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Léon Berlo: “BIM no canteiro: gerando por demanda, desenhos para tarefas específicas no escritório da obra”

A Modelagem da Informação da Construção (BIM) é aceita como a nova tecnologia para projetos, engenharia e colaboração na AEC. Embora exista hoje um impulso da tecnologia começando a colocar a realidade aumentada no local da construção, a maioria dos operários da construção ainda preferem e precisam de desenhos impressos.
Atualmente a fase de impressão de desenhos, a partir de um modelo BIM, é feita em um momento específico do processo de projeto. As informações colocadas nos desenhos são as mesmas que eram colocadas antes do advento do BIM. São informações gerais para grupos de diferentes trabalhadores especializados. A questão que permanece é se as informações contidas nos desenhos são realmente as informações necessárias na obra. Com o aumento da complexidade e da fragmentação de funcionários especializados dentro da obra, a maioria dos desenhos não são específicos para tarefas especializadas. O BIM cria a oportunidade de gerar dinamicamente desenhos “sob medida” para uma tarefa ou propósito específico.

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Figura 1: O trabalhador vai ao escritório da obra retirar uma impressão do seu modelo 3D. Observe que o arquivo de desenhos está praticamente vazio. Nesse projeto não foram utilizados desenhos com formatos grandes de papel.

Isto pode ser feito com pouco esforço, porque a geração de desenhos a partir de um modelo BIM é uma tecnologia comum nos dias de hoje. Usando essa abordagem, alguém no escritório da obra pode gerar um desenho sob demanda, voltado para uma tarefa específica, Figura 1. O desenho só deve conter as informações para uma tarefa específica. Não há nenhuma outra informação que distraia os trabalhadores. Os desenhos podem ser impressos em papel no formato A3. Isso serve para instruir o trabalhador para a tarefa em mãos. As hipótese é que dando informações específicas de uma tarefa para o trabalhador, ele estará melhor informado e menos distraído com outras informações, melhorando a qualidade do seu trabalho e reduzindo a chance de falhas.

Os resultados da pesquisa mostraram que essa abordagem criou uma ferramenta muito boa de comunicação entre o gerente da obra e os trabalhadores. Mais e mais trabalhadores especializados, participam cada vez mais das obras, somente por um breve período de tempo, para realizar apenas uma tarefa específica. Eles não estão cientes do contexto da obra como um todo. A informação fornecida em papel e por demanda, melhorou a eficiência deles na obra. A colaboração entre os trabalhadores e o gerente da obra é o fator-chave dessa abordagem. A informação tem de estar disponível no tempo certo para os trabalhadores. A pesquisa foi conduzida com o mesmo gerente para todas as obras estudadas.

Artigo publicado no 10th European Conference on Product & Process Modelling, 17-19th September 2014

L.A.H.M. van Berlo

Netherlands organization for applied scientific research TNO, Delft, The Netherlands

M.G. Natrop – Solidu, Nijmegen, The Netherlands

Estudos de Caso

Durante essa pesquisa foram realizados três estudos de caso. Em todos os três foram utilizados modelos BIM para os experimentos.
Caso 1: um edifício de escritórios com 1.900 m²
Caso 2: um edifício residencial com 1.700 m²
Caso 3: um centro de saúde com 550 m²

Metodologia

Não foram utilizados desenhos tradicionais nos canteiros das obras estudadas. As informações vieram dos modelos BIM, incluindo a geometria, utilizando-se o IFC. Não existiam especificações tradicionais, somente o modelo “Como Solicitado” e os requisitos do programa, definidos pela equipe de projetos.
O gerente de obras criava desenhos em 2D, a partir dos modelos, para as tarefas específicas e complexas que estavam programadas. É importante notar que existem múltiplos aspectos do BIM durante o projeto (Berlo et al 2012). O gerente reuniu todas as informações a partir dos diversos aspectos dos modelos e das fontes de informações “não BIM” para criar as informações para os trabalhadores. Esses desenhos contém informações 2D, mas também uma ou mais vistas 3D e algumas vezes dados não geométricos adicionais.

Exemplos

Apresentaremos alguns exemplos nesse capítulo. Nesses exemplos nós tentamos resolver as seguintes questões de pesquisa: Que tipo de informação deve existir em desenhos gerados a partir do BIM? Quem pode gerar esses desenhos na obra? Essa abordagem melhora a qualidade da construção e reduz os custos de falhas na obra?

Estrutura de montagem para quadros de janelas

Para cumprir a tarefa de montagem de estruturas, é necessário obter informações específicas. Para criar um layout de informação, são necessários vários modelos.

