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A Inteligência Artificial e seu poder na Construção

A Inteligência Artificial (IA) para o setor de engenharia está com ótimas perspectivas de soluções inovadoras, com muitas empresas desenvolvendo maneiras de automatizar processos demorados.

Para o desenvolvimento urbano, o Spacemaker da Noruega analisa ruído, vento, tráfego e outros pontos de dados para tornar as cidades mais habitáveis.

Ferramentas de IA também estão sendo criadas para melhorar as licitações para construção modular, planejamento de layout interno e desenvolvimento imobiliário.

À medida que mais edifícios geram fontes de dados sobre como são construídos e operados, surge uma nova questão: quem, ou o quê, é mais adequado para classificar tudo isso? A resposta, especialmente para as fases iniciais de planejamento e design, é inteligência artificial (IA).

Uma nova safra de inovações baseadas em IA e aprendizado de máquina está mudando o setor de arquitetura, engenharia e construção (AEC). Antes mesmo de os designers começarem a criar iterações, o uso de ferramentas automatizadas para organizar o site e dados contextuais pode eliminar a ambigüidade e, com sorte, o risco. Essas ferramentas podem tornar tarefas muito técnicas e de programação pesada mais acessíveis para não codificadores, como designers ou desenvolvedores.

De projetos de pesquisa a produtos comerciais, os exemplos a seguir mostram como a IA na arquitetura pode criar oportunidades para melhorar o processo de design para que a criatividade humana ocupe o centro do palco.

1. IA para Desenvolvimento Urbano

Novas ferramentas de IA podem aplicar poder generativo e iterativo a locais em escala urbana, indo além dos requisitos individuais de construção. Este conceito é exemplificado pela Spacemaker , a empresa de tecnologia norueguesa adquirida pela Autodesk, que oferece IA baseada em nuvem e software de design generativo que ajuda as equipes de planejamento e design a tomar decisões mais informadas com mais rapidez e permite oportunidades de sustentabilidade aprimoradas desde o início.

Aplicado nos estágios iniciais de desenvolvimento imobiliário, o Spacemaker pode analisar até 100 critérios em quarteirões da cidade: zoneamento, vistas, luz do dia, ruído, vento, estradas, tráfego, ilhas de calor, estacionamento e muito mais. Seus recursos de modelagem de vento analisam como os edifícios canalizam o vento, usando dinâmica de fluidos computacional para refinar projetos para o conforto humano. Seus recursos de ruído podem prever os níveis de som do tráfego ou de outras fontes e, em seguida, comparar esses dados com os regulamentos locais. A plataforma pode sugerir composições alternativas para, por exemplo, mitigar a poluição sonora, um componente frequentemente esquecido da saúde ambiental.

Para Økern Sentrum , um empreendimento de uso misto de 1 milhão de pés quadrados contendo 1.500 apartamentos em Oslo, Noruega, a desenvolvedora Steen & Strøm e a Storebrand refinaram os níveis de ruído e luz do dia usando o Spacemaker. Depois de conectar seu plano ao Spacemaker com arquitetos da A-lab e o cliente planejador da cidade, eles reduziram as fachadas residenciais mais barulhentas em 10% e diminuíram as áreas residenciais com pouca luz em mais de 50%. Mesmo com essas revisões, a equipe espremeu mais imóveis para venda, uma raridade para ajustes regulatórios retroativos.

“Podemos adaptar o projeto com muitos parâmetros diferentes, como ruído e luz do dia, e testar diferentes hipóteses alterando manualmente o design e, em seguida, visualizar os resultados em apenas alguns minutos”, diz Peter Fossum, desenvolvedor da Steen & Strøm. Ele acrescenta que os workshops conduzidos pela Spacemaker foram uma bênção para o desenvolvimento do plano mestre arquitetônico, melhorando o processo e o resultado.

O Spacemaker também trabalha para o planejamento de elementos da paisagem, como riachos e terrenos, bem como projetos de menor escala. A geometria da construção é um de seus parâmetros de projeto; em uma escala granular, o Spacemaker pode, por exemplo, automatizar o projeto de programas de planta baixa, como layouts de apartamentos. Valode e Pistre Architects relatam que o uso do Spacemaker aumentou sua produtividade em 35% na fase de design, resultando em custos de projeto mais baixos e uma gama mais ampla de variações de design.

2. IA para melhores PROPOSTAS

A ConXtech , uma empresa de construção modular baseada na Bay Area, está usando IA para obter o controle de uma das etapas mais imprevisíveis da construção: o processo de licitação.

A ConXtech, como muitas empresas de construção, é solicitada por proprietários e desenvolvedores durante a fase de desenvolvimento do projeto. Nesse momento, a viabilidade do projeto ainda não está garantida e várias opções ainda estão em discussão. Isso força empresas como a ConXtech a passar por várias iterações para projetos que podem nunca ser construídos. No final, milhões de dólares podem ser gastos em projetos ou licitações malsucedidos. Ao mesmo tempo, proprietários e desenvolvedores esperam respostas rápidas, à medida que buscam um caminho para uma solução viável e econômica para seus negócios.

Para encurtar o ciclo de licitação e reduzir os custos de licitação, a ConXtech trabalhou com a Autodesk Research para desenvolver um protótipo de plataforma de licitação que usa IA para encontrar o projeto de aço estrutural mais econômico com base nos custos de aquisição de material, fabricação e construção. Esses custos são influenciados pelos fornecedores e subcontratados selecionados para o projeto e variam dependendo da localização do projeto.

Depois que a equipe de gerenciamento de projetos identifica uma lista de fornecedores e subcontratados em potencial, o protótipo notifica o engenheiro estrutural do projeto para projetar a estrutura de custo mais competitivo, com três agentes de IA. O primeiro agente de IA, HyperGrid, coloca colunas e define a grade estrutural para um determinado local usando uma combinação de conhecimento de engenharia estrutural e aprendizado de reforço. Ele leva em consideração os requisitos e restrições impostos pelos proprietários e arquitetos. O segundo agente AI, o Approximator, prevê o tamanho dos feixes e colunas e a localização dos conectores ConXtech (as conexões fixas do sistema) usando redes neurais de gráficotreinado em mais de 4.000 pontos de dados de simulação de edifícios. O terceiro agente AI é o Otimizador. Ele refina as estruturas para diminuir os custos de construção, levando em consideração os códigos de construção locais.

“Esta proposta de tecnologia assistida por IA poderia ajudar os proprietários e desenvolvedores no início de um projeto a obter designs estruturais e estimativas de materiais necessários para seus edifícios sem a contratação de engenheiros profissionais”, disse Adam Browne, diretor de engenharia da ConXtech. “O produto idealizado poderia ser para a profissão de engenharia estrutural o que LegalZoom é para a profissão de advogado: uma tecnologia analítica online que ajuda seus clientes a criar estimativas de materiais, planos e documentos de cálculo sem a necessidade de contratar profissionais.” Essa tecnologia de IA não substituirá a missão da engenharia estrutural e o papel do engenheiro de registro, que ainda é obrigatório durante a execução de um projeto.

3. IA para projeto e planejamento volumétrico

A empresa japonesa de construção, engenharia e desenvolvimento imobiliário Obayashi também trabalhou com a Autodesk Research para conceber uma solução de IA – que permite aos arquitetos inserir parâmetros básicos para edifícios e, com orientação mínima, obter estimativas volumétricas e layouts de programação de interiores. Usado principalmente para espaços de escritório, o AI para este aplicativo foi treinado com um subconjunto do portfólio de Obayashi de mais de 2.800 arquivos do Autodesk Revit .

A ferramenta de IA entende relacionamentos abstratos entre programas e a conectividade, tamanho e proporção desejados expressos no volume de um edifício. Para gerar layouts de programação de interiores, o designer e o cliente trabalham por meio de uma série de parâmetros lexicais: frases simples que especificam os elementos da construção e sua localização e mostram como eles se relacionam. Isso pode ser “As salas de reunião devem ser colocadas perto das janelas” ou “A lanchonete deve ser colocada longe do laboratório por segurança”.

Os arquitetos podem demonstrar ao agente de IA o significado de conceitos vagos, como “perto de” ou “longe de”. Depois de aprendidos, o agente de IA pode colocar rapidamente os objetos de design em sua posição perfeita no projeto atual e reutilizar esses princípios de design de alto nível em projetos futuros com diferentes layouts geométricos.

Esse processo é o oposto do esboço de guardanapo à mão livre de um arquiteto para conquistar um cliente na hora. No tempo que leva para fazer um desenho rápido, os designers ou construtores podem dar aos clientes em potencial um esboço conciso de como seria a aparência de seu prédio. Com o protótipo de pesquisa de Obayashi, esses projetos prospectivos existem em tempos e lugares reais, definidos pelo que é realmente edificável.

“O protótipo de design assistido por IA desenvolvido em nossa longa jornada colaborativa com a Autodesk Research reflete como os arquitetos pensam sobre o quê, por que e como o processo de design”, diz Yoshito Tsuji, gerente geral da divisão de engenharia e design arquitetônico de Obayashi. “A colaboração entre a IA e os arquitetos nos permite comunicar o projeto com mais rapidez e obter a adesão dos clientes em tempo hábil.”

4. IA para desenvolvedores imobiliários

O projeto paramétrico é geralmente reservado para extravagâncias formais e avanços arquitetônicos dramáticos, curvas e cantiléveres. Em vez disso, a Parafin usa IA de iteração paramétrica para equilibrar programa, custo e viabilidade comercial. Desenvolvido pelo arquiteto Brian Ahmes e pelo desenvolvedor Adam Hengels, uma dupla de Chicago e Miami que reside na Rede Outsight dos Centros de Tecnologia da Autodesk , o programa gera derivações quase infinitas para lucratividade e desempenho objetivos.

Parafin é uma plataforma de design generativo baseada em nuvem que é usada atualmente para o desenvolvimento de hotéis. Destinado principalmente a incorporadores imobiliários, ele ajuda a avaliar rapidamente a viabilidade financeira de potenciais canteiros de obras no planejamento inicial. Ele pede apenas alguns parâmetros (número de quartos, estacionamento, local, altura e diretrizes de marca para hoteleiros) e pode gerar milhões de iterações que atendam a essas diretrizes – todas pesquisáveis por desempenho financeiro, custo e muito mais. Ele funciona por meio de uma interface baseada em mapa e menu em um navegador da web; plantas baixas altamente detalhadas, vistas 3D e arquivos Revit são gerados para cada projeto.

