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Colaboração e troca de modelos BIM

A colaboração na Construção Civil compreende complexos fluxos de trabalho em que diferentes agentes precisam ser incorporados em um conjunto comum de informações por um longo período de tempo. Durante o processo de projeto, quando a tecnologia BIM é utilizada, a colaboração acontece através da troca ou do compartilhamento dos modelos BIM ou de seus subconjuntos.

Como espinha dorsal de todo o ciclo de vida da edificação, as informações devem estar disponíveis no BIM a qualquer um dos agentes envolvidos, sempre que for necessário. Portanto, os mecanismos de troca e compartilhamento são essenciais para o desenvolvimento de metodologias de gestão que possibilitem acompanhar a evolução do projeto e o atendimento dos requisitos do cliente.
Essas trocas vão desde mecanismos rudimentares, como a simples troca física de arquivos, até tecnologias sofisticadas de servidores de modelo.
Os métodos de troca podem ser classificados em duas categorias uma baseada no formato do arquivo e outra na plataforma na qual a troca é feita, sendo possível também diversas combinações entre ambas.
Os resultados estão categorizados na Tabela 1 e serão comentados ao longo do tópico.

Tabela 1: Diferentes mecanismos e formatos de troca de informações em BIM

trocas

Fonte: Autor

1. Troca de dados através de interfaces entre programas (API)

Eastman et al. (2008) definem esse método como uma ligação direta entre ferramentas específicas em BIM através de protocolos de comunicação proprietários conhecidos como API (Application Programming Interface) . Segundo Isikdag e Underwood (2010), esse método é mais apropriado para compartilhar dados, em vez de trocá-los, e geralmente ocorre em uma arquitetura do tipo two-tier , ou “arquitetura de duas camadas”, na qual um aplicativo que requisita a informação é o “aplicativo cliente” e o aplicativo que fornece a informação é o “aplicativo servidor”, sendo a ligação entre esses aplicativos feita por meio dos protocolos da API.

2. Troca de dados através de formatos de exportação proprietários

Essa modalidade, de acordo com Eastman et al. (2008), é primariamente utilizada para as trocas, envolvendo o aspecto geométrico dos modelos. Enquanto uma troca através de API é feita diretamente entre máquinas em interface binária, a troca com um formato de exportação é implementada através de um arquivo em formato de texto legível pelo ser humano. O autor relaciona, como exemplos, o formato DXF (Data eXchange Format), definido pela Autodesk; o formato SAT, definido pela Spatial Technology; e o formato 3DS, para o aplicativo 3DStudio.
Os autores concluem que, pelo fato de esses aplicativos terem propósitos específicos próprios, eles atendem plenamente às suas funcionalidades.

3. Troca de dados através de formatos de exportação públicos
As empresas de software normalmente irão preferir fazer as trocas por meio de parcerias com outros fabricantes utilizando uma API, pelo fato de esse método ser mais bem controlado, evitando que seus usuários venham a procurar soluções de empresas concorrentes.
Por outro lado, conforme mencionam Eastman et al. (2008), existe um desejo natural dos usuários em ir além dos limites de interoperabilidade fornecidos por uma única empresa.
O método de integração torna-se crítico em projetos envolvendo grandes equipes com diferentes especialidades, já que uma única empresa não terá necessariamente todas as melhores soluções de software. Berlo et al. (2012) opinam também que a escolha do software de trabalho deva ser de responsabilidade do profissional nele envolvido.
O setor governamental, por ser público, deve evitar soluções proprietárias que acabem criando monopólios para empresas individuais.
De acordo com Eastman et al. (2008), somente o IFC e o CIM Steel Integration Standards (CIS/2) para estruturas metálicas, conforme NIST (2012), são formatos públicos e normatizados. Assim, a tendência, segundo o autor, é que o formato IFC se torne cada vez mais o padrão internacional para a interoperabilidade em BIM.

