TEZĂ DE DOCTORAT ARHITECTURA ȘI DESIGN DESIGN ȘI ARHITECTURĂ CONSIDERAȚII ASUPRA IMPLEMENTĂRII SISTEMELOR BIM ÎN ROMÂNIA BUCUREȘTI 2018 DOCTORAND: arh. Pietro-Aureliano Dorissa CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC: prof. dr. arh. Cristina Olga Gociman UNIVESTITATEA DE ARHITECTURĂ ȘI URBANISM „ION MINCU” - BUCUREȘTI
27
Embed
TEZĂ DE DOCTORAT ARHITECTURA ȘI DESIGN DESIGN ȘI …€¦ · ARHITECTURA ȘI DESIGN DESIGN ȘI ARHITECTURĂ CONSIDERAȚII ASUPRA IMPLEMENTĂRII SISTEMELOR BIM ÎN ROMÂNIA BUCUREȘTI
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
T E Z Ă D E D O C T O R A T
A R H I T E C T U R A Ș I D E S I G N D E S I G N Ș I A R H I T E C T U R ĂC O N S I D E R A Ț I I A S U P R A I M P L E M E N T Ă R I I
S I S T E M E L O R B I M Î N R O M Â N I A
BUCUREȘTI2018
DOCTORAND: arh. Pietro-Aureliano DorissaCONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC: prof. dr. arh. Cristina Olga Gociman
UNIVESTITATEA DE ARHITECTURĂ ȘI URBANISM „ ION MINCU” - BUCUREȘTI
2
3
CUPRINS
Lista prescurtărilor ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9
5.2.3 Sistemul de realitate augmentată. ������������������������������������������������������������������������������������� 53
6. Conceptul de modelare informatică a clădirii (Building information modeling - BIM). ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 61
6.1 Instrumente de design şi proiectare parametrică ��������������������������������������������������������������� 61
6.2 Proiectarea parametrică în decursul timpului �������������������������������������������������������������������� 61
4
6.3 Modelare informatică a construcțiilor �������������������������������������������������������������������������������� 65
6.4 BIM: definiții și caracteristici. ������������������������������������������������������������������������������������������ 67
6.4.1 Modelarea informațiilor despre clădiri (BIM) ������������������������������������������������������������������ 67
6.4.2 BIM pe tot parcursul ciclului de viață al proiectului ��������������������������������������������������������� 68
6.4.3 Gestiunea modelelor de informație a clădirilor ����������������������������������������������������������������� 68
6.4.4 BIM în managementul construcțiilor �������������������������������������������������������������������������������� 69
6.4.5 BIM în funcționarea instalației ������������������������������������������������������������������������������������������ 70
6.4.6 BIM în administrarea funciară și de cadastru �������������������������������������������������������������������� 71
VR – virtual realty sau VR – realitate virtuală, se referă la ambianțele artificiale create pe calculator care oferă o simulare a realității.
HCI, Human-Computer Interaction – Interacțiunea om-calculator (IOC), este interacțiunea dintre utilizator si sistem informatic sau activitatea de cercetare a acesteia. Este un domeniu interdisciplinar care leagă informatica de alte domenii de studiu și cercetare.
Interfață grafica – en: Graphical User Interface sau GUI, este o interfață cu utilizatorul bazată pe un sistem de afișaj ce utilizează elemente grafice.
HMD (Head Mounted Display) – afisaj tip casca cu doua ecrene, unul pentru fiecare ochi.
B-rep sau BREP - este o metodă de reprezentare a suprafețelor folosind limitele lor geometrice, fiind o metodă de grafică vectorială care reprezintă doar muchiile solidului. B-rep care permite schimbul de date, de fișiere grafice și de informații între sistemele CAD�
CSG – „Constructive Solid Geometry” geometria construcției de solide este o metodă de modelare a solidelor, denumită și modelare 3D
RIBA - Royal Institute of British Architects – Institutul Regal al Arhitecților Britanici
GIS – Sistem de informații geografice.
NBS – National Building Specification, Normative Nationale pentru Construcții
RAM – Random Access Memory, memorie cu acces aleator este denumirea generală pentru memoria de lucru a calculatorului.
HDD/SSD – cu discuri dure (HDD) sau cu semiconductori (SSD), stochează datele permanent.
7
R E Z U M A T
9Introducere
1� Introducere
Punctul de plecare al cercetării în cadrul acestei teze de doctorat este eficientizarea modului de lucru în cadrul birourilor mici și medii de arhitectură și design pentru optimizarea comunicări între toate părțile implicate în procesul de proiectare, execuție și utilizare a clădiri. Printr-o analiză logică a industriei de construcții putem determina principala metodă de lucru, arhitectul concepe și proiectează clădirea, coordonează proiectarea de specialității precum ingineri de structuri și instalații sau alți specialiști din domenii diverse, alege și verifică execuția conform cu proiectul elaborat. Așadar putem spune că unul dintre factorii determinanți ai calității execuției este comunicarea și coroborarea tuturor pățirilor implicate, de la faza de concepte până la sfârșitul vieții clădirii.
Industria de construcții se axează de cele mai multe ori, cum afirmă Paul S. Chinowsky1, în jurul unui proiect2 și de cele mai multe ori colectivul care elaborează proiectele este format din persoane care lucrează pe o durată mică de timp împreună iar după terminarea atribuțiilor sunt redistribuiți în alte colective. De multe ori, cunoștințele dobândite în timpul proiectării și execuției nu sunt transferate și către alți colaboratori ajungându-se în situația în care adeseori se reelaborează detalii sau soluții constructive noi, crescând astfel riscul de erori.
Scopul acestei teze este de a determina care este cel mai eficient mod de lucru, comunicare și optimizare a întregului proces de proiectare, analizând avantajele proiectării parametrice tridimensionale a clădirii, implementarea de sisteme informatice pentru gestionarea și revizuirea mai rapidă a proiectului, adaptarea modelelor în sistemele de realitate augmentată și în ce măsură modularizarea etapelor de lucru poate soluționa această problemă. Argumentul fiind, datorită naturii repetitive a acestor procese, că se poate eficientiza și aspectul economic al proiectării prin crearea unor noi specializări, posturi în cadrul birourilor de arhitectură renunțându-se la clasicul desenator tehnic.
Aceste sisteme pot fi folosite și pentru procesele conexe ale arhitecturii cum ar fi licitațiile publice sau private, anteproiectare, studiul de fezabilitate și administrarea clădirii pe toată durata ciclului de viață. La nivel macro-economic, industria construcțiilor este considerată a fi una dintre industriile-cheie ale economiei. Sectorul construcțiilor cuprinde în mod tipic 8-10% din profitul intern brut (PIB) al unei economii occidentale. O îmbunătățire cu 10% a performanțelor în construcții poate reprezenta o creștere de 2,5% a PIB3. Prin urmare, nu există nicio îndoială că îmbunătățirea productivității în sectorul construcțiilor va contribui în mod pozitiv la economia generală.1 Paul S. Chinowsky este profesor de dezvoltare durabilă în cadrul Departamentului de Inginerie Civilă, de Mediu și Arhitectură de la Universitatea Colorado și co-fondator al analizei reziliente. El desfășoară activități de cercetare în domeniul adaptării infrastructurilor de înaltă performanță la schimbări, în special climatice; echipa sa de la Resilient Analytics au dezvoltat unul dintre primele modele care abordează o perspectivă de inginerie asupra posibilitîților de adaptare a colaborând activ cu experți din diverse domenii, într-o rețea globală de colaborare.2 cf. Engineering project organization: defining a line of inquiry and a path forward. Engineering Project Organization Journal, 1:1, p. 3-10, (2011)3 Denny McGeorge, Angela Palmer, Construction Management New Directions, Ed� John Wiley & Sons; ediația a 2-a, 2002
10 Introducere
Cu toate acestea, industria construcțiilor suferă din păcate de o eficientizare scăzută a procesului de lucru, în timp ce alte industrii asemănătoare, cum ar fi industria automobilelor și industriile de prelucrare și-au îmbunătățit în mod constant metodele de lucru. Conform definiției Organizației pentru Cooperare Economică și Dezvoltare - OCDE, „productivitatea” este definită ca un raport între volumul producției și volumul intrărilor. În această definiție, intrarea poate fi orice resursă utilizată pentru a crea bunuri și servicii, iar producția este cantitatea de bunuri și servicii produse.
Productivitatea muncii se măsoară la două niveluri. La nivel macroeconomic, productivitatea muncii este măsurată prin PIB la prețurile pieței și la prețuri constante pe oră lucrate. La nivel de industrie, productivitatea muncii este măsurată ca valoare adăugată brută la prețurile de bază și prețuri constante pe oră lucrate.
OCDE4 arată contribuția diferitelor industrii la creșterea totală a productivității, contribuția industriei de construcții la creșterea productivității este foarte mică sau inexistentă în multe țări. În Franța, tendința este și mai alarmantă, deoarece productivitatea în construcții se dovedește a fi negativă, în timp ce alte industrii ridică nivelul de productivitate. Unii noi membri ai Uniunii Europene (UE), cum ar fi Letonia și Lituania, se bucură de îmbunătățiri ale productivității în toate industriile, inclusiv în industria construcțiilor. Cu toate acestea, contribuția industriei construcțiilor este încă mai mică decât la alte industrii. Grecia este singurul exemplu în care industria construcțiilor oferă o creștere pozitivă, în timp ce celelalte industrii înregistrează o scădere a productivității.
Pot exista diverse motive pentru nivelul scăzut al productivității în sectorul construcțiilor. În SUA, aceste motive sunt presupuse a fi incorecte din cauza datelor insuficiente, metode statistice incorecte și multitudinei de probleme din industrie, conform unui studiu elaborat de Paul Teicholz5�
Nivelul de productivitate, la nivel global, în tot ce înseamnă industria construcțiilor, este dificil de măsurat din cauza, în principal, a trei factori:
- Investițiile în infrastructură s-au făcut în perioade diferite astfel fiind folosite tehnologii mai avansate, sau nu.
- Este foarte dificil un model de clacul general deoarece industria construcțiilor este formată din foarte multe sub-industrii sau domenii conexe, care la rândul lor influențează rezultatele�
- Diferențele dintre diferitele tipuri de proiecte, de la lucrări de infrastructură la lucrări de locuințe individuale.
4 ECD (2015), OECD Compendium of Productivity Indicators 2015, OECD Publishing, Paris. http://dx.doi.org/10.1787/pdtvy-2015-en5 Teicholz, P. (2013). Labor Productivity Declines in the Construction Industry: Causes and Remedies (Another Look). AECbytes.
11Metoda de cercetare.
Am putea concluziona că nivelul de productivitate se poate estima corect doar la nivel de sub-industrie, de exemplu, cum este cazul acestei teze, la birourile de arhitectură și în piața construcțiilor din România.
ca majoritatea atribuțiilor care nu țin de creativitate sau creație să fie inutile, generând noi disponibilități și cerințe pe piața de muncă.
2� Metoda de cercetare.
2�1 Obiectivele cercetării.
Cercetarea a fost efectuată pentru a determina factorii care împiedică implementarea sistemelor BIM6 - Building Information Model, și utilizarea lor la capacități maxime în cadrul birourilor mici și medii din România. Pentru a evidenția aceste probleme au fost stabilite cinci obiective de cercetare:
1� De a cuantifica nivelul de conștientizare şi utilizare a sistemului BIM de către profesioniști în industriile AIC7 din România.
2� Să fie identificate funcționalitățile BIM care ar convