مدل‌ سازی اطلاعات ساختمان

مدل‌سازی اطلاعات ساخت به‌منظور مدیریت یکپارچه اطلاعات دیجیتالی آنها در طراحی، احداث، بهره‌برداری، نگهداشت و اتمام عمر ساخته شده است که به معماران و سازندگان بناها کمک می‌کند تا بتوانند اطلاعاتی دقیق و منظمی درخصوص اجزاء و قسمت‌های مختلف ساختمان خود داشته باشند. با ذخیره‌سازی اطلاعات در یک فضا و موقعیت مرکزی، دسترسی به آن‌ها آسان‌تر است و به راحتی می‌توان آن‌ها را به اشتراک گذاشت.
با مدل‌سازی اطلاعات ساختمان(BIM) این امکان ایجاد می‌شود که مدل‌های سه‌بعدی دقیق‌تری از اجزای پیش‌ساخته را در اختیار داشته باشیم. این مدل‌ها شامل تمام اطلاعات هندسی و فنی قطعات هستند که امکان بررسی دقیق ابعاد، رفع تداخلات احتمالی (Clash Detection) و هماهنگی بین اجزای مختلف پیش‌ساخته را پیش از تولید فراهم می‌کنند. در کل، BIM مستندسازی الگوها، کتابخانه‌های محتوا و مهم‌تر از همه، یک راهبُرد برای آموزش کارکنان (هم در خود نرم‌افزار و هم تغییرات در مدیریت و تأمین منابع پروژه که اغلب نادیده گرفته می‌شود یا در نظر گرفته نمی‌شود) تعیین می‌شود.

جایگاه BIM به عنوان زیرساخت الزامی برای صنعتی‌سازی
از BIM برای ایجاد محرک‌های واقعی کار استفاده می‌کنیم تا هم مالک و هم‌ تیم‌های مدیریتی بتوانند ببینند و احساس کنند که پروژه چگونه خواهد بود. این به مالک کمک می‌کند ببیند آیا چیزی وجود دارد که موجب اذیت و ناراحتی آن‌ها می‌شود تا بتوانند قبل از شروع کار آن را برطرف کنند. گزارشی از شرکت Autodesk نشان می‌دهد که BIM می‌تواند تا ۲۰ درصد بهره‌وری را در بین تیم‌های پروژه افزایش دهد و با اشتراک‌گذاری اطلاعات بین ذی‌نفعان مختلف، پروژه را آسان‌تر کند که می‌تواند به بهبود هماهنگی و کاهش مشکلات کمک کند و با کشف تداخلات، در زمان و منابع صرف شده برای رفع آنها صرفه‌جویی می‌کند.

خروجی‌های BIM در صنعتی‌سازی
کتابخانه‌های BIM نقشی اساسی در پیش‌ساختگی ساختمان ایفا و به طور قابل توجهی فرآیند را بهینه‌سازی می‌کنند و کارایی را ارتقا می‌دهند. کتابخانه‌های BIM مجموعه‌ای از فمیلی‌ها هستند که براساس نوع (دیوارها، درها و غیره) یا نوع پروژه (مسکونی، تجاری) طبقه‌بندی می‌شوند که پیش‌ساخته‌کنندگان می‌توانند از این کتابخانه‌ها برای دسترسی به اجزای استاندارد شده‌ای که با کدها و بهترین شیوه‌های صنعت مطابقت دارند، استفاده کرده یا کتابخانه‌ای از قطعات پیش‌ساخته استاندارد را ایجاد کنند. این فمیلی BIM درواقع، قالب‌های دیجیتالی از اجزای ساختمان مانند دیوارها، پنجره‌ها، درها، عناصر MEP (مکانیک، برق و لوله‌کشی) و غیره هستند. این فمیلی‌ها نه تنها شامل هندسه سه‌بعدی، بلکه شامل داده‌های تعبیه شده‌ای مانند خواص مواد، ابعاد و اطلاعات سازنده نیز هستند. این امر امکان ایجاد اجزای پیش‌ساخته با دقت و ثبات بالا را فراهم می‌کند (استانداردسازی محصول). همچنین می‌توانند به طور مستقیم به تولیدکنندگان متصل شوند؛ به این نحو که در داخل نرم‌افزار لینک شرکت‌هایی که محصولات تولید می‌کنند، قرار داده می‌شود و سپس محصولات و کاتالوگ‌های آنها به طور واقعی با ابعاد استاندارد استفاده می‌شود که این امر به فروش محصول از روی پایگاه داده شرکت کمک می‌کند که به عینی کردن کاتالوگ دیجیتالی می‌انجامد.
