Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertao de Mestrado 2014/15 1 Tema: Ferramentas BIM de apoio gesto da obra Aluno(a): Joana Filipa Gonalves de Arajo Nmero do Aluno(a): 61958 Orientador(a): Professor Doutor Joo Pedro Pereira Maia Couto Co-orientador(a): Engenheiro Jos Carlos Lino 1.Introduo Aocontrriodeoutrasindstrias,ondeseprivilegiaaproduoemsrie,emambientescontrolados,a indstria da construo tem, em cada projeto, um produto nico e diferenciado, em que muda a localizao, a forma e at a variedade dos materiais aplicados.(Azevedo, 2011) Desde as dcadas de 1964 at 2012, a indstria da construo tem sofrido um declnio de aproximadamente 20%, contrariamente s indstrias no-agrcolas que tm aumentado a produtividade (analisar Figura1). (Teicholz, 2015) Em cada novo empreendimento repetem-se as operaes de: i) estudo de viabilidade econmica e deciso, ii) elaborao de projeto nas diferentes especialidades (arquitetura, estrutura, instalaes especiais e arranjos exteriores), iii) oramentao do projeto, iv) construo e, finalmente, v) a manuteno ao longo da vida do empreendimento. (Couto, 2011) Em cada uma destas operaes, intervm interlocutores diferentes como o dono de obra / investidor, os projetistas, os construtores e as empresas de manuteno dos edifcios. Isto por si s demonstra a necessidade de haver uma plataforma comum de comunicao nas diferentes vertentes, de forma a eliminar desperdcios, quer de tempo, quer de interpretao e a minorar os custos bem como os conflitos. (Couto, 2011) Alguns dos fatores, que mais dividem os diferentes intervenientes na atividade de construo so os custos e os prazos de execuo. (Madeira, 2011) Na fase de oramentao nos processos atuais, por vezes, no se consegue avaliar bem estes dois fatores, conduzindo a grandes conflitos e ao gorar de expetativas das partes envolvidas, com consequncias nefastas. (Teixeira & Guterres, 2012) Atualmente,aindstriadaarquitetura,engenhariaeconstruo(AEC)estperantemudanasedesafios desdeaordemtecnolgicaatspreocupaesenergticasatuaisedamelhoriadeprodutividade.Esta indstria (AEC), muitas vezes resistente mudana e preliminarmente tradicional, tem vindo a expandir-se recorrendo cada vez mais a processos de internacionalizao. (Lino, Azenha, & Loureno, 2012) A competitividade no setor outra razo das mudanas que se vivem: a necessidade de Produzir mais, melhor e em menos tempo so um novo desafio para as empresas do setorquequeiram sobreviverno mercado. (ndBIM Virtual Building, 2014) Oavanogigantescodatecnologiaedoconhecimentotemproporcionado:aapostaemsoluesde modernizao/automatizaoeotimizaodosseusprocessos,acrescentandomaisqualidadeecontrolo, contribuindo para a afirmao do conceito: Building Information Modeling (BIM). Este conceito permite novos modelos de negcio, a interligao com os sistemas de informao e modelos colaborativos, abordando todo o ciclo-de-vida de um edifcio (ver Figura 2). (Lino et al., 2012) Por outro lado, o BIM est ainda em fase de desenvolvimento sendo, por vezes, difcil a completa perceo e adaptao aos diversos softwares por parte dos diferentes intervenientes. A execuo e coordenao de projetos so processos complexos, que exigem algum tempo para preparao na calendarizao de tarefas e no oramento, de modo a evitar incompatibilidades que surgem em projeto.Assim o BIM ao ser usado para controlo e extrao de custos, eficazmente pode coordenar diferentes equipas detrabalho,aencomendadosmateriais,ofabrico,aextraoautomticadocadernodeencargoseo mapeamento para todos os componentes de um edifcio. Osprocessossomaiseficazeserpidos,emcomparaocomostradicionaise,emconsequncia,a informaofacilmentepartilhadaeacrescentamaiorvalor.Assim,possvelobterumaproduomais controlada e eficiente. (Azhar, 2011) 2 Na tica da construo, tanto os donos de obra como os construtores tm procurado mtodos e metodologias que melhor compreendam o planeamento construtivo e que permitam acompanhar os seus processos desde afasedeprojeto(faseembrionria)atafasedecontrolodaproduoeotimizaodamesma.As metodologiastradicionais,comooCPM(CrithicalPathMethods)viagrficosdeGantt,continuamaser utilizados pelas empresas do setor, ainda que se reconheam as suas vastas limitaes. Os diagramas de Ganttservemparaplanearacargadetrabalho,prazoseresponsabilidadesdeumaformageneralizada, contudo no permitem planear e monitorizar vrias equipas em diversos locais de trabalho (condio real de obra),combasenistosurgeumanovametodologiaLineofBalance(LOB),ouemportugus:linhade balanoqueacrescentaavarivellocalizao(verFig.2)paragerirmltiplasequipasemvrioslocais, visualizao das dependncias e movimentos de recursos, assim como a produtividade dessas equipas.A metodologia LOB, integrada num processo BIM possibilita a obteno das quantidades por localizao de uma forma automtica e de simples compreenso no acompanhamento da preparao de obra. (Sabol, 2008) BIM-4D adiciona o tempo ao modelo 3D paramtrico. Os modelos BIM-4D mostram a evoluo da construo ao longo do tempo, pela combinao das atividades decorrentes na construo e os elementos construtivos que as suportam. O principal objetivo deste tipo de modelos mostrar visualmente o plano de construo, as reas afetadas por fases e/ou equipas de trabalho. (US General Services Administration, 2009) EstaferramentaBIMcompreendeasfasesdeplaneamentoedefaseamentoconstrutivoparacontroloda produo no local de obra e apoio das decises que devero ser tomadas ao longo das duas fases, de uma forma rpida e sustentada pelo modelo. (Trimble, 2015) Segundo(Trimble,2015),oBIM-4Dintegraaextraodequantidades,asquantidadesporlocalizao pretendida,osrecursos,nveisdeprodutividade,ecustosdetrabalhoquedoorespetivovaloraoIde Information (Informao) requerido do BIM. De acordo com a (COBIM, 2012), o planeamento BIM destina-se a completar o cronograma da construo para entrega ao cliente e para o controlo de vrias questes como a ordem de detalhe. Oplaneamentodaconstruopodeserfeitocomoum modeloestticodevisualizaogeradoapartirdo modelo BIM-4D, distribudo com diferentes cores que representam cdigos por elementos de implantao e diferentes tempos, como por exemplo o modelo do edifcio representado na Figura 3. (COBIM, 2012) Deseguidaaofaseamentoconstrutivo(4D),oBIM5Dpermiteocontrolodecustosnoplaneamentoda construo, e consiste em adicionar a componente de custo ao modelo 4D.A quantificao de custos trata-se de um processo moroso, exaustivo e sujeitoao erro humano, no qual o esquecimento de uma parcela poder colocar o projeto em risco. OBIM,comopotenciadordeinformaotornaestesprocessosrpidos,pelacapacidadedeextrao automtica de custos, que reduz em 80% o tempo gasto com mtodos tradicionais, e que por sua vez facilita as tomadas de deciso dos projetistas/ donos de obras. (Azhar, 2011)Segundo (Azhar, 2011), o uso de ferramentas BIM 5Dtraz como vantagens, uma estimativa mais rigorosa dos custos e dos recursos necessrios, reduz o risco associado aos projetos e constantes derrapagens de oramentos,otimizaaproduoeocontrolodetodososcustosaolongodociclo-de-vida,estimaquea preciso de custos de 3% em relao s estimaes tradicionais. Segundo(ndBIMVirtualBuilding,2014),oBIM5Dgaranteumoramentoatualizadoautomaticamenteno