چرا BIM بر معماری آینده تسلط خواهد داشت؟

چرا BIM (Building Information Modeling) بر معماری آینده تسلط خواهد داشت؟

سفری به آینده صنعت ساخت و ساز

نویسنده : دانیال سلیانچی کارشناس ارشد معماری

تمدن بشری مسیری طولانی را در ساخت و ساز بناها طی کرده است. از زندگی بدوی گرفته تا صعود چند صد متری از سطح زمین. به خصوص در دو دهه اخیر بی نظیر است. از نظر «سرعت تحولات» ، این امر با نگاهی به ساختارهای مدرن با امکانات عظیم دیجیتال مشهود است.

مدل سازی اطلاعات ساختمان (Building Information Modeling) یا به اختصار بیم (BIM) ، روند طراحی ای هوشمند بر پایه ی مدل سه بعدی بوده که به کل چرخه ی عمر ساخت، ارزش های کیفی و داده اضافه می نماید. مدل سازی اطلاعات ساختمان به دست اندرکاران معماری، مهندسی و ساخت و ساز کمک می نماید تا به هدفی واحد در پروژه های ساختمانی و یا ساختاری دست پیدا کنند. مدل سازی اطلاعات ساختمان نوع جدیدی از کار طراحی را امکان پذیر می سازد: ایجاد طراحی به وسیله ی عناصر هوشمند. بدون در نظر گرفتن اینکه طراحی چند بار یا به وسیله ی چه کسی تغییر می کند، تمامی داده ها ثابت، هماهنگ و صحیح و سالم نزد هر یک از دست اندرکاران باقی می ماند. . اما به راستی مدل سازی اطلاعات ساختمان می تواند در خدمت طراحی داخلی و نیز نحوه ی نازک کاری، اتصلات و دیتیل ها و یراق آلات، احتیاجات هر فضا و همچنین جدول های مبلمان قرار گیرد؟ برای طراحان داخلی وهمچنین معماران، مدل سازی اطلاعات ساختمان ابزاری قدرتمند برای اندیشه و ارتباط با دیزاین و همچنین خصیصه ای مهم و تاثیرگذار و عاملی رقابتی در حرفه ی طراحی داخلی می باشد. این تحقیق به روش تحلیلی – توصیفی صورت می پذیرد و نیز روش گردآوری اطلاعات به صورت کتابخانه ای می باشد. قصد از انجام این تحقیق، بررسی و تحلیل روش مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) و نیز نحوه ی ارتباط آن با معماری داخلی می باشد. با هدف اینکه تاثیرات آن مشخص شده و در نهایت، تاثیر استفاده از این سیستم به عنوان نوعی نگرش نوین در حرفه ی معماری داخلی و دکوراسیون، معین گشته و معماران داخلی و اهالی حرفه ی دکوراسیون به استفاده از این سیستم نوین و کارآمد ترغیب شوند.

BIM دقیقاً چیست؟

فرایند BIM باید بتواند خصوصیات فیزیکی و ذاتی ساختمان را به عنوان یک مدل شی گرا نشان دهد. علاوه بر این بیشتر نرم افزار های BIM دارای موتور رندر و یک محیط برنامه نویسی برای ایجاد اجزای مدل است. کاربر می تواند مدل را در نماهای سه بعدی و همچنین دو بعدی ، مشاهده و با آن تعامل کند. همزمان با توسعه مدل ، سایر نقشه های موجود در پروژه نیز به صورت هماهنگ تنظیم می شوند.

این پیشرفت به نیازی در صنعت معماری پاسخ داد که بتواند نقشه ها را در مقیاس های مختلف و هماهنگ با هم انجام دهد. ساعات لازم برای رسم نقشه در ایالات متحده از سال ۱۹۶۴ به طور پیوسته کاهش یافته است. بهبود بهره وری و فناوری رایانه ای که حاصل BIM است، به این روند سرعت بخشیده است.

دهه 1970: ابزاری برای انقلابی سازی در معماری

فناوری های پشت BIM بیش از 50 سال ، به موازات تحقیقات علوم کامپیوتر ، در حال پیشرفت هستند. دهه های 1970 و 1980 دهه های پیشرفت در محاسبات و توسعه نرم افزار بوده است. از این رو تعجبی ندارد که در این سالها تاریخچه BIM آغاز شده است.

در سال 1975 ، پروفسور آمریكایی چارلز ام. ایستمن مقاله ای را با عنوان “استفاده از رایانه به جای طراحی در طراحی” منتشر كرد. پروفسور ایستمن استدلال کرد که داشتن ابزاری که اطلاعات مربوط به نقشه ها ، نماها ، چشم اندازها و بخش ها در یک سند ترکیب شوند ، چقدر انقلابی است. و یک تغییر همه چیز را تغییر می دهد.

امروزه تکنولوژی بیم BIM) ) در بسیاری از کشور های پیشرفته جهان به عنوان یک راه حل و روش نوین و نوظهور جهت کمک به بالا بردن دقت ، فهم و سرعت در چرخه ساخت یک بنا (Life Cycle)اعم از مطالعات اولیه ، طراحی ، ساخت و بهره برداری و حتی تخریب انواع ساختمان ها و بناها کاربرد بسیار زیادی پیدا کرده است.

تجسم مدل

از ریشه های رابط گرافیکی SAGE و برنامه Sketchpad در سال ۱۹۶۳ ، برنامه های مدل سازی بر اساس نمایش محاسباتی هندسه ظاهر شدند. دو روش اصلی نمایش و ضبط اطلاعات که در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ ظاهر شد ، هندسه توپر سازنده (CSG) و نمایش مرز (brep) بود. سیستم CSG از یک سری اشکال ابتدایی استفاده می کند که می تواند توپر یا خالی باشد ، به طوری که اشکال می توانند با هم ترکیب شوند و با هم تلاقی کنند ، از هم کم شده یا ترکیب شوند و شکل های پیچیده تری ایجاد کنند. این پیشرفت به ویژه در بازنمایی معماری بسیار مهم بود زیرا از روشهای متداول در طراحی (پنجره ها ، درها) است.

چالش دیگری که ایجاد شد این بود که معماران به روشی نیاز داشتند که به کامپیوتر بگویند چه کاری انجام دهد. توسعه قلم های سبک و سایر فناوری های جدید، از جمله پاسخ های این چالش بود.

از آنجايي كه كار ابزار BIM از همان مراحل ابتدايي پروژه آغاز ميشود، ‌در بهينه سازي طرح و كاهش هزينه ها بسيار مفيد است. اين مرحله از پروژه حياتي ترين و موثرترين زمان براي دستيابي به اهداف پروژه است؛ زيرا با گذشت زمان و پيشرفت طرح، ‌هرگونه اصلاح و يا تغيير در طرح سبب افزايش هزينه و زمان شده و ريسك بيشتري را به پروژه تحميل خواهد كرد.

مهمترین ویژگی BIM همکاری و هماهنگی تمام گروه های کاری ذی‌نفع و مرتبط با پروژه است.

BIM از بروز چه مشكلاتي جلوگيري ميكند؟

دوباره كاري ها، ‌تداخلات،‌ هدررفت مصالح،‌ ضايعات در كار، ‌اتلاف زمان و هزينه، ‌از جمله مشكلاتي هستند كه در روند ساخت و ساز امروز زياد به چشم ميخورند. تكنولوژي مدلسازي اطلاعات ساختمان به كمك نرم افزارهاي مبتني بر BIM موثرترين روش براي حل و فصل مشكلات يادشده مي باشد.

مهمترین کاربردها و توانمندی های مدلسازی اطلاعات ساختمان در چرخه حیات پروژه:

کمک در برنامه ریزی اولیه پروژه

طراحی حجمی و کانسپت های معمارانه
تهیه جزئیات اجرایی
شناسایی تداخلات و برخوردها
آنالیز و محاسبات سازه، انرژی و تاسیسات
مستندسازی اسناد و مدارک بصورت یکپارچه
ارائه دقیق مقادیر، زنجیره تامین مصالح و تجهیزات پروژه
مدیریت ساخت و شبیه سازی مدل زمان، هزینه ساخت
مدیریت بهره برداری و نگهداری ساختمان، بازسازی ها
کاربرد در تخریب پروژه

فناوری BIM در ایران

آنچه كه در حال حاضر در كشور ما به نام BIM در جريان است و در برخي از پروژه هاي بزرگ نيز در حال انجام است صرفا همان مدلسازي سه بعدي و نهايتا پيدا كردن تداخلات و برخوردها مي باشد. البته اين تازه شروع كار است و مطمئنا تا چند سال آينده با پخته تر شدن اين بحث و همچنين برگزاري دوره هاي آموزشي در سطح حرفه اي و البته ورود دانش‌آموختگان مهندسي عمران گرایش مديريت ساخت به اين موضوع و تهيه و تدوين استاندارد ملي و بومي سازي اين فناوري،‌ BIM جزء جدایی‌ناپذیر تمامي پروژه ها خواهد شد.

فناوری BIM در دیگر کشورها

انگلستان: دولت انگلستان از سال 2016 استفاده از بيم را در پروژه هاي ساختماني اجباري كرده است كه همين امر سبب شده شركت هاي ساختماني در اين كشور در بهره گيري از بيم پيشرفته باشند.

كشورهاي شمال اروپا: از آنجا كه كشورهاي اين ناحيه همانند نروژ،‌ دانمارك، سوئد و فنلاند مركز فعاليت شركت هايي نظير تكلا هستند،‌ اين كشورها از اولين مناطقي بودند كه از شيوه طراحي مبتني بر مدلسازي استفاده كردند. از سوي دولت اين كشورها هيچ گاه اجباري به استفاده از BIM وضع نشد اما اين مفهوم در صنعت ساختمان آنها رشد قابل توجهي داشته است كه مهمترين دليل آن را ميتوان نياز شركت هاي ساختماني به يك فناوري پيشرفته تر نسبت به ترسيمات دو بعدي جهت طراحي و ساخت در اين منطقه دانست.

اسپانیا کمی عجیب است ، با توجه به اینکه در مقایسه با سایر کشورهای اروپا و سایر کشورهای جهان ، اجرای BIM نسبتاً ملایم بوده است. از سال ۲۰۱۸ ، این روش کار برای پروژه های عمومی بالای ۲ میلیون یورو اجباری بوده است. برنامه ریزی هایی برای پیشرفت به مرحله جدید انجام شده است ، اما با توجه به وضعیت فعلی بهداشت جهانی ، این برنامه ها کندتر از انتظار پیش رفته اند.

چين: يكي از مهمترين چشم اندازهاي مربوط به صنعت ساخت و ساز در برنامه پنج ساله توسعه اين كشور، ‌موضوع ساختمان هاي انرژي‌كارا مي باشد. اين مسئله براي كشور چين بسيار حائز اهميت است چرا كه اين كشور بزرگترين جمعيت جهان را دارد و تهديدي جدي متوجه منابع محدود و پايان‌پذير آن است. با اين وجود كشور چين با برخورد قاطعانه با بحث اسراف در زمينه انرژي براي ساختمان ها، به طور غير مستقيم صنعت ساختمان اين كشور را به سمت استفاده از فناوري هاي پيشرفته در اين صنعت نظير BIM هدايت ميكند.

آمریکای جنوبی : روش BIM تا حدودی دیر وارد آمریکای جنوبی شد و به همین دلیل اجرای آن کمی دشوارتر شده است. با این وجود ، به لطف یادگیری سریع و نوآوری ، استقرار با سرعت بالایی در حال پیشرفت است.

کشورهایی مانند کلمبیا ، پرو و شیلی پیشتاز اجرای BIM هستند. کشورهایی مانند ونزوئلا ، اکوادور یا کاستاریکا یک پرونده جداگانه است. در آنجا ، اجرای این روش به همین سرعت انجام نمی شود و معرفی BIM در کشور دشوار بوده است.

در مورد اجرای BIM ، کشورهایی مانند آرژانتین ، برزیل یا مکزیک را می یابیم که در زمینه آموزش و ایجاد آگاهی سخت کار کرده اند ، اما تحول نسبتاً کندی را تجربه کرده اند.

استرالیا ، ایالات متحده و کانادا

آمریکا نمونه ای بارز از موفقیت BIM است. آنها پیشگام و خالق این روش هستند و به همین ترتیب از نظر اجرای BIM پیشرفته ترین کشور هستند . آنها تجربه سالها استفاده از این ابزارها را داشته و رهبران فعلی محسوب می شوند. کانادا ، در حالی که از ایالات متحده عقب است ، به لطف نزدیک بودن به آن و داشتن ارتباطات شغلی عالی ، خیلی سریع در حال پیشرفت است .

برزیل : فعالیت های چند سال گذشته برزیل از جمله میزبانی رویدادهای بزرگ مانند جام جهانی FIFA در سال 2014 و بازی های المپیک 2016، موجب تقویت بازار ساخت و سازهای برزیل شده است. بسیاری از شرکت های بین المللی در برزیل در حال تبلیغ استفاده از BIM و تلاش برای اجرای آن در نقاط مختلف هستند.

کانادا : یکی از فعال ترین کشورها در زمینه اجرای سیستم های BIM از طریق انستیتوی BIM در کانادا (IBC) است که محل ساختمان buildingSMART Canada کانادا و شورای BIM کانادا (CanBIM) است که به طور فعال پروتکل ها، استانداردها، گواهینامه های حرفه ای را ایجاد می کند.

دبی : شهرداری دبی (DM) استفاده از ابزارهای BIM را برای بیشتر پروژه های در مقیاس بزرگ (ساختمان هایی با 40 طبقه یا بیشتر) مقرر کرده است. تصویب BIM در کلیه پروژه هایی که شامل طراحی های پیچیده معماری هستند ، اجباری است.

قطر : دولت پروتکل هایی را برای اجرای BIM شامل تعهدات خاص ، بدهی ها و محدودیت های مربوط به استفاده از مدل ها معرفی کرده است. پیشنهاد می شود این پروتکل ها توسط کلیه متخصصان صنعت برای اتخاذ روشهای خاص کار – مانند اتخاذ یک استاندارد نامگذاری پرونده رایج – مورد استفاده قرار گیرد. در تاریخ 9 – 10 مه 2017 در دوحه ، سومین نسخه سالانه Future Implementation BIM قطر در مورد پیشرفت های بیشتر در بخش AEC به بحث گذاشت.

هنگ کنگ : نقشه راه برای اجرای BIM در هنگ کنگ در سال 2014 با ساختن buildingSMART Hong Kong ، HKIBIM ، شورای صنعت ساخت و ساز (CIC) و چندین شرکت از بخش های مختلف تهیه شده است. اهداف آن بهینه سازی مدل BIM ، اطلاعات و گردش کار است.

هند : اجرای BIM در هند هنوز در مراحل اولیه خود است اما از پتانسیل بالایی برخوردار است. بازار ساخت و ساز در هند 140 میلیارد دلار با رشد پیش بینی شده تا سال 2020 به 620 میلیارد دلار ارزش دارد. بسیاری از شرکت های بزرگ ساختمانی از BIM در پروژه های بزرگ مانند هتل ها و فرودگاه ها استفاده می کنند ، اما اجرای مقیاس کوچک به دلیل کمبود کارشناسان و آموزش BIM متوقف شده است.