آبجکت‌های BIM پارامتریک هستند؛ به این معنا که خواص آنها را می‌توان به راحتی تغییر داد. به طورمثال، می‌توان یک فمیلی پنجره را برای اندازه‌ها، سبک‌ها و مواد مختلف پیکربندی کرد. این انعطاف‌پذیری آن را برای پیش‌ساختگی که در آن اجزا باید برای نیازهای خاص پروژه سفارشی شوند، مناسب و مطلوب می‌کند. همچنین طراحان می‌توانند به راحتی از این قطعات در مدل‌های سه‌بعدی خود استفاده کنند و همانند چیدن قطعات پازل، اجزای مختلف بنا را در کنار هم قرار دهند و یک مدل سه‌بعدی کامل از ساختمان را ارائه کنند. یکی دیگر از قابلیت‌های بسیار شگفت‌انگیز آن این است که در انجام این کار با به‌کارگیری برنامه‌نویسی و هوش مصنوعی، ارائه نقشه (پلان) اولیه به آن، اجزای مختلف بنا را در کنار هم قرار می‌دهد و به طور خودکار یک مدل سه‌بعدی کامل از ساختمان را ارائه می‌کند. استفاده از هوش مصنوعی به عنوان ابزاری تسهیل کننده در طراحی و محاسبه ساخت در مقایسه با روش های سنتی تر که در نرم‌افزارهای BIM به کار می‌رفتند، با سرعت و دقت به‌مراتب بالاتری عمل می‌کند که این موضوع، رضایت کارفرمایان را به دلیل کاهش زمان صرف شده و ارائه اطلاعات دقیق‌تر به دنبال خواهد داشت که موجب تسریع در روند طراحی، کاهش خطا و افزایش کیفیت در فرایند پیش‌ساخته سازی می‌شود و همچنین امکان متره و برآورد دقیق‌تری را نیز فراهم می‌کند.
مطالعه‌ای در موسسه Waste Reduction Action Program نشان داد که BIM می‌تواند ۵۰ تا ۷۰ درصد از ضایعات مصالح و همچنین به طور قابل توجهی اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد.
روند تولید سازه‌های پیش‌ساخته فلزی و بتنی رایج در دنیا را با استفاده از قابلیت‌های این نرم‌افزارها می‌توان بسیار ساده و کارآمدتر کرد؛ حتی در نرم‌افزار مدل‌سازی Revit، سربرگی مختص به این نوع سازه‌ها ایجاد شده که با خروجی‌های دقیق و استاندارد با جزئیات اجرایی، کار را برای تولیدکنندگان این قطعات بسیار راحت کرده است.
فمیلی‌ها، یکپارچه‌سازی فرایند طراحی و تولید را امکان‌پذیر می‌کنند و موجب می‌شود همکاری بین معماران، مهندسان و پیش‌ساخت کنندگان تسهیل شود. همه افراد درگیر می‌توانند با اجزای یکسان کار کنند و این امر انسجام را تضمین می‌کند و خطاها را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود فرایند پیش‌ساختگی بهینه شود و به شناسایی هرگونه تداخل قبل از شروع ساخت‌وساز کمک می‌کند و موجب بهبود گردش کار (تسهیل در اجرا و نصب) می‌شود. براساس اطلاعات به دست آمده در دانشگاه استنفورد، BIM می‌تواند تا ۶۰ درصد از تداخلات در طراحی را کاهش دهد که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در زمان و هزینه در طول ساخت‌وساز می‌شود.