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Figura 2: desenho em formato A3 que os trabalhadores recebem para fazer o trabalho.

Neste exemplo, a informação é recolhida do nível do piso térreo, das paredes de concreto e evidentemente do modelo com as estruturas de montagem. Quando esses modelos são visíveis na ferramenta de modelagem (ArchiCAD), as informações podem ser adicionadas no layout. As dimensões da extremidade da parede de concreto até o início dos quadros de montagem podem ser adicionadas, bem como as dimensões do piso de concreto ou fundação. A informação necessária é reunida a partir de vários modelos e adicionada para o layout de informações, o qual é usado pelos trabalhadores no local da obra.

Estrutura para sustentação dos montantes da fachada

Uma estrutura metálica foi utilizada para a sustentação dos montantes da fachada. Essa estrutura precisava se ajustar às paredes de concreto já construídas. As orientações foram representadas em papel pela orientação dos próprios trabalhadores.

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Fig 3: Estrutura para sustentação dos montantes da fachada

Respondendo questões, tais como, “qual informação você quer, quando posicionar essa estrutura? Pelo lado alto ou baixo da diagonal, ou por baixo, pela direção vertical?” As dimensões verticais na obra eram determinadas através de laser. As dimensões horizontais através da medição a partir das paredes de concreto. Antes do posicionamento atual começar, uma rápida visualização do modelo forneceu ideias estratégicas para os trabalhadores. No local de trabalho a informação foi utilizada em papel. Essa era a informação-chave que foi solicitada.

Desvios nas estacas das fundações

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Fig 4: O desvio na fundação foi alterado no modelo BIM para gerar novos desenhos para a obra.

Porque as estacas usadas na Fundação não foram posicionadas corretamente, o engenheiro de obra teve que tomar as medidas reais. As vigas de fundação poderiam ser parcialmente alargadas. Esta informação foi traduzida em um modelo. Este novo modelo foi usado no local da construção para atender a necessidade de informações de trabalhadores. O canto do piso térreo estava com uma nova dimensão em um desenho, usado quando se posiciona no chão (em comparação com o outro canto). O alargamento também teve efeito sobre o posicionamento dos cabos através de e sob a viga de fundação. A informação apresentada na obra também incluiu uma vista da laje exata que foi usada, juntamente com novas dimensões da viga de fundação.
Tradicionalmente esta informação seria dada em desenhos separados. Quando o efeito não é sério, o desenho revisado seria apresentado quando a construção já estivesse completa. Isto aumenta as possibilidades de erros sendo cometidos no local da obra, porque a informação não está atualizada.

Dutos de ventilação através do piso térreo

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Figura 5: Dutos de ventilação no piso térreo

O posicionamento de dutos de ventilação foi apresentado em relação com o piso térreo construído e as vigas de fundação. No modelo do piso, o posicionamento das conexões das vigas era visível. Os dutos de ventilação foram posicionados entre essas conexões. Porque os trabalhadores solicitaram pelas dimensões da fundação, esta relação foi apresentada nos desenhos criados na obra.
Tradicionalmente um grande pé de cabra é usado para dar empurrar os lados do Styrofoam no piso em busca de uma boa posição, em algum lugar ao redor da vista frontal, como projetado por um arquiteto em relação à alvenaria. O problema seria a alvenaria, porque este não estava representada quando no posicionamento dos dutos

 

Proteções nas fundações

Para criar invólucros de proteção através da fundação do projeto, utilizou-se informações de diferentes empresas subcontratadas e consultores. Portanto, as informações sobre a fundação foram reunidas juntamente com as informações de instalações e colocadas em um layout para que os trabalhadores pudessem cumprir a tarefa específica. As dimensões foram juntadas a partir das relações entre a fundação e a instalação, resultando em um layout de informações em papel, que foi usado na obra para cumprir a tarefa. Porque a estaca da fundação tinha um desvio, o modelo “as built” da estaca da fundação foi atualizado, assim como o modelo da viga de fundação (“como prometido”), de acordo com comentários do construtor.

Vigas laminadas

O subcontratado, que entrega as vigas laminadas, era capaz de trabalhar em BIM. Ele recebeu as informações mais recentes no IFC dos parceiros do projeto. Seu modelo ‘Como prometido’ foi usado em um modelo de verificação (modelo agregado usado para clash detection). O confronto com uma bandeja de cabos resultou em um modelo IFC da viga laminada com um furo no meio, confirmado pelo engenheiro da construção.
Para executar a tarefa de posicionamento da viga laminada, as informações mais recentes foram impressas em papel. Isto incluiu as paredes ‘As Built’ e informação do subempreiteiro, seu modelo e instruções adicionais para a tarefa. A vista no layout deu uma impressão rápida. Mais informações detalhadas sobre as conexões ajudaram durante a montagem.
Tradicionalmente as informações necessárias seria trazidas para o escritório local. Teriam sido necessários vários desenhos e informações adicionais. Marcas feitas à mão podem combinar informações de diferentes desenhos. O tempo gasto na oba, é muito maior do que o tempo para reunir as informações necessárias.

