برنامه اجرایی مدلسازی اطلاعات ساختمان(۱)


نویسنده: میلاد کاردگر

کارشناس تکنولوژی های ساخت

نقش آفرینی همه ذی‌نفعان در یک زمین و در قالب یک تیم، از مهمترین عوامل موفقیت یک پروژه است. در پروژه‌ها عموماً افرادی با سطح دانش، تجربه و منافع مختلف، در قالب کارفرما، پیمانکار، مشاور، دستگاه نظارت، مدیر طرح، بهره‌بردار و…، دور یک میز نشسته و برای پیشبرد هرچه بهتر آن با یکدیگر تعامل و همکاری می‌نمایند. لذا همواره ایجاد یک زبان واحد میان ذی‌نفعان پروژه یکی از مهم‌ترین چالش‌های مدیریت پروژه‌ها بوده است.

انعقاد قرارداد یکی از ابزارهای دیرین برای ایجاد هم‌زبانی میان ذی‌نفعان پروژه‌ها به حساب می‌آید اما در فرآیند تدوین قراردادها، بیشتر به جنبه‌های حقوقی میان طرفین تمرکز شده به گونه‌ای که جزئیات نحوه پیشبرد پروژه و نحوه تعامل کلیه سازمان‌های فعال در پروژه کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. شاید اینگونه موارد در پروژه‌های مبتنی بر ساختارهای سنتی، که در آن سازمان‌ها به طور مستقل و با حداقل میزان شفافیت و تعامل با سایر ذی‌نفعان وظایف خود را پیش می‌برند؛ آنچنان چالش برانگیز نباشد اما قطعاً در پروژه‌های مبتنی بر فرآیند BIM، تعامل و همکاری میان سطوح مختلف سازمان‌های فعال نیازمند ایجاد ادبیاتی مشترک و شفاف میان همه آنها خواهد بود.

از این رو، در پروژه‌هایی که مبتنی بر فناوری BIM هستند، برای ایجاد شفافیت و تعامل هرچه بهتر ذی‌نفعان، از برنامه اجرایی BIM استفاده می‌شود. به طور خلاصه، برنامه اجرایی BIM بیانگر نحوه پیشبرد جنبه‌های مختلف مدیریت اطلاعات در یک پروژه است. پیاده سازی چنین برنامه‌ای، گردش بهینه اطلاعات تولیدشده در فرآیند BIM یک پروژه را میان کلیه فعالان آن پروژه تضمین می‌نماید. در یک تعریف ساده‌تر، برنامه اجرایی BIM شامل اهداف، چگونگی و نتایج حاصل از پیاده سازی BIM در پروژه خواهد بود.

برای پیشبرد هرچه بهینه‌تر BIM در یک پروژه، لازم است به پرسش‌های متنوعی درباره فرآیند پیاده سازی و نقش افراد در این فرآیند پاسخ داده شود.

برنامه اجرایی BIM بنا به ماهیت، نیاز و شرایط هر پروژه، شامل سرفصل‌های مختلفی خواهد بود اما به طور کلی می‌توان موارد زیر را به عنوان چارچوب کلی آن برشمرد:

در برخی کشورها، برنامه اجرایی BIM در دو مرحله تدوین می‌شود:

  1. برنامه اجرایی BIM پیش از انعقاد قرارداد (مقدماتی) [۲]

این سند در پاسخ به نیازهای اطلاعاتی کارفرما[۳] (EIR) که در اسناد مناقصه اعلام‌شده تدوین شده و به نوعی بیانگر رویکرد شرکت کنندگان مناقصه در مدیریت اطلاعات پروژه می‌باشد. به زبان ساده‌تر، مناقصه گذار (کارفرما)، نوع و نحوه دریافت اطلاعات را در EIR تشریح نموده و مناقصه‌گر در برنامه اجرایی BIM، رویکرد و توانمندی خود را به همراه چگونگی تولید و مدیریت اطلاعات برای تأمین نیازهای کارفرما ارائه می‌نماید.

  • برنامه اجرایی BIM پس از انعقاد قرارداد (تفصیلی) [۴]

پس از اتمام مناقصه و انعقاد قرارداد، برنده مناقصه (پیمانکار، مشاور، تأمین کننده و…) موظف به ارائه برنامه اجرایی BIM تفصیلی خود خواهد بود.