4. Troca de dados através de esquemas baseados em XML
XML significa eXtensible Markup Language, uma extensão do HTML, que é a linguagem básica da web. O XML não é propriamente uma linguagem, pois permite a definição de uma estrutura e o significado dos dados em uma estrutura conhecida como “esquema”.
Os diferentes esquemas XML dão suporte a diferentes tipos de dados entre aplicações e são indicados por Eastman et al. (2008) para a troca de pequenos volumes de dados. Os autores relacionam ainda alguns formatos XML como: aecXML administrado pela Fiatech (2012); gbXML (Green Building XML), um esquema para transferir informações para análises energéticas preliminares; e IFCXML, um mapeamento parcial do esquema IFC para XML que atualmente dá suporte a usos para catálogos de materiais e listas de quantidades

5. Troca de dados através de arquivos físicos com modelos separados
Nessa modalidade, a troca ocorre através da simples transferência do arquivo físico gerado pelo software de modelagem por meio de mídias físicas como DVD ou de intranets ou extranets, ou repositórios, como Dropbox®, via web.
A Figura 1 ilustra esse procedimento.

Figura 1: Conceito de transferência por troca física de arquivos (a esquerda o folclórico personagem “MOTO-BIM”)

trocas_simples

 Fonte: Autor

6. Troca de dados através de modelo federado
Lowe e Muncey (2009) definem um modelo federado como um modelo composto por modelos distintos e ligados logicamente, em que suas fontes de dados não perdem a identidade ou integridade pelo fato de estarem ligadas; então, uma mudança feita em um dos modelos não cria mudanças nos demais componentes do modelo federado. A Figura 2 ilustra o esquema de um modelo federado.

Figura 2: Conceito de Modelo Federado

modelo_federadoFonte: Autor

Bentley (2003) define modelo federado como um banco de dados único em termos de sua lógica, mas distribuído e sincronizado em muitas partes. Isikdag e Underwood (2010) complementam o conceito afirmando que esse conjunto ou federação de bancos de dados associados precisa ser coordenado por um aplicativo para manter a consistência.

O modelo federado caracteriza-se por ser um sistema que permite aos usuários trabalhar com os dados e formatos da forma que entendem mais produtiva, permitindo também um controle central para gerenciar a conectividade e as grandes transações. Segundo Bentley (2003), esse método propicia ajustes finos e ganhos graduais no modelo BIM, criando um modelo globalmente escalável. O desafio para a gestão nesse método é manter a compatibilidade e a consistência entre os níveis dos modelos individuais com o modelo federado.

7. Troca de dados através de servidores de modelos
Servidores de modelos BIM são definidos por Vishal, Ning e Xiangyu (2011) basicamente como um conjunto de bancos de dados relacionais e centrais que funcionam como repositórios de informações que permitem que outras aplicações, utilizando a interface do banco de dados, possam atualizar seus modelos, importar informações de modelos de outras especialidades e gerar vistas de dados a partir de combinações de modelos.
Esses servidores têm por objetivo possibilitar a comunicação e a colaboração entre várias aplicações envolvidas no ciclo de vida de um edifício, incluindo ferramentas de projeto, análise, gestão de facilities, etc. e podem ser integrados com sistemas de gerenciamento de documentos e outras aplicações web, como bibliotecas de produtos. Essa capacidade de integração pode melhorar a colaboração, possibilitando a criação de uma fonte unificada para o acesso e compartilhamento de dados.
Eastman et al. (2008) e Hannus (2003) identificam o desenvolvimento da tecnologia e a implementação de servidores de modelo como fatores cruciais para aumentar a produtividade e a eficiência na AEC.
Beetz et al. (2011) mencionam que o processo de colaboração em BIM necessita de um modelo comum de dados e de uma tecnologia de banco de dados que permitam criar, ler, atualizar e apagar informações em nível semântico dos objetos e de seus atributos.
Jørgensen et al. (2008) relacionam alguns requisitos-chave para os servidores de modelo: compartilhamento de dados através de rede de dados, segurança, direitos de acesso aos usuários, utilização simultânea de vários usuários, vistas específicas de disciplinas, buscas ad hoc, mistura dos modelos (merge), velocidade, desempenho, integridade, consistência, backup dos dados, histórico de atualizações do modelo e capacidade de armazenamento.
De acordo com Beetz et al. (2011), os servidores de modelo podem ser classificados em duas categorias:

a. Servidores exclusivos para ferramentas de formatos proprietários com capacidade para controle de versões e múltiplos usuários. Podem ser citados como exemplos nessa categoria os sistemas da Autodesk (Revit Server), mais informações em Autodesk (2012a), e da Graphisoft (Team work), mais informações em Graphisoft (2012);

b. Servidores para formatos abertos e não proprietários originados de aplicações de diferentes fabricantes. Exemplos: Open Source BimServer, desenvolvido por BimServer (2012), e EDM Server, desenvolvido por Jotne (2012).

Servidores exclusivos para ferramentas de formatos proprietários
Dentro dessa categoria, o Revit Server, da Autodesk, será utilizado como exemplo para integração exclusiva dos softwares da empresa, para as áreas de arquitetura, estrutura e instalações.
Conforme Beetz et al. (2011), essa categoria de servidores trabalha com o conceito original de um repositório central de dados. Nesse conceito, um modelo central vai sendo modificado através de consecutivos acessos para adicionar, apagar ou modificar objetos. Por esse método, somente as mudanças (deltas) são comunicadas com o modelo central, exigindo uma alta qualidade de importação e exportação.
De acordo com a documentação disponibilizada por Autodesk (2012b), o esquema geral do Revit Server compreende três componentes principais:
1. Servidor central (host): um servidor que hospeda o modelo central dentro da WAN . Nesse esquema, os usuários normalmente não têm acesso direto a ele, a menos que estejam na mesma localização física.
2. Servidor local ou acelerador: um servidor localizado em cada um dos locais de trabalho. Uma cópia do modelo central é armazenada nesse servidor, que irá sincronizar com o servidor central.
3. Revit server add on: um aplicativo que faz a conexão entre a aplicação Revit e o servidor.
Uma vez que todos os componentes estejam instalados e configurados, o usuário sincronizará o seu modelo com o modelo central armazenado no Servidor Local. Assim, eles estarão sincronizados através de sua LAN . Uma vez completa a sincronização, as mudanças serão propagadas até o Servidor Central através da WAN e daí serão propagadas para o restante dos servidores locais.
Dessa forma, a sincronização com o modelo central torna-se mais rápida, pois o servidor local atua como um cache de memória e propaga para o servidor central, ou recebe dele, dependendo do caso, apenas os incrementos positivos e negativos das mudanças feitas em qualquer ponto por qualquer um dos outros usuários. A Figura 3  ilustra essa forma de relacionamento.

 Figura 3: Esquema do servidor de modelos Revit Server Autodesk

revit_server

 Fonte: Adaptado de Autodesk (2012a)

Servidores para formatos abertos e não proprietários
Tomaremos nessa categoria dois servidores que operam no formato IFC, o bimsync,  um projeto produzido originalmente em código livre (Open Source), e o e o EDM Server, de uso comercial, desenvolvido por Jotne (2012).
Nesse modelo de servidor, que opera no formato IFC, são carregadas diferentes instâncias do modelo IFC, que ficam armazenadas no servidor em um sistema de cascata, e a fusão somente ocorre mediante a solicitação do usuário, que pode escolher as combinações de modelos e de versões livremente para a fusão.
O modo de fusão do modelo difere dos servidores de formato proprietário, pois requer que o aplicativo nativo converta o seu modelo para o formato IFC e posteriormente o exporte. O mecanismo contrário, de volta, exige o mesmo procedimento.
O modelo fundido pode ser importado de volta para o usuário para análise das alterações. Esse sistema tem uma lógica semelhante à dos modelos federados, sendo um método menos intrusivo, conforme Beetz et al. (2011), que o método utilizado pelos servidores em formato proprietário.
O problema mais difícil que pode ocorrer nesses servidores é a existência de objetos duplicados. Durante a fusão, o algoritmo de fusão deve detectar os objetos duplicados e fundi-los em uma única instância; porém, conceitualmente, concluem Beetz et al. (2011), o mesmo problema também ocorre nas sincronizações em tempo real, feitas pelo método dos servidores exclusivos.
O bimsync não exige aplicativo cliente na máquina do usuário e sua interface é feita totalmente através de um web browser; já o EDM Server requer o uso de um aplicativo cliente (IFCModelServerManager) para a comunicação com o servidor.
Diferentemente do bimsync, o EDM Server possui a funcionalidade de importação ou exportação parcial dos modelos (check-in, check-out), um processo no qual o usuário pode selecionar apenas os objetos a serem editados e bloquear o seu acesso à equipe enquanto faz as alterações necessárias.
No aspecto geral, as funcionalidades desses servidores permitem: importação e exportação em IFC, ifcXml, ifcZIP; controle das versões de IFC utilizadas; notificações de alterações através de sistema de RSSfeed; criação de modelos georeferenciados; fusão parcial ou total dos modelos; controle de revisões; comparação de versões permitindo que o software encontre as mudanças entre versões; filtragem permitindo a escolha de objetos específicos; e detecção de interferências (clash checking) (Figura 4).