Experimentos

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Fig 6: Experimentos com fontes de dados nos desenhos

Durante os projetos piloto algumas experimentos foram postos à prova.
Por exemplo, houve um experimento com a adição de informações específicas não relacionadas com a tarefa em papel. Informações sobre as condições meteorológicas, por exemplo, ou eventos relacionados a uma data específica no tempo. Também informações de fornecedores, como um número de telefone.
Outros experimentos foram sobre informações não-geométricas (mas específicos da tarefa) nos desenhos, como informações sobre prescrição ou regulamentos. Em um exemplo, o espaçamento máximo do parafuso quando usado revestimento de HPL foi adicionado ao fornecedor.
Para validar os dados de origem dos desenhos, houveram experimentos com nomes de modelo e nomes de arquivos, para aplicar em desenhos. A maioria dos favoritos foram o nome do arquivo, incluindo a fase, aspecto, definição e data. Isto tornou possível rastrear a origem e o status de um desenho.

Observações

Os resultados da pesquisa mostraram que essa abordagem criou uma ferramenta muito boa de comunicação entre o gerente da obra e os trabalhadores. Mais e mais trabalhadores especializados, participam cada vez mais das obras, somente por um breve período de tempo, para realizar apenas uma tarefa específica. Eles não estão cientes do contexto da obra como um todo. A informação fornecida em papel e por demanda, melhorou a eficiência deles na obra. A colaboração entre os trabalhadores e o gerente da obra é o fator-chave dessa abordagem. A informação tem de estar disponível no tempo certo para os trabalhadores. A pesquisa foi conduzida com o mesmo gerente para todas as obras estudadas.

Para obter todos esses benefícios com essa abordagem, alguém na obra, com competências adequadas pode gerar os desenhos sob demanda. Por exemplo: depois que estes projetos piloto ocorreram, outros projetos utilizaram modeladores BIM na obra para gerar os desenhos.
Os projetos piloto mostram que não se trata apenas de extrair informações de um modelo BIM, mas sobre fornecer aos trabalhadores informações específicas das tarefas. Combinar informações de diversas fontes e apresentá-los sem a interferência de informações não valiosas, é o fator-chave dessa abordagem. Para algumas tarefas, é necessário que a informação “não-BIM” seja adicionada para os desenhos, mas para muitas tarefas a informação necessária pode ser obtida do BIM.

Em suma, estas estas são as observações dos trabalhadores do local e o gerente da obra:
Vantagens:

  • Informação extras além do BIM (por exemplo, sobre as instruções de montagem, metodologia de construção e estratégia, informações de fabricantes, etc.);
  • Informações específica sobre a tarefa;
  • Ausência de distrações;
  • Não necessidade de ficar procurando por informações sobre um desenho;
  • Desenhos gerenciáveis (A3);
  • Desenhos (dispensáveis) substituíveis;
  • Menos problemas na obra durante a construção (este é o sentimento; não apoiado pelos resultados de pesquisa);
  • É divertido.

Desvantagens:

  • Todas as manhãs (ou pelo menos para cada tarefa) um desenho tem que ser feito;
  • Planejamento muito rigoroso (lean construction).
  • Quando o gerente de obra estiver doente, quem irá substitui-lo?

Conclusões

Uma conclusão que pode ser obtida é ser essa abordagem muito eficaz para a comunicação local entre os trabalhadores e o gerente da obra. Especialmente para os trabalhadores que estão apenas na obra por um tempo curto, para executar uma tarefa específica (subempreiteiros), esta abordagem mostra ser a única forma de obter rapidamente uma visão geral do projeto e a tarefa específica da obra. A colaboração entre os trabalhadores e o gerente é o fator-chave na abordagem. A informação tem de estar disponível no tempo certo para os trabalhadores.
Os desenhos gerados ainda podem ter muito pouca informação. Isto pode ser corrigido rapidamente, mas não fornece a eficácia que pode ser alcançada. Obviamente, o fator de sucesso está nas mãos da pessoa que gera os desenhos.
O tipo de informação de um desenho específico da tarefa pode ser mais do que apenas a informação de um modelo BIM. Nestes pilotos o gerente tinha uma visão geral do projeto para poder filtrar as informações e apresentá-las sem ruídos para os trabalhadores da construção. Nos projetos piloto isso pode não causar problemas, mas podemos imaginar que se trata de um fator de risco para essa abordagem (embora alguns funcionários da obra afirmarem que esta é também a situação de risco que ocorre sem este conceito).
Os agentes envolvidos nesses projetos piloto acreditam que qualquer pessoa com conhecimentos em problemas de obra podem criar os desenhos. Isto também é percebido como uma vantagem: na obra esses problemas estão sendo coordenados no local.
Parece haver um sentimento geral que essa abordagem melhora a eficiência no local; a eficácia dos trabalhadores e a qualidade resultante da construção.