تاکنون نمونه‌های متعددی از برنامه اجرایی BIM توسط مؤسسات، سازمان‌ها و دانشگاه‌های معتبر منتشر گردیده است. از مطرح‌ترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • CPIx BIM Execution Plan
  • BIM Execution Plan Penn State
  • Singapore BIM Essential Guide For BIM Execution Plan

گفتنی است، هر پروژه به دلیل ماهیت منحصر به فرد خود نیازمند یک برنامه اجرایی منحصر به فرد است لذا می‌توان از راهنماهای فوق صرفاً برای آشنایی با الگوی کلی و مفاهیم مورد نظر آن استفاده نمود.


[۱] BIM Execution Plan (BEP/BxP)

[۲] Pre-Contract BEP

[۳] Employer’s Information Requirements (EIR)

[۴] Post-Contract BEP

سطح توسعه مدل (LOD)

تهیه شده توسط میلاد کاردگر
بنا بر تعریف سند E202 انستیتوی معماری ایالات متحده آمریکا ، سطح توسعه مدل یا همان Level of Detail/ Development/ LOD، نشان دهنده میزان انطباق مشخصات یک المان/عضو در مدل BIM، با ماهیت حقیقی آن در دنیای واقعی می باشد. به عبارت بهتر، هرچقدر یک جزء از مدل به آنچه که در عمل ساخته می شود نزدیک تر باشد، LOD آن بالاتر است. استانداردهای AIA، ۵ سطح مختلف برای LOD در نظر گرفته و به طور «تقریبی» هریک از آنها را «متناسب» با فازهای مختلف طراحی و ساخت اجزاء دانسته است:


براساس مفاهیم تشریح شده در استاندارد مذکور، می¬توان «به طور تقریبی» سطح اول (LOD 100) را متناظر با طراحی مفهومی ، سطح دوم(LOD 200) را مشابه فاز طراحی پایه ، سطح سوم (LOD 300) را ناظر بر طراحی تفصیلی ، سطح پنجم (LOD 400) را مشابه نقشه های اجرائی و سطح نهایی (LOD 500) را انطباق مدل با سازه اجرا شده و اعمال تغییرات مورد نیاز برای حصول مدلِ چون¬ساخت دانست.
در ادامه مقاله حاضر به تشریح این مفاهیم خواهیم پرداخت اما اجازه دهید پیش از آن، هر یک از سطوح LOD را تعریف نمائیم:
• LOD 100: المان های این سطح می توانند یا توسط سمبل ها/ المان های گرافیکی کلی و مبهم نمایش داده شوند و یا اطلاعات و مشخصات آنها به سایر المان های مدل شده تخصیص داده شود. نکته مهم آن است که مشخصات گرافیکی (هندسی) و غیرگرافیکی (اطلاعات) این اجزاء، «تقریبی و غیر قابل اطمینان» است. بعنوان مثال، فرض کنید بخواهیم یک گلدان را با LOD 100 تعریف نمائیم. در این شرایط از لحاظ کارکردی تفاوتی بین سه حال زیر وجود نخواهد داشت:

به عبارت دیگر، انتظار ما از «صحت» مشخصات گرافیکی (نظیر ابعاد هندسی و مکان استقرار گلدان) و غیرگرافیکی (مانند قیمت گلدان) یک عضو با LOD 100 در حدی پایین است که تفاوتی میان یک گلدان مدل شده و یک جعبه¬ی مکعبی نخواهد بود. در بسیاری از مواقع، نقشه های مقدماتی فاز ۱ معماری پروژه ها شامل مبلمان هایی با جزئیات ظاهری دقیق است اما آیا این المان ها دقیقاً همان مبلمانی خواهد بود که در طراحی دکوراسیون داخلی استفاده می شود و یا صرفاً با هدف معرفی عملکرد فضاها در نقشه گنجانده شده است؟ لازم به ذکر است، در این سطح، اعضاء می توانند حتی بدون اطلاعات گرافیکی (مدل ۳ بعدی) در مدل BIM لحاظ شوند (درست مثل حالت ۱ از جدول بالا).
• LOD 200: اجزائی با این سطح از توسعه، «حتما» به صورت گرافیکی (هندسی) نمایش داده می شوند. استنباط مخاطب از مشاهده این اعضا، المان هایی کلی با ابعاد هندسی و موقعیت مکانی و جهت گیری «تقریبی» خواهد بود.
• LOD 300: تعداد، ابعاد، موقعت مکانی، جهت گیری، جنس مصالح و … المان هایی با این سطح از توسعه، «دقیقاً» مطابق طراحی نهایی می¬باشد. به عبارت بهتر، کلیه مشخصات گرافیکی و غیرگرافیکی عضو، مطابق طراحی نهایی بوده لذا می توان اطلاعات «قابل اطمینان و دقیق» را مستقیماً از مدل استخراج نمود.
• LOD 350: عمده تفاوت این سطح با LOD 300 در آن است که نحوه «ارتباط و تعامل» یک عضو با سایر اعضاء نیز با همان دقت در مدل قابل دستیابی خواهد بود. بعنوان مثال، یک تیر با LOD 350 شامل جزئیات نحوه اتصال آن به ستون با همان سطح از جزئیاتی می باشد که خودِ تیر مدلسازی شده است.