“Um desenvolvedor pode entender rapidamente, ‘O que posso construir no site’ e ‘Isso dá dinheiro?’ em questão de minutos, em vez de semanas ou meses ”, diz Hengels.

É comum os desenvolvedores classificarem dezenas de sites e oportunidades de desenvolvimento para um único projeto: esta fase pode ser opressora antes mesmo de adquirir uma propriedade. A plataforma economiza tempo de trabalho crítico, evitando a necessidade de puxar membros da equipe de projetos existentes para avaliar novos locais e determinar a viabilidade. Isso também economiza tempo, com estimativas programáticas iniciais disponíveis em alguns minutos. Isso permite que os designers façam o que fazem de melhor e se divertem mais: passar mais tempo nas qualidades formais e mais ricas dos edifícios.

A Parafin coloca os projetos no caminho certo – um digital – o mais cedo possível. “Hoje, os projetos de design são frequentemente iniciados fora do Revit e colocados no Revit mais tarde”, diz Ahmes. “Mas quando você executa a Parafin, o design nasce no Revit na primeira concepção.”

Todos esses aplicativos de IA compartilham este benefício: iniciar projetos de construção como nativos digitais para exercer maior controle sobre o tempo, recursos, viabilidade e desempenho em todo o processo. A partir deste ponto de partida mais forte, os designers podem levar suas habilidades mais longe, com mais confiança, não importa em qual setor eles atendam.

Como Obayashi e ConXtech, você pode colaborar com a Autodesk Research para investigar como aplicar AI / ML em seu trabalho diário. Se você estiver interessado em colaborar com a equipe de IA da Autodesk Research em AEC, entre em contato com Mehdi Nourbakhsh , gerente de pesquisa e principal cientista da Autodesk.

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O BIM e a arquitetura com Madeira do Japão

No Japão, uma construtora e sua empreiteira aprenderam em primeira mão como o BIM ajuda na construção, usando a comunicação digital para construir um dos maiores telhados de madeira do país.

  • A construtora japonesa Tokyu Construction Co. usou o BIM (Building Information Modeling) para ajudar a criar um dos maiores telhados de madeira do Japão.
  • O BIM permitiu a verificação precisa das várias partes do telhado de madeira laminada cruzada (CLT) de 128 painéis.
  • Os dados 3D BIM ajudaram a facilitar a comunicação dentro da equipe de construção e o consenso com o cliente.

A inovação na arquitetura geralmente evoca arranha-céus da era espacial ou curvas que desafiam a gravidade. Mas ao usar um material tradicional como a madeira, essa inovação pode parecer um pouco diferente.

A Daito Trust Construction Company do Japão usa a madeira como um elemento-chave de arquitetura e queria explorar designs alternativos na arquitetura de residências para aluguel. Para isso, abriu um showroom futurístico de imóveis para locação, o ROOFLAG , que exibe uma bela peça central: um dos maiores telhados de madeira do Japão. O construtor do telhado, Tokyu Construction Co. usou efetivamente o BIM (Building Information Modeling) para comunicação digital durante todo o processo de construção.

“Todos os envolvidos no projeto ROOFLAG, do cliente aos projetistas e equipes de construção, começaram do zero”, diz Masaya Hayashi da Divisão de Construção Civil da Tokyu Construction. Ele também é o primeiro líder de promoção de aplicativos BIM da empresa e chefe do Departamento de Promoção BIM. “Ao usar o BIM e comunicar todas as preocupações, resolvendo-as uma a uma, todos ficaram felizes com o resultado do projeto”, afirma.

Ao entrar no showroom, o telhado de treliça triangular é a primeira coisa que alguém vê; estende-se por 60 metros de cada lado, sem pilar de sustentação visível. Este telhado maciço usa madeira laminada cruzada ( CLT ), que também é usada para o campo emergente da tecnologia de construção de madeira conhecida como madeira em massa , uma abordagem ecologicamente correta que promove a reutilização de recursos de madeira.

Reformas recentes nos códigos de construção do Japão e outros fatores levaram à crescente adoção da CLT na indústria de construção nacional. Antes deste projeto, no entanto, a Tokyu Construction não havia usado CLT nem desenvolvido quaisquer métodos de construção específicos da CLT. Os painéis CLT usados são enormes – tão grandes quanto 2,3 metros de altura, 11,8 metros de comprimento e 270 mm de espessura, pesando até 3 toneladas cada. Como esta foi a primeira experiência da Tokyu Construction usando CLT, vários fatores eram desconhecidos quando o planejamento do projeto começou.

“Construir um grande telhado de madeira baseado apenas em planos 2D torna-se incrivelmente difícil quando você leva em consideração os métodos de construção e o controle de qualidade”, diz Hayashi, observando que a primeira tarefa da equipe foi estabelecer procedimentos de montagem e junção para os painéis de madeira. “Era difícil visualizar a obra em termos específicos usando planos 2D, então recorremos ao BIM para entender melhor o edifício como um todo.”

O BIM ajuda na construção ao permitir a precisão

Primeiro, para verificar as dimensões do trabalho de união, os modelos foram criados no Autodesk Revit ; esses foram então usados para criar um modelo em escala 1:33 usando uma impressora 3D. Depois de derivar o procedimento de montagem de um trabalho mais detalhado, a verificação foi conduzida usando uma maquete em escala real.

Hayashi diz que a equipe conduziu uma verificação meticulosa e experimentação antes do início da construção para garantir um nível de precisão que permitiria, por exemplo, que os trabalhadores pudessem chegar aos locais onde os parafusos precisavam ser apertados. “Uma vez que fomos capazes de criar um modelo altamente preciso a partir dos dados, pudemos estabelecer rapidamente várias facetas do processo de construção do painel CLT – como o encaixe das juntas do painel, procedimentos de montagem e confirmação da facilidade de trabalho – a partir de da fase de estudo inicial até a finalização ”, diz ele.

Um total de 128 painéis CLT foram usados para construir a cobertura. Como o telhado é inclinado, os painéis tiveram que ser montados em diagonal, exigindo uma precisão de fabricação de 2 mm ou menos. Isso também tornou a determinação de relacionamentos espaciais e o gerenciamento de dados extremamente complexos. Eles mediram com uma estação total e processaram os dados com um sistema 3D de levantamento de construção. Os dados de coordenadas das medições podem ser calculados instantaneamente usando o Autodesk Dynamo , reduzindo as horas de trabalho em 80% em comparação com o cálculo manual e garantindo a precisão do processo de montagem.

A análise de temperatura foi realizada para as áreas ao redor dos painéis CLT, que tendem a reter o calor; simulações verificam a qualidade do ar no espaço aberto.

Durante a montagem da cobertura de madeira, os painéis CLT foram sustentados por suportes colocados abaixo deles. O processo de jacking-down para remover esta estrutura temporária foi analisado usando BIM antes da implementação. “Ao remover a capacidade de carga de um suporte, se a carga de peso ficar concentrada em um único ponto, os painéis CLT podem ser danificados”, diz Hayashi.

“Fizemos um estudo de caso com análise de otimização de suportes para determinar como a ordem de retirada mudaria a distribuição de peso. Também analisamos as proporções das cargas sendo deslocadas, o que realmente validou nossa abordagem digital para esse problema. ”

Armada com esses resultados de validação – um gêmeo digital do local de trabalho real – a equipe executou o levantamento sem problemas e o trabalho pôde ser concluído dentro das tolerâncias do projeto estrutural.

Hayashi afirma que esta tarefa foi uma das maiores preocupações do cliente desde o início: “A análise digital ajudou-nos a aliviar as preocupações do cliente e a construir a sua confiança no nosso processo. Foi uma situação ganha-ganha. ”

BIM ajuda a construção, fornecendo comunicação em 3D

Para este projeto, o formato 3D dos dados BIM possibilitou a comunicação que levou à construção de consenso e compartilhamento de informações. “Nossa empresa tem vários departamentos de suporte técnico, incluindo laboratórios de pesquisa de tecnologia”, diz Hayashi. “Ao longo deste projeto, esses departamentos usaram dados BIM para discutir medidas e coordenar uma abordagem de toda a empresa para lidar com tarefas de construção difíceis.”

A equipe poderia então usar dados BIM que refletissem sua abordagem para desenvolver planos detalhados com designers, fabricantes e pessoal local. “Também acho que o uso de modelos BIM ajudou a construir consenso com o cliente – e como pudemos compartilhá-lo com os trabalhadores no local, isso levou a um alto padrão de qualidade em todo o processo de construção”, diz Hayashi.

A equipe usou dispositivos portáteis para compartilhar dados durante o processo de construção. O Autodesk BIM 360 ajudou a equipe a trazer dados BIM para o campo para confirmar contornos de projeto e outras informações. Eles puderam confirmar os procedimentos de trabalho e processos de junção com os trabalhadores no local. “Também poderíamos usar os modelos BIM para rastrear o andamento do trabalho no local e usar dispositivos de ICT [tecnologia da informação e comunicação] para realizar tarefas relacionadas ao trabalho”, diz Hayashi.

Por meio dessa coordenação, todos os envolvidos na obra trouxeram para o canteiro o mesmo conjunto de dados pactuados, compararam com a obra em andamento e confirmaram a consistência do processo de gestão da obra. “Também fomos capazes de aplicar os principais aspectos de nossa abordagem de artesanato, que chamamos de QCDSE – ou qualidade, custo, entrega, segurança e meio ambiente – em um escopo mais amplo do que antes”, diz Hayashi.

Hayashi diz que a satisfação do cliente, o aumento da produtividade e a consciência ambiental são metas para tudo o que sua equipe faz. “Para levar isso para o próximo nível, uma comunicação mais profunda usando BIM e uma presença aprimorada no local nos permitiu fornecer um novo valor aos nossos clientes”, diz ele. “Isto concretiza a missão da nossa empresa, nomeadamente ajudar os sonhos das pessoas a tornarem-se realidade, proporcionando-lhes ambientes seguros e confortáveis. Olhando para o futuro, este é apenas um de uma longa linha de projetos que ajudarão a atingir esse objetivo. ”

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Como a interoperabilidade está revolucionando o trabalho colaborativo?

Já imaginou engenheiros, arquitetos, construtores e gerentes de obra trabalhando juntos num cenário colaborativo e integrado? Um pouco utópico? Talvez…

Talvez seja um mundo onde todos os softwares se comunicam, independentemente da empresa que o vende. Talvez seja um mundo onde ninguém precise remodelar e duplicar o trabalho em um projeto porque há um fluxo contínuo de informações transmitido de disciplina para disciplina.