با استفاده از خروجی‌های BIM، اطلاعات لازم برای ساخت قطعات پیش‌ساخته به طور مستقیم در اختیار تولیدکنندگان قرار می‌گیرد. نرم‌افزار BIM می‌تواند از داده‌های فمیلی‌ها برای خودکارسازی وظایفی مانند ایجاد لیست برش، سفارش مواد و دستورالعمل ساخت استفاده کند. این امر باعث می‌شود کار دستی کاهش یابد، خطاها به حداقل برسد و به طور کلی کارایی پیش‌ساختگی ارتقا یابد و می‌توان برای برنامه‌ریزی و ایجاد اجزای پیش‌ساخته در خارج از محل استفاده کرد که منجر به مونتاژ سریع‌تر در محل می‌شود و مدل‌سازی کتابخانه BIM خطاهای پرهزینه را در حین ساخت به حداقل می‌رساند. براساس مطالعه‌ای در موسسه جهانی مکنزی(McKinsey Global Institute)، صنعتی‌سازی می‌تواند تا ۴۰ درصد از زمان ساخت‌وساز را کاهش دهد و به برنامه‌ریزی و اجرای دقیق‌تر پروژه‌ها کمک کند و منجر به کاهش عدم قطعیت و ریسک شود و همچنین می‌تواند خطرها را در محل ساخت‌وساز کاهش دهد و منجر به محیط کاری ایمن‌تر شود. در کشور ما نیز تولیدکنندگان این نیاز را حس کرده‌اند و آگاه شده‌اند که برای رقابت در بازار آینده باید به این تکنولوژی روی آورند و از آن غافل نمانند.
از نمونه‌های دیگری از کاربردهای این سیستم می‌توان به ترکیب آن با GIS اشاره کرد. به این صورت که می‌توان تولیدکنندگان یا تامین کنندگانی را که در آن منطقه وجود دارند، بررسی و شناسایی کرد و با توجه به اطلاعات و موقعیت مکانی آن‌ها، تجزیه و تحلیل‌های لازم در مورد هزینه، زمان و انرژی انجام داد؛ این که قیمت محصول، هزینه حمل‌ونقل و زمان رسیدن محصول به کارگاه و حتی تاثیر آن در آلودگی محیط‌زیست چگونه خواهد بود و درنهایت این که محصول به چه صورت و با چه هزینه‌ای به کارگاه برسند، را بررسی و مقایسه کرد. این امر موجب می‌شود تولیدکننده‌هایی که مقرون به‌صرفه‌تر هستند، برای سازندگان مشخص شود و باعث می‌شود سهم چشم‌گیری در کاهش هزینه‌های انسانی و ماشینی داشته باشیم.
ساخت آرشیو کتابخانه‌های BIM باعث ایجاد حس رقابت‌پذیری و شرکت در مناقصه پروژه‌های بین‌المللی، الزام با توجه به اجرایی شدن آن در سطح ملی و همچنین توان انحصار و افزایش کیفیت صنف در صورت مشارکت در پایگاه داده ملی می‌شود. درنتیجه، در استفاده از روش‌های پیش‌ساخته و ساخت صنعتی طراحی برای ساخت و مونتاژ (DfMA) که یکی از مهمترین بخش‌های موثر در کاهش زمان و افزایش کیفیت و کاهش هزینه است، به‌منظور بهبود روند انجام طراحی برای ساخت و مونتاژ، کتابخانه و آبجکت‌های BIM می‌توانند کارآمد باشند. آینده صنعت ساخت‌وساز با تحولات بزرگی همراه خواهد بود. هوش مصنوعی، ابزارهایی مانند پرینتر سه‌بعدی و طراحی مولد، این صنعت را به سمت صنعتی شدن و دگرگونی عمیق سوق می‌دهند. گزارشی از مجمع جهانی اقتصاد پیش‌بینی می‌کند که با صنعتی شدن این حرفه، نقش مهندسان محاسب سازه کمرنگ‌تر شده و به اپراتورهای کنترل کیفیت در کارخانه‌ها تبدیل خواهد شد. از طرفی، ابزارهایی مانند طراحی مولد به معماران قدرت بیشتری برای اعمال تغییرات در طرح نهایی بنا می‌دهند. هوش مصنوعی نیز با صرفه‌جویی در زمان و هزینه، بهینه‌سازی طرح، طراحی سازه‌های پیچیده و مشبک با وزن کمتر و مقاومت بیشتر و همچنین اجرای آنها با کمک پرینترهای سه‌بعدی، تحولات چشمگیری را رقم خواهد زد.
در نهایت، با استفاده از هم‌زاد دیجیتالی بنا، کیفیت و کارایی آن به طور مداوم پایش و کنترل می‌شود و آسایش ساکنان تضمین خواهد شد. صنعتی‌سازی فراگیر با کمک هوش مصنوعی و ربات‌ها فرایندهای ساخت را بیش از پیش خودکار می‌کنند و شاهد ساخت‌وساز در مقیاسی وسیع و با دقت و ظرافت بالا خواهیم بود.