• LOD 400: اعضائی با این سطح از جزئیات، نه تنها کلیه مشخصات یک عضو با LOD 350 را دارا می¬باشند، بلکه جزئیات ساخت ، مونتاژ و نصب آن عضو را نیز شامل می شوند.
• LOD 500: این اعضاء دقیقاً نمایشگر آن چیزی هستند که در کارگاه اجرا شده است. (از آنجائیکه این بخش به نحوی از روند منطقی پیشرفت مدل جدا بوده و وابستگی شدیدی به اتفاقات و سلایق جاری در کارگاه دارد، برخی مراجع نظیر BIMForum از تعریف آن صرف نظر نموده اند.)
برای شفاف¬تر شدن تعاریف فوق، به نمونه های زیر توجه نمائید:
در مثال اول، یک ستون پیش ساخته بتنی مورد بررسی قرار گرفته است و در مورد دوم، لوله های آبرسانی. همانگونه که در این تصاویر دیده می شود، LOD 200 نشان دهنده مشخصات تقریبی، LOD 300 بیانگر مشخصات دقیق، LOD 350 شامل مشخصات محل اتصال المان با سایر اعضاء مدل و LOD 400 نشان دهنده مشخصات لازم برای اجرای اعضاء می باشد.


نکته حائز اهمیت در ادبیات فنی BIM آن است که چیزی بعنوان مدل BIM با یک LOD مشخص وجود خارجی ندارد. به بیان دیگر، تعریف LOD در مراحل مختلف طراحی و ساخت برای هر عضو به صورت مجزا انجام می پذیرد لذا مثلا یک مدل در انتهای فاز طراحی شماتیک می تواند شامل المان هایی با LOD های متفاوت باشد زیرا تعیین LOD هر عضو بنا به هدف ما از مدلسازی و به اقتضای مراحل مختلف یک پروژه ممکن است متفاوت باشد. بنابراین بهتر است نامگذاری مدل BIM در مراحل مختلف یک پروژه بنا بر اهدافی که مدلسازی بر پایه آن انجام گفته صورت پذیرد. عباراتی نظیر «مدل طراحی تفصیلی» می تواند به سرعت تکلیف مخاطب را در مواجهه با خود روشن نماید.

طراحی یکپارچه چیست

نوشین ابوالحسنی، معمار و متخصص انرژی

فرایند طراحی یکپارچه

integrated design

طراحی مرسوم

برای درک بهتر فرایند طراحی یکپارچه بهتر است اول فرایند طراحی مرسوم (Conventional Design Process) را بشناسیم. در روش مرسوم، کار به صورت مقطعی و مرحله به مرحله انجام می‌شود. در مرحله اول معمار و کارفرما (یا سرمایه‌گذار) در کانسپت طراحی اعم از فرم، جهت گیری، ابعاد و جانمایی سطوح نورگذر، مصالح و… به توافق می رسند. پس از توافق، معمار به صورت مستقل ساختمان را طراحی کرده و به طور تقریبی عناصر سازه‌ای و سیستم‌های مکانیکی را جانمایی می‌کند. پس از تصویب طرح اولیه، از سایر متخصصان و مشاوران خواسته می شود تا سازه و تأسیسات الکتریکی و مکانیکی را طراحی نمایند و پس از اتمام مرحله طراحی، سازنده از راه مناقصه انتخاب می‌شود.

فرایند طراحی مرسوم، خطی است و قابلیت‌های آن برای تعامل و هم‌فکری میان معمار و سایر مهندسان ناچیز است. در این روش تمرکز بر کاهش هزینه‌ها، ایستایی و امنیت ساختمان است و کارایی ساختمان (Building Performance)در تخمین هزینه‌ها در نظر گرفته نمی‌شود و بهره‌برداران ساختمان در طول فرایند حضور ندارند.

integrated design

طراحی یکپارچه

حالا برگردیم به فرایند طراحی یکپارچه که در آن تمرکز بر تلفیق طراحی معماری و مهندسی در یک ترکیب کل نگر است. طراحی ساختمان پایدار (با بهره وری انرژی بالا) نیازمند تعامل معمار و مهندسانی است که دانش و مهارت خود را هم پوشانی داده و از جنبه‌های مختلف به مساله طراحی بپردازند. طراحی یکپارچه برای تیم طراحی، کارفرما و ذینفعان بستری را ایجاد می‌کند تا علاوه بر پاسخ دادن به برنامه فیزیکی و مسائل زیبایی شناسی، به کارایی ساختمان و مسائل زیست محیطی در کل چرخه حیات ساختمان نیز بپردازند. فرایند طراحی یکپارچه با این عوامل شناخته می‌شوند:

  • فرایند غیرخطی و تعاملات رفت و برگشتی میان کارفرما، معمار، مهندسان و بهره بردار
  • سنجش و بهینه سازی ساختمان به عنوان یک کل یکپارچه از جنبه های زیبایی، عملکردی، تکنیکی و زیست‌محیطی
  • نقش فعال اعضای تیم از تخصص های مختلف در فرایند طراحی و در تصمیمات مهم از ابتدای پروژه

integrated design

به عنوان مثال استراتژ ی های طراحی معماری پایدار نظیر تعیین جهت گیری و یا طراحی فرم و پوسته ساختمان به منظور  دریافت بهینه تابش و افزایش تراز روشنایی، ارتباطی متقابل با استراتژی های طراحی سازه و تأسیسات دارد و از یکدیگر تأثیر پذیرفته و هرگونه تصمیم گیری نادرست بر میزان مصرف انرژی ساختمان در دوره بهره برداری تأثیر مستقیم دارد.

مثال

برای روشن تر  شدن اهمیت تعاملات میان رشته ای در فرایند طراحی، به طراحی پنجره به عنوان جزئی از یک ساختمان اشاره می‌کنیم: پنجره یکی از عناصر پوسته ساختمان است که اجازه عبور تابش خورشید و روشنایی روز را به فضای داخل ساختمان می‌دهد. همچنین با باز کردن پنجره، امکان برقراری تهویه طبیعی در ساختمان میسر می شود. در طراحی پنجره می بایست حفظ محرمیت در فضای داخل و دید مناسب به فضای بیرون را به طور همزمان در نظر گرفت.  محل قرارگیری پنجره در دیوار، در پوسته ساختمان حفره ایجاد می کند و از نظر ایستایی و سازه‌ای می‌بایست ملاحظات لازم را درنظر گرفت. همچنین برای کاهش انتقال صدا و انتقال حرارت از پنجره باید راهکاری اتخاذ کرد. درنتیجه، در نظر گرفتن تمامی جوانب یک پنجره، در فرایند طراحی مرسوم امکان پذیر نیست.

integrated design

دستیابی به این سطح از تعامل، مستلزم همکاری متخصصان و معماران در یک تیم میان رشته ای و بهره گیری از فرایند طراحی یکپارچه و تلفیق جنبه های طراحی معماری و مهندسی در یک ترکیب کل نگر است.

مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) به همین سادگی

BIM و مدل آن

مدل BIM

برای مدلسازی اطلاعات ساخت تعاریف کلاسیک مختلفی ارائه شده است. اما اجازه دهید به جای نقل قول یا ترجمه این تعاریف، که گاهاً باعث سردرگمی می شود؛ با یک مثال ساده به پاسخ BIM چیست بپردازیم:

  • یک پنجره را تصور کنید. مدلِ بیمِ (BIM Model) این پنجره، یک مدل ۳ بعدی از پنجره است که به ما مشخصات هندسی (Geometry) آن را نشان می دهد. مشخصات هندسی یعنی طول، عرض، ارتفاع، ضخامت و … البته نه یک پنجره واقعی. پنجره ای که با کامپیوتر شبیه سازی شده است. درست فهمیدید! این مدل، یک پنجره­ی واقعی نیست اما عینِ پنجره­ ی واقعی است.
  • به نظر شما برای ساختن یک پنجره، دانستن مشخصات هندسی آن کافیست؟ قطعا نه! پنجره مورد نظر ما چه جنسی دارد؟ شیشه ­ی آن معمولی خواهد بود یا ضد ضربه هم هست؟ پروفیل­ها از آلومینیوم ساخته شده یا PVC؟ یا اصلا فرض کنید یک پنجره خریده­ ایم. از کدام کارخانه خریدیم؟ در چه تاریخی؟ چند تا؟ پنجره ها چه زمانی وارد کارگاه شده؟ شماره تماس فروشنده پنجره را داریم؟ کاملا واضح است که برای ساخت چنین پنجره ای باید یک سری اطلاعات (Information) هم داشته باشیم. پس تعریف مدلِ بیم کامل­تر شد: ما یک مدل ۳ بعدی لازم داریم که بتواند اطلاعات مورد نیاز ما را در خود ذخیره کند.
  • یک پنجره بدون دیوار به چه کارمان می آید؟ تا حالا جائی دیده­ اید یک معمار درون کابینت پنجره کار بگذارد؟ پس قاعدتاً باید یک دیواری وجود داشته باشد تا پنجره درون آن قرار گیرد. به بیان بهتر، یک پارامتر مشترکی بین دیوار و درب باید وجود داشته باشد. چیزی که بین پنجره و کابینت نیست.