Ou talvez seja um mundo onde todos os colaboradores possam trabalhar juntos em um ambiente de dados comum e acessar as informações importantes de que precisam, quando e onde precisam.

Boas notícias: este mundo melhor – alimentado pela interoperabilidade de dados – está próximo. É a experimentação, solução de problemas e agilidade técnica de profissionais e equipes de arquitetura, engenharia e construção (AEC) para adaptar ferramentas de software e modelos de negócios aos desafios únicos de projetar e fazer que impulsionam este setor.

Assim como o crédito é devido aos inovadores de AEC, o crédito também é devido a muitas empresas, organizações, grupos da indústria e contribuintes individuais que documentaram suas APIs, disponibilizaram suas bases de código de código aberto, mantiveram sua posição em debates sobre padrões e se mobilizaram em torno do slogan coletivo de um BIM (Building Information Modeling) melhor para todos.

O que me entusiasma agora, ao ver as ideias das pessoas se lançarem, crescerem e amadurecerem, é o surgimento de um ecossistema de tecnologia de AEC mais dinâmico, personalizado e voltado para o cliente. E com isso, uma questão se cresce mais do que qualquer outra: como todos vão jogar bem juntos neste cenário de aplicações heterogêneas?

O desafio da interoperabilidade de dados

A indústria sabe tudo e nada sobre o desafio da interoperabilidade de dados. Todos os dias, fluxos de trabalho interrompidos atrapalham a colaboração com parceiros e forçam o retrabalho e soluções alternativas que estreitam as margens e levam à frustração e fadiga do BIM.

É evidente no resultado final: uma análise da McKinsey de 2016 relatou que os projetos de construção estão normalmente até 20% atrasados e 80% acima do orçamento (PDF, p. 18). As diferentes partes interessadas que entregam o projeto compartilham essas perdas, masos Proprietários suportar desproporcionalmente o fardo.

Enquanto isso, um estudo de 2018 (PDF, p. 7) pelo FMI e uma empresa do portfólio da Autodesk (PlanGrid) analisou a digitalização no setor de construção e descobriu que 52% do retrabalho é causado por dados deficientes e falta de comunicação, custando cerca de US $ 31,3 bilhões em 2018 apenas para empresas nos Estados Unidos. O relatório também revelou (p. 12) que, em uma semana média, os funcionários da construção passam mais de 14 horas – cerca de 35% do seu tempo – procurando dados ou informações do projeto, mitigando erros, gerenciando retrabalho e lidando com a resolução de conflitos.

Por todas as causas da interoperabilidade inadequada – formatos de dados proprietários, padrões contestados ou simples dívida técnica – a indústria está apenas começando a compreender os custos. É importante entrar no contexto do desenvolvimento de software porque, como es escritórios de engenharia e arquitetura incubam e avaliam suas próprias ferramentas especializadas, a capacidade de aproveitar a oportunidade de mercado é essencial para avaliar a aposta.

Em outras palavras, se você é uma empresa de arquitetura que busca apostar no desenvolvimento de software interno, é bom saber o quanto você pode ganhar – seja em seus próprios projetos ou comercialmente no mercado.

A oportunidade de interoperabilidade de dados

A Autodesk fez algumas apostas nos últimos 39 anos em novas tecnologias vinculadas à interoperabilidade. Apostamos no AutoCAD como uma ferramenta CAD que pode ser executada em qualquer plataforma de hardware. Apostamos em DXF e formatos de arquivo abertos. Apostamos na International Alliance for Interoperability. Apostamos em Dynamo e o impacto democratizador da programação visual intuitiva, apoiada por uma ética de desenvolvedor e uma comunidade de código aberto. Apostaram nas APIs antes que a computação em nuvem as tornasse comuns. Apostaram em parcerias – ESRI, Bentley, Schneider Electric, Trimble, para citar apenas algumas – onde a competição e a cooperação podem prosperar.

Hoje, há apostas importantes para a indústria de AEC fazer na interoperabilidade – ou seja, padrões de dados abertos, ambientes de dados comuns e APIs e computação em nuvem.

Com os padrões de dados abertos, as equipes de projeto precisam de uma linguagem de dados comum para criar interoperabilidade em todos os aspectos de um projeto. É como uma língua estrangeira: falo francês e você fala espanhol. Talvez tenhamos algumas coisas em comum, mas como nos comunicamos?

Uma indústria-consórcio chamado buildingSMART International tem trabalhado para desenvolver e promover essa linguagem aberta para dados AEC por meio do IFC. A referência baseada em arquivos e a troca de dados são uma realidade para a colaboração multidisciplinar, e o papel de uma parte neutra como a buildingSMART para arbitrar debates sobre padrões e pressionar por um acordo e adoção mais amplos torna-se mais pronunciado em um ecossistema lotado.

A Autodesk vem trabalhando com buildingSMART como parte de seu Conselho Consultivo Estratégico para se alinhar a um roteiro técnico de interoperabilidade que, eventualmente, vai além dos arquivos e vai para a nuvem.

Outro ponto de consenso em todo o setor é a necessidade de ambientes de dados comuns. Dada a natureza dispersa das equipes de projeto globais, as empresas de AEC precisam de plataformas de colaboração nativas da nuvem, especialmente durante a interrupção prolongada dos negócios normalmente devido à pandemia COVID-19.

A tecnologia de nuvem é particularmente importante porque um edifício em grande escala ou projeto de infraestrutura pode envolver centenas, senão milhares de empresas, e a nuvem permite acesso a qualquer hora / em qualquer lugar e a capacidade de escalar rapidamente para todas as partes interessadas.

Desde o seu início, o BIM forneceu um modelo central coordenado que todas as partes interessadas podem compartilhar, mas ao mover o BIM para a nuvem, os profissionais de AEC podem dar aos seus parceiros acesso às informações de que precisam para fazer seus trabalhos – sempre atualizados e acessíveis em formatos específicos.

A expansão de 2017 do aeroporto internacional em Oslo, Noruega, serve como um exemplo de padrões de interoperabilidade desempenhando um papel essencial em um projeto. O proprietário, Avinor AS, determinou o uso de BIM para todas as partes interessadas do projeto e exigiu que os resultados do projeto fossem entregues em IFC, que incluía centenas de modelos específicos de disciplinas e mais de 2 milhões de objetos exclusivos (portas, paredes, sprinklers, luminárias e mais).

A decisão reduziu a necessidade de processos de conversão manual no projeto e eliminou milhares de horas de trabalho durante o curso do projeto – e por sua vez tornou o proprietário feliz.

Dados interoperáveis, não arquivos

Os arquivos IFC interoperáveis têm causado um grande impacto nos projetos, mas organizações como a buildingSMART acreditam que o futuro da colaboração AEC não envolve apenas arquivos. Os arquivos são uma forma grosseira de transferir informações, mas o mais importante é a capacidade de transferir dados granulares necessários para um determinado fluxo de trabalho ou resultado. As APIs de dados permitirão que os profissionais se concentrem em seu fluxo de trabalho específico e apenas nos dados necessários para atingir o resultado pretendido. Isso cria fluxos de trabalho mais seguros e leves.

APIs baseadas em nuvem em plataformas de desenvolvedor (como Autodesk) permitem que as pessoas criem aplicativos que aumentem e integrem dados de projeto e engenharia, conectem sistemas de software existentes e criem novos fluxos de trabalho que os ajudem a trabalhar melhor e mais rápido. E as APIs podem aliviar os problemas de desempenho que vêm com a troca de dados entre modelos cada vez maiores.

Por exemplo, no passado, era difícil conseguir que uma solução de projeto mecânico se comunicasse com uma solução de projeto arquitetônico. Essa abordagem baseada em dados e API torna essa troca muito mais fácil. Imagine, por exemplo, que você precisa acessar dados de projeto para um sistema HVAC que precisa ser colocado no topo de um grande prédio de apartamentos. A abordagem da API permite que você traga apenas os dados granulares, em vez de um arquivo monolítico inteiro.

A granularidade é um princípio importante aqui. Ao quebrar arquivos monolíticos, você pode acelerar a transferência de dados ao mesmo tempo em que protege sua propriedade intelectual. Para especificar o tipo de sistema HVAC para o topo daquele prédio de apartamentos, você não precisa do mesmo nível de informações necessárias para fabricar o sistema.

Em vez disso, você precisa combinar informações de código de construção, requisitos de conforto do inquilino e quaisquer metas de sustentabilidade ambiental para o projeto. Esses fatores definirão a escala e o tipo de sistema necessário. Essas informações permitirão que você obtenha a unidade de tamanho precisa e determine se ela caberá no topo do edifício.

Ao fornecer geometria e metadados para dar suporte a esses fluxos de trabalho – muitas vezes chamados de conteúdo pronto para BIM – o fabricante de HVAC pode aumentar as chances de seu equipamento ser especificado antecipadamente, a empresa de arquitetura pode ter certeza de que atenderá às metas operacionais do cliente e o proprietário evita pagando por retrabalho caro.

Juntos

A interoperabilidade de dados é importante e revolucionária para todos os envolvidos, do arquiteto ao proprietário. Além das melhorias óbvias em eficiência e produtividade, possibilitadas por meio de uma linguagem de dados comum e troca de dados contínua, a interoperabilidade capacita a indústria de AEC a trabalhar em conjunto para o bem comum.

A realidade é que, mais do que nunca, a indústria de AEC precisa enfrentar e resolver problemas de escala sem precedentes provocados por questões como mudanças climáticas, urbanização e até pandemias futuras. Mas, trabalhando em conjunto de forma mais colaborativa, a indústria de AEC estará mais bem preparada para arregaçar as mangas – e chegar um pouco mais perto dessa utopia de colaboração.

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BIM em 2022: O que esperar dessa revolução?

No ano passado, muitas indústrias experimentaram interrupções sem precedentes devido aos novos desafios e incertezas trazidos pela pandemia. Na construção, isso significou uma pausa nos projetos em andamento, o adiamento das datas de início de novos projetos e a paralisação do progresso em torno da evolução digital de algumas práticas de construção.

À medida que os esforços voltam a se concentrar neste ano, é importante entender como o panorama da modelagem de informações de construção (BIM) irá evoluir a partir de 2022. Construído em torno de padrões abertos impulsionados pela buildingSMART, as organizações precisarão incorporar essas mudanças em seus negócios para ajudar no progresso da indústria de construção.

Para que o BIM avance, a indústria da construção deve primeiro abordar quatro áreas principais que serão importantes para uma transição bem-sucedida: o ambiente de dados comum (CDE); relevância e qualidade dos dados; a adoção de gêmeos digitais; e melhorias para mais padronização e abertura do setor.

O CDE e a única fonte da verdade

Muitos profissionais da indústria de engenharia e construção ainda acreditam que o BIM tem tudo a ver com modelagem 3D para as equipes de projeto e construção, mas esta é apenas uma pequena parte da história. O BIM em sua essência trata de todos os dados relacionados e não apenas da geometria.

Uma implementação de BIM bem-sucedida deve se estender a todas as partes interessadas de um projeto, unificando todas as equipes envolvidas em todo o ciclo de vida do projeto. No entanto, devido à natureza fragmentada do processo de design e construção, que pode incluir centenas ou até milhares de membros da equipe, isso pode ser difícil. Essa fragmentação e seu impacto ao longo de um projeto podem custar caro em termos de tempo e dinheiro e podem ser ampliados à medida que os projetos ficam maiores e mais complicados. Isso também pode acontecer devido a lacunas na educação, falta de processos ponta a ponta e ferramentas adequadas.

Para unificar essas partes interessadas e processos, as equipes de projeto exigem uma única fonte de verdade – um verdadeiro CDE. Profissionais de engenharia e construção contam com o BIM trabalhando dentro de um CDE para trazer maior controle e eficiência aos projetos.

Um CDE é uma plataforma única usada para coletar, gerenciar e disseminar as informações necessárias para todas as etapas, equipes e ferramentas do projeto. Inclui o modelo gráfico e dados não gráficos para toda a equipe do projeto. O CDE garante uma trilha de auditoria robusta que facilita o gerenciamento de processos de ponta a ponta e evita duplicação e erros. Um verdadeiro CDE, devido à sua abertura e integração com outras soluções, ajuda a conectar os dados em vez de bloqueá-los em um único sistema. Ele fornece uma plataforma para que os membros da equipe registrem, distribuam e resolvam alterações a um custo muito mais baixo.

Um verdadeiro CDE tem três pilares:
  • Simplicidade: para facilitar a adoção, um CDE deve garantir uma experiência do usuário intuitiva e simples.
  • Confiabilidade: pode ser definido como patrimônio universal quando aplicado a plataformas de colaboração de projeto. Todas as partes interessadas têm controle sobre seus dados e nenhuma parte interessada tem vantagem sobre outra.
  • Segurança: devido às informações confidenciais que eles contêm e gerenciam, um CDE deve usar protocolos de segurança rigorosos para garantir que todos os dados das partes interessadas permaneçam protegidos contra ameaças. Os usuários do projeto devem ter acesso seguro com suporte de verificação em duas etapas e Security Assertion Markup Language (SAML) para integração com provedores de login único (SSO).
A revolução na relevância dos dados

As indústrias como um todo costumam estar muito focadas na digitalização simplesmente para se tornarem digitais. O setor de construção deve se concentrar no que pode fazer de forma realista com as informações que coleta, em vez de pedir às equipes de projeto que compartilhem todos os dados de um projeto. Eles devem priorizar quais dados são mais relevantes e benéficos para casos de uso específicos. Isso requer uma compreensão mais holística do valor da coleta de dados e do estabelecimento de incentivos adequados.

A promessa de insights baseados em dados de aprendizado de máquina (Machine Learning) e inteligência artificial (AI) pode ser empolgante, mas primeiro uma organização deve identificar os benefícios potenciais para um projeto com mais detalhes. Esta será uma fase de transição volátil, uma jornada, conforme algumas organizações progridem, enquanto outras levam mais tempo para peneirar os dados e navegar no cenário fragmentado da tecnologia.

Essa abordagem baseada na relevância será a chave para o uso de informações digitais para executar funções importantes de redução de custos, como estimativa de custos automatizada e benchmarking, e se tornará um ponto focal para o uso de BIM.

Abraçando gêmeos digitais

O foco na digitalização expandirá como a indústria está trabalhando atualmente com BIM, CDEs e gêmeos digitais. Mas o que exatamente é um gêmeo digital e como isso afeta a indústria de ativos construídos? Em um nível básico, um gêmeo digital é simplesmente uma representação digital (um espelho ou réplica) de uma coisa física (por exemplo, um ativo, um processo, um sistema, etc.). Para a indústria da construção, os gêmeos digitais podem desempenhar um papel profundo em como os proprietários gerenciam os ativos construídos, como os consumidores interagem com essas estruturas.

A compreensão dos gêmeos digitais evoluiu. Hoje, a conexão bidirecional entre o ativo digital e físico é fundamental. O custo da tecnologia de sensor foi reduzido e as soluções de IoT podem ser facilmente implantadas para que objetos regulares em um edifício possam agora se tornar objetos de construção inteligentes (SCO), compartilhando dados com o gêmeo digital.

Os gêmeos digitais se tornarão muito mais prevalentes nos próximos anos, mas o BIM – em um contexto 3D – sozinho não é suficiente para desenvolver um gêmeo digital. Com a introdução de uma simulação 4D, um processo que sincroniza os dados e a geometria de um projeto com o cronograma do projeto, isso fornecerá o contexto e a cronologia necessários para criar um verdadeiro gêmeo digital. Isso permitirá que todos os stakeholders visualizem a fase de construção em um ambiente virtual, ampliando o processo BIM tradicional como o conhecemos.

