelos de informação que respeitem as suas especificações. A descrição do processo de desenvolvimento do formato IFC pode ser consultado em (Wix, See 1999).

Na realidade, o modelo é criado e mantido por um conjunto limitado de pessoas: o Model Support Group (MSG). Em 2002, o MSG era constituído por apenas seis pessoas que trabalhavam a tempo parcial no desenvolvimento do IFC (Behrman 2002).

Conforme se referiu neste trabalho, a abordagem de desenvolvimento do tipo estruturalista que foi seguida na elaboração das especificações IFC dificultou a sua implementação por parte das organizações responsáveis pelo desenvolvimento de outras aplicações, em particular de aplicações comerciais. As especificações, desenvolvidas no interior de um grupo restrito, lançadas antes de se tornarem um standard ad-hoc, e cuja implementação consiste numa tarefa complexa e demorada, foram responsáveis por alguma relutância por parte das empresas produtoras de software para o sector da construção em adoptar o novo formato IFC. Com o fim de facilitar este processo de adopção, foi criado em 1999 o projecto Building Lifecycle Interoperable Software (BLIS). O projecto BLIS tem permitido a implementação do IFC seguindo alguns dos princípios minimalistas (Behrman 2002) referidos neste trabalho.

O projecto BLIS tem explorado aplicações concretas do modelo IFC, por exemplo, a produção de medições e orçamentos a partir do projecto geral de arquitectura. Este projecto tem permitido a identificação de falhas no modelo IFC, relevantes para a sua aplicação em situações concretas e tem promovido a resolução destes problemas. É importante realçar que as lacunas existentes no modelo IFC o tornam insuficientemente abrangente para satisfazer muitas das exigências colocadas por empresas de software para a construção.

Encontra-se na bibliografia consultada (Yurchyshyna et al. 2007) uma avaliação do modelo IFC para efeitos da sua utilização na verificação de conformidade regulamentar de projectos na construção. Segundo este estudo, o modelo IFC não permite a verificação automática relativamente à maior parte das normas francesas analisadas devido a uma de duas razões:

1. O modelo não contém informação suficiente, o que pode suceder quando a norma se refere a objectos ou respectivas propriedades não incluídas no modelo;
2. Inexistência de uma interpretação padrão para a disposição regulamentar, isto é, existência de ambiguidades nas normas.

Modelos associados a aplicações comerciais

Para além destas iniciativas internacionais de acesso livre (non-propriety), existe um conjunto de aplicações que recorrem a modelos que lhes são exclusivos (propriety). Entre as aplicações mais utilizadas contam-se o ArchiCAD (Graphisoft) e o Autodesk Revit. Existem ainda outras aplicações que resultam da evolução de aplicações de desenho assistido por computador, nomeadamente o Bentley Architecture e o Autodesk Architectural Desktop. Estas aplicações são consideradas híbridas (Khemlani 2004) dado que acrescentam informação relativa à construção a um modelo geométrico tradicional.

Embora as aplicações utilizem modelos próprios, algumas delas (em particular o ArchiCAD), são em larga medida (mas não totalmente) compatíveis com o modelo IFC, o que reforça o seu papel de potencial repositório de informação para aplicações externas. O IFC contém algumas entidades que não estão incluídas no modelo das aplicações referidas e vice-versa, isto é, nenhum dos modelos é um subconjunto de outro modelo, o que exclui a possibilidade de compatibilidade total entre modelos de informação.

Considera-se que o desenvolvimento de ferramentas para a construção baseadas em modelos de informação deve ser levado a cabo tendo em conta as especificações de acesso livre. A dependência de modelos associados a aplicações comerciais levanta um conjunto de inconvenientes significativos (Kiviniemi 2005):

1. A estrutura de um modelo associado a uma aplicação comercial pode ser alterada sem aviso prévio;
2. Para cada aplicação comercial será necessário desenvolver uma ligação específica;
3. A documentação da estrutura interna de um modelo deste tipo pode não estar publicamente disponível.