Figura 4: Esquema de funcionamento de uma rede WAN com o bimsync

Fonte: Autor

Referências bibliográficas

  • AUTODESK Revit Server Overview. Disponível em:< http://wikihelp.autodesk.com/enu?adskContextId=EXLINK_RS_OVERVIEW&product=Revit&release=2013&language=enu >. Acesso em: 8/12/2012.
  • AUTODESK Revit Server overview. Disponível em:< http://wikihelp.autodesk.com/enu?adskContextId=EXLINK_RS_OVERVIEW&product=Revit&release=2013&language=enu >. Acesso em: 6/12/2012.
  • BENTLEY, K. A response from Bentley to Autodesk BIM/REVIT proposal for the future. Bentley, 2003, 10 p.
  • BEETZ, J., et al. Advances in the development and application of an Open Source Model Server for Building Information. In: CIBW78, W102 Conference, 2011, Nice. Proceedings. 2011. p.7.
  • BIMSERVER. Open source building information model server. Disponível em:< http://bimserver.org/ >. Acesso em: 8/12/2012.
  • EASTMAN, C ., et al. The BIM Handbook. 1a. edição. Wiley&Sons, 2008, 504 p.
  • FIATECH. Innovation that builds the world. Disponível em:< http://www.fiatech.org/ >. Acesso em: 6/12/2012.
  • GRAPHISOFT. Graphisoft BIM Server. Disponível em:< http://www.graphisoft.com/products/archicad/ac15/teamwork.html >. Acesso em: 8/12/2012.
  • HANNUS, M. Construction ICT Roadmap Report D52 of the ROADCON: IST-2001-37278 project. 2003.
  • ISIKDAG, U.; UNDERWOOD, J. Two design patterns for facilitating Building Information Model-based synchronous collaboration. Automation in Construction, v.19, n.5, p.544-553, 2010.
  • JOTNE. EDM Server. Disponível em:< http://www.jotne.com/index.php?id=562520 >. Acesso em: 8/12/2012.
  • LOWE, R. H.; MUNCEY, J. M. ConsensusDOCS 301 BIM Addendum. 2009, 9 p.
  • VISHAL, S.; NING, G.; XIANGYU, W. A theoretical framework of a BIM-based multi-disciplinary collaboration platform. Automation in Construction, v.20, n.2, p.134-144, 2011.

Referência bibliográfica deste post

Este post faz parte da Tese de Doutorado do autor e pode ser reproduzido desde que seja citada a sua fonte conforme abaixo.

MANZIONE, L. Proposição de uma estrutura conceitual de gestão do processo de projeto colaborativo com o uso do BIM. 2013. 389 p. Tese  (Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.

Sobre o autor

Leonardo Manzione é o fundador da COORDENAR e editor desse blog. Mestre e Doutor em Engenharia pela Escola Politécnica da USP, e especializado na modelagem inteligente de edifícios iBIM. Ele pode ser contactado através desse site clicando aqui.

 

 

 

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