پارامتریک و هوشمند

یک سوال دیگر: همه پنجره ها یک اندازه دارند؟ اگر طول یک پنجره خاص بزرگ شود، چه مشخصاتی از پنجره تغییر میکند؟ آیا تغییری در جنس شیشه ایجاد میشود؟ نه! اما احتمالا فاصله پروفیل ها تغییر خواهد کرد. پس جنس شیشه ربطی به طول پنجره ندارد اما فاصله پروفیل ها ممکن است ربط داشته باشد. یعنی بین طول پنجره و فاصله پروفیل ها یک رابطه (پارامتر) مشترک هست که به ما کمک می­کند، موقع مدلسازی، پنجره ها را با هر طولی که دوست داریم ترسیم کنیم بدون اینکه نگران باشیم فاصله پروفیل ها به هم بریزد. این یعنی مدلِ بیم، یک مدل پارامتریک و هوشمند خواهد بود.

  • فرض کنید یک مدل ۳ بعدی از پنجره داشته باشیم. یک کاتالوگ که در آن جنس، نوع پنجره و مشخصات سازنده و … نوشته شده هم روی میز کارمان باشد. الان همه چیزهایی که لازم هست را داریم اما مجزا از هم! مدلِ بیم، می­تواند یک مدل شبیه سازی شده کامپیوتری شامل همه اطلاعاتی که نیاز داریم باشد. یک مدلِ یکپارچه­ ی دیجیتالی!
BIM چیست

BIM چیست

BIM

خب تا اینجا نصف مسیر را طی آمدیم. تقریباً دستگیرمان شد مدلِ بیم چیست. اما خودِ BIM نه! بگذارید یک مثال دیگر بزنیم:

قدیم­تر­ها که هنوز ساعت اختراع نشده بود، مردم با صدای خروس از خواب بیدار می شدند. بعدها ساعت اختراع شد و مردم ساعتشان رو کوک میکردند تا زنگ بزند. الان هم که اغلب مردم از گوشی های موبایل استفاده می کنند. در حقیقت مردم همیشه بیدار میشدند اما ابزار بیدار شدن دائما پیشرفته تر شده است.

علاوه بر ابزار، روش یا فرآیند بیدار کردن افراد هم تغییر کرده: دیگر نیازی نیست خروس آفتاب را ببیند، به بالای بلندی برود و آواز بخواند! حتی دیگر لازم نیست پیچ پشت ساعت های قدیمی را بچرخانیم تا روی یک زمان مشخصی فنرش آزاد شده و زنگ بزند. امروزه اپلیکیشن ها زمان را به صورت آنلاین تشخیص می­دهند. حال، برگردیم به مدلِ بیم. به نظر شما فرآیند کار با ابزارها یا نرم افزارهایی با قابلیت ساخت مدلِ بیم (مدلِ ۳ بعدیِ دیجیتالیِ پارامتریکِ هوشمندِ پر از اطلاعات!) با نرم ­افزارهای دو دهه گذشته متفاوت نیست؟

راستی آدم هایی که با صدای خروس از خواب بیدار می­شدند، می­توانستند با گوشی موبایل کار کنند؟ گوشی های جدید، انسان های به ­روز لازم خواهد داشت که در کار کردن با گوشی های هوشمند مهارت داشته باشند.

اجازه دهید اینطور جمع بندی کنیم:

جمع بندی

«بیم (BIM)، مجموعه ­ای از ابزارها، فرآیندهای کاری و کاربران متخصص (ماهر) با فرهنگی کاری تعاملی است. به عبارت بهتر، بیم فرآیند ساخت مدلی ۳ بعدی، مجازی، پارامتریک و هوشمند و پر از اطلاعات یکپارچه­ ی پروژه با استفاده از ابزارهایی با قابلیت ایجاد مدل­ها توسط کاربران متخصص و آشنا به این فرآیند برای انجام کلیه مراحل مطالعه، طراحی، ساخت، بهره برداری، بازسازی و تخریب یک پروژه (چرخه حیات پروژه) هست.»

جالب نیست؟ چقدر این پاراگراف بالا شبیه همان تعاریف کلاسیک کتاب­هاست!