Discussão

A abordagem apresentada é apenas uma metodologia para fornecer informações específicas de tarefas na obra. Outras abordagens são o uso de um smart board, tablets ou até mesmo Realidade Aumentada (Helmholt et al., 2009). A pesquisa apresentada neste trabalho baseou-se em projetos piloto e entrevistas. Por conseguinte, uma comparação entre essas abordagens não é possível e conclusões sobre a comparação não podem ser feitas.
Alguns funcionários acham que esta abordagem de providenciar informações em um canteiro mantém os trabalhadores da obra alienados. Não podemos concluir nada assim baseado nesta pesquisa de estudo de caso controlado.
Para boa comparação, o mesmo gerente de obras foi colocado no trabalho para todos os pilotos. Isto poderia dar uma opinião tendenciosa sobre a abordagem. As conclusões sobre a construção eficiência, eficácia e qualidade resultante são todas baseadas na opinião dos agentes envolvidos. Outras pesquisas de comparação (duplo cego) estão para ser conduzidas para reivindicar esta conclusão.

Pesquisas futuras

Obviamente mais testes tem de ser feitos para validar as conclusões. Testes em diferentes canteiros com diferentes gerentes de obra tem que ser feitos.
Outra abordagem interessante é começar a investigação sobre a geração automática de desenhos específicos de tarefa. Esta solução fará com que esta abordagem mais independente da competência dos gerentes da obra, possa até mesmo melhorar a qualidade. O conceito apresentado baseia-se na combinação de dados fragmentados de aspectos dos modelos BIM e fontes de dados não-BIM em uma única exibição para trabalhadores da construção. Outra abordagem é colocar todos os dados em um formato de dados único (Goedert et al., 2008). Isto poderia facilitar a geração automática de desenhos específicos de tarefa.
Ainda não está claro quais competências extras um gerente de obras precisa ter para aplicar totalmente esta abordagem. Obviamente, a visão geral do projeto tem que estar lá, mas isto não é diferente dos projetos tradicionais.
Esses pilotos são projetos holandeses típicos. A indústria de construção holandesa é uma indústria fragmentada onde vários subcontratantes executam tarefas específicas durante um curto período de tempo. Sugerimos que essa abordagem, se realizada, em outros países pesquisada seja útil e valiosa.

Referências

Berlo, L.A.H.M. van & Beetz, J & Bos, P & Hendriks, H & Tongeren, R.C.J. van. 2012. Collaborative engineering with IFC: new insights and technology Proceedings of the 9th European Conference on Product and Process Modelling 2012 ECPPM, Reykjavik, 25-27 July.

Goedert, J. & Meadati, P. 2008. Integrating Construction Process Documentation into Building Information Modeling. J. Constr. Eng. Manage. 134(7), 509–516.

Helmholt, K.A. & Hoekstra, W & Berlo, L.A.H.M. van. 2009.

C2B: Augmented reality on the construction site. Proceedings of the 9th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality. Sydney, Australia, 5-6 November 2009

BIO: Léon é um marceneiro por educação, mas achou as TIC e a indústria AEC igualmente interessantes. Hoje ele está liderando pesquisas em BIM e iniciativas nas organizações da Holanda para pesquisas científicas aplicadas. Seu tema de pesquisa principal é a colaboração na AEC. Léon é o criador de diversas ferramentas BIM, das quais: ferramentas BIM open source coletivas, o gerador de plano de execução de BIM e o BIM QuickScan®. Seus trabalhos recentes são nas áreas de tecnologia de cloudbim com “Bots do BIM”, fluxos de trabalho de colaboração com o “BIMserver.org” e blocos de qualidade BIM para ajudar os clientes a definir seus requisitos de BIM. Atualmente ele está envolvido no desenvolvimento das orientações nacionais do BIM holandês e apoiou diversos projetos BIM de pesquisa e desenvolvimento na Europa.

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