کره جنوبی : از سال 2016 ، استفاده از BIM برای پروژه های عمومی بیش از 50 میلیون دلار در کره جنوبی الزامی شد. وزارت زمین ، حمل و نقل و امور دریانوردی راهنمای ملی معماری BIM را در سال 2010 با هدف تنظیم استفاده از BIM در مدیریت عمومی و تولید استانداردهای سیستم BIM برای این بخش منتشر کرد. buildingSMART کره سازمانی است که استفاده از BIM را در بخش ساخت و ساز کره ترویج می کند.

سنگاپور : سنگاپور اجرای BIM را برای کلیه پروژه های مسکن عمومی اجباری کرده است. سازمان ساختمان و ساخت و ساز (BCA) نمایندگی مسئول صنعت ساخت کشور است. BCA در زمینه ابتکاراتی که باعث تسهیل در اجرای BIM برای مشاغل و متخصصان می شود ، از جمله تدوین دستورالعمل های مورد نیاز BIM و استانداردهای کتابخانه شیء ، با این صنعت همکاری کرده است. BCA در سال 2011 نقشه راه را برای اجرای BIM ایجاد کرد و با ترغیب دانشگاه ها به ارائه دوره های آموزش حرفه ای تمام وقت و پاره وقت BIM ، ابتکار عمل را برای کمک به افزایش استفاده از BIM در سراسر کشور انجام می دهد.

آنچه در آینده می آید

در حالی که نمونه های اولیه BIM بر روی عملکردهای آن به عنوان ابزاری با کمک رایانه (CAD) متمرکز بودند ، BIM در قرن بیست و یکم چیزی فراتر از یک نرم افزار طراحی است. در واقع ، جامعه ساختمان تازه شروع به حساب کردن مزایای بیشمار خود در مراحل ساخت غیر از طراحی ، مانند عملیات میدانی ، تحقیقات و حتی مدیریت تأسیسات کرده است.

انگلیس: رهبر جهانی در اجرای BIM :

انگلیس به لطف پشتیبانی دولت به یک رهبر جهانی در اجرای BIM تبدیل شده است. از آوریل 2016 ، کلیه پروژه های ساختمانی خریداری شده در انگلستان برای دستیابی به سطح BIM2 مورد نیاز است. امروزه ، BIM در پروژه های آزمایشی مانند وزارت دادگستری انگلیس در زندان کوکام وود در کنت مستقر شده است که در هزینه های سرمایه ای ، زمان تحویل پروژه و مصرف کربن کاهش قابل ملاحظه ای داشته است.

پرینت سه بعدی Printing D3

پدیده ‌های عصر جدید صنعت ساختمان پیشرفت در فناوری چاپ سه بعدی باعث شده است تا حرفه ای ها بتوانند عناصر دقیق مرتبط با طراحی ساختمان را در مدت زمان کوتاهی با حداقل اتلاف مواد ایجاد کنند. هنگام استفاده از فرآیندهای BIM ، چاپ سه بعدی می تواند در توسعه سریع نمونه های اولیه برای به اشتراک گذاری با چند ذینفع مرتبط با یک پروژه ساختمانی کمک کند. چاپ سه بعدی یک فرایند اساسی در فرآیند مدل سازی سه بعدی در BIM است. این محصول با قرار دادن لایه های نازک از مواد، تولید مدل D3 را از پرونده دیجیتال پوشش می دهد. با استفاده از این فناوری ، تیم ها می توانند با دیدن یک عنصر در فرم بدنی بهتر در پروژه های دیجیتال همکاری کنند. این کمک می کند تا با تجزیه و تحلیل یک ساختار از طریق نگاه و احساس آن ، پویایی ، عملکرد و کارآیی را درک کنند ، که در BIM امکان پذیر نبود. از آنجا که فن آوری چاپ سه بعدی در حال تحول است ، بیشتر و بیشتر متخصصان AEC شروع به جستجوی مزایای ذاتی استفاده از همان برای نتایج بهتر می کنند.