Um ingrediente chave dessa abordagem será maior qualidade de dados e o futuro trará avanços para melhorar a qualidade dos dados que capturamos, armazenamos, compartilhamos e analisamos. O sucesso dos gêmeos digitais depende disso e exigirá uma colaboração mais próxima de duas categorias de soluções e plataformas:

Aqueles que se concentram em operações, manutenção, gestão de ativos e gestão de instalações – Asset Information Management (AIMS) e aqueles focados em soluções de arquitetura, engenharia e construção (AEC) – PIMS.

Esta união para oferecer suporte a uma qualidade mais alta fará com que as plataformas modernas aumentem a qualidade dos dados que passam por seus sistemas. A tradução dos requisitos de informações de troca (EIR) de um documento pobre em conjuntos de regras legíveis por máquina está progredindo. Iniciativas recentes como o uso de IDS (especificações de dados de informações) estão abordando isso de maneiras mais pragmáticas.

Os conjuntos de regras podem ser aplicados em ferramentas de autoria, mas também em CDEs por meio do uso de filtros durante o upload de dados. Essa tecnologia também pode aplicar regras aos dados que foram capturados, adicionando critérios ao cronograma e ao zoneamento dos dados e realizando verificações de consistência mais frequentes. Podemos até esperar a detecção e resolução de conflitos em projetos de construção com o BIM em um ambiente de nuvem.

Melhorando a padronização e a abertura

À medida que a indústria da construção trabalha para avançar no uso do BIM, vimos um progresso significativo tanto nos padrões quanto na abertura, impulsionado pelos principais líderes da indústria e facilitado pela buildingSMART. Houve muitos desenvolvimentos no ano passado para progredir na padronização de informações em toda a indústria, embora esses esforços variem entre as geografias. A próxima etapa será passar para o “estágio de atividade”, onde as atividades ou protótipos de gêmeos digitais serão mais amplamente definidos.

Industry Foundation Classes (IFC), abordando como os dados de construção e gerenciamento de instalações em vários aplicativos são compartilhados e trocados, ajuda a fornecer várias melhorias sobre como os gêmeos digitais podem ser definidos em sua versão mais recente, incluindo:

Capacidade de especificação aprimorada com novos recursos geométricos, paramétricos e outros.

Novos fluxos de trabalho BIM, incluindo trocas de modelos 4D e 5D, bibliotecas de produtos, interoperabilidade de sistema de informação geográfica (GIS), simulações térmicas aprimoradas e avaliações de sustentabilidade.

Maior legibilidade e facilidade de acesso aos documentos.
Extensão do IFC à infraestrutura e outras partes do ambiente construído.

Outro novo padrão, BIM Collaboration Format (BCF), permite que diferentes aplicativos de modelagem comuniquem problemas baseados em modelos uns com os outros, aproveitando os modelos IFC previamente compartilhados entre os colaboradores do projeto.

Isso pode ser realizado perfeitamente por meio de APIs por um serviço RESTful que conecta plataformas de software diretamente a um hub de comunicação de servidor BCF de terceiros dedicado ou tradicionalmente por meio de uma troca de arquivos entre plataformas de software (importação e exportação de arquivos). Há uma série de casos de uso ao longo do ciclo de vida do ativo que podem se beneficiar de fluxos de trabalho habilitados para BCF:

Fase de projeto: Documentação de itens de garantia de qualidade e verificação de qualidade de BIMs, identificando problemas de coordenação de design (ou seja, detecção de conflito) entre BIMs de domínio e anotando opções de design, substituições de objetos, solicitações de mudança e seleções de materiais.

Fase de aquisição: itens de coordenação de licitação e esclarecimentos e informações de custo e fornecedor para objetos, montagens e sistemas.

Fase de construção: garantia de qualidade e registros de verificação de qualidade de instalações em relação aos BIMs, rastreando a disponibilidade de itens e materiais, e coordenando substituições e coletando informações de última hora para entrega ao proprietário / operador.

Haverá um foco contínuo nas áreas de implantação, transparência e previsibilidade nos processos de padronização. Com orçamentos de obras provavelmente mais apertados, os benefícios da metodologia BIM – como redução de custos, melhorias de qualidade e otimização de processos e recursos – irão direcionar mais um foco no BIM, na digitalização de todo o processo para outras áreas, incluindo melhores funções de projeto, operações e manutenção.

Também veremos mais interoperabilidade entre diferentes produtos de software, para que o BIM possa se tornar mais aberto à transferência e acessibilidade de dados, por exemplo, por meio da API openCDE. Os padrões de dados não proprietários perderão a ênfase dos proprietários de ativos e órgãos reguladores, que veem os dados abertos como uma solução preferida para o futuro.

A indústria da construção verá um impulso crescente para um ambiente BIM mais aberto e acessível com base em padrões acordados pela indústria, com um foco maior na relevância e qualidade dos dados. Essas mudanças devem levar a uma adoção mais ampla do BIM entre as equipes de projeto, abrindo caminho para um maior uso de gêmeos digitais.

Tempos emocionantes à nossa frente!