caso da ocorrncia de alteraes ao projeto e permite identificar visualmente no modelo quais os elementos que contribuem com quantidades para um determinado artigo. Em concluso, um estudo nos EUA estima que os softwares BIM nas empresas de construo so usados maioritariamente para a visualizao e em seguida para a modelao e projeto de arquitetura, sendo que os processos de estimao e planeamento rondam os 56% e 40% do uso BIM, respetivamente (ver Fig.4). (Sattineni & Bradford, 2011) Este trabalho de dissertao pretende debruar-se sobre estes dois fatores (tempo e custos) associado ao BIM, analisando a temtica e as ferramentas disponveis, no sentido de orientao desta temtica. 3 2. Objetivos OObjetivoprincipaldestadissertaoconsisteemdotarosconstrutores/empreiteirosdeferramentasde gesto que ajudem a controlar o tempo do faseamento e custo ao longo da construo.AutilizaodoconceitoBIMaplicadonaconstruopermitirinvestigar,dequemaneirapossvel acompanhar o planeamento construtivo e as vrias atividades decorrentes na construo, de modo a evitar derrapagens oramentais e atrasos nos trabalhos, de uma forma eficiente e de apoio s decises do dono de obra em tempo real. Alm do objetivo principal, sero tambm propostos outros objetivos complementares que serviro de base aoestudoeaplicaoprticadestadissertao:PercebercomooBIMpodeotimizaroplaneamentoe faseamento construtivo para evitar derrapagens nos oramentos e atrasos de tarefas de obra; Perceber de que modo os Donos de Obra conseguiro implementar os processos BIM, para gesto da construo. Aps aobtenodomodelofederadotem-secomoobjetivorealizarumplaneamentoefaseamentoconstrutivo (BIM 4D) que ser o principal fundamento neste estudo e produzir um vdeo 4D. E por ltimo, a criao/ extrao de ferramentas de apoio gesto de obra com apoio ao BIM 5D, na extrao de quantidades e controlo de custos e a elaborao de grficos dinmicos (T/) e de tabelas dinmicas EVA (/T). 3. Metodologia Para a elaborao deste trabalho de dissertao fundamental a pesquisa e anlise de biografia de referncia nacionaleInternacional,nosentidodeaprofundarotemaeentenderoestadoatualdeconhecimentoe desenvolvimento do mesmo.Porconsequncianumaprimeirafasedotrabalho,consistirnarealizaodeumapesquisabibliogrfica, proveniente do repositrio da Universidade do Minho e de outrasUniversidades, sobre o tema BIM na fase deconstruo,envolvendooestudocontinuadodegestodaconstruo(tempoecusto),ouseja,o planeamentodofaseamentoconstrutivo(4D)econtrolodoscustos(5D)eregrasbasedeoramentao (simples e composta). Na 2 fase de trabalho introduz-se o caso de estudo pela modelao/obteno do modelo federado. Esta fase ser apoiada com ferramentas BIM utilizando software(s) BIM com licenas acadmicas de modelao 3D paramtrico e informao disponvel de projeto. Aps a modelao ou anlise de modelo existente realiza-se numa 3 fase o estudo propriamente dito com a integrao de softwares/ ferramentas de gesto de obra, na perspetiva de avaliar o custo (BIM 5D) e o tempo (BIM 4D). Esta3fasedetrabalhosdeversercompostaporcontedosdegestoedeanlise,comoporexemplo indicadores de gesto (KPIs), faseamento (apoio visualizao) e grficos tipo (custo e tempo, vice-versa). A4eltimafaseemmododeconclusocorrespondeanlisedosresultadosextradoseobtenode grficos dinmicos que faam a correspondncia entre o planeado ou esperado e a situao real fsica da obra. Ao longo destas fases ser tambm efetuada a escrita da dissertao. 4. Resultados Esperados Comarealizaodestadissertaodemestradoespera-seobterosseguintesresultados:Obtenode grficos e tabelas dinmicas que ilustrem os desvios ao oramentado / faseado, planeado. Introduzir bases de gesto (indicadores) que complementam as ferramentas BIM Exemplo de boa gesto de obra na construo;Amodelaodeumcasoprticoparaobtenodeummodelofederadoconstitudopelastrsprincipais especialidades (Estrutura, Arquitetura e das vrias instalaes (MEP - Mechanical, Electrical and Plumbing)) para utilizao posterior na anlise BIM 4D e 5D. 4 5. Faseamento e Calendarizao 5.1 Faseamento Fase I: Pesquisa Bibliogrfica e Estado de Arte Esta fase iniciou-se em Maro de 2015 e a finalizao da mesma ser concluda em final de Abril 2015 (6 semanas). Dada a importncia do Estado de Arte, a pesquisa e anlise prev-se que o seu acompanhamento ao longo do tempo total de dissertao. Fase II: Modelao 3D ou anlise de modelo existente de um caso prtico: Amodelao3Drequeralgumtempodeaprendizagemdesoftwares,paraasregrasdemodelaoe verificao da mesma. Esta fase durar 6 semanas iniciando-se em meados de Abril de 2015. Fase III: Caso de estudo 4D e 5D Para esta fase prev-se 6 semanas Fase IV: Escrita da dissertao A escrita da dissertao ser efetuada at prazo limite para a entrega. Estima-se este prazo para meio/final de Julho. 5.2 Calendarizao Tempo (semanas) 12345678910111213141516 Fase IXXXX Fase IIXXXXXX Fase IIIXXXXXXXXX Fase IVXXXXXXXXXXXXXXXX Referncias Bibliogrficas Azevedo, M. (2011). GESTO DE MATERIAIS E EQUIPAMENTOS EM OBRA, 2024. Azhar, S. (2011). Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and Challenges for the AEC Industry, (Bazjanac 2006), 241253. COBIM. Series 13 BIM construction (2012). Couto, J. P. (2011). Tcnicas de Medio e Oramentao de Obras (Verso.V1) (pp. 14). Lino, J. C., Azenha, M., & Loureno, P. (2012). Integrao da Metodologia BIM na Engenharia de Estruturas. Encontro Nacional Beto Estrutural -BE2012, pp. 2426. Madeira, P. (2011). Building Information Model Modeling - Oportunidades e Desafios para Projectistas e Donos de Obra em Portugal. ndBIM Virtual Building. (2014). Uma metodologia avanada de planeamento potenciada pelo BIM. Obtido de http://www.ndbim.pt Sabol, L. (2008). Challenges in Cost Estimating with Building Information Modeling. 5 Sattineni, A., & Bradford, R. (2011). Estimating with bim: a survey of US construction companies. on Automation and Robotics in Construction, , 564569. Obtido de http://www.iaarc.org/publications/fulltext/S16-6.pdf Teicholz, P. (2015). Labor productivity declines in the construction industry: causes and remedies. AECbytes Viewpoint, 4(14), 2015. Teixeira, S., & Guterres, J. (2012). Proposta de anlise da influncia dos custos na determinao do prazo timo de execuo de uma empreitada. Trimble, V. S. (2015). 4d bim. Obtido de http://www.vicosoftware.com/what-is-4D-BIM/tabid/88206/ US General Services Administration. (2009). 04 - GSA BIM Guide for 4D Phasing (pp. 67). Obtido de http://www.gsa.gov/portal/content/105075 Figuras e Tabelas Figura1-ProdutividadedetrabalhodaindstriadaconstruonosEUAcomparativamenteaoutrasindstriasnas dcadas de 1964 a 2012 (Fonte: AECbytes Viewpoint) 6 Figura 2 - Metodologia BIM ao longo do ciclo-de-vida. (Fonte: greenbim-eng.com) Figura 3 - Mtodo de Planeamento LOB (adaptada de VICO) LOCALIZAES 7 Figura4-ExemploderepresentaodoplaneamentoBIMnaconstruodacomponenteestruturaldeumedifcio. Legenda:laranja=completo/instalado;azul=semanaatual;verde=prximasemana;amarelo=planeado;roxo= planeado, em duas semanas. (Fonte: SRV, Flamingo project, Vantaa) Figura 5 - Uso dos Softwares BIM na construo nos EUA (Fonte: Sattineni, A., & Bradford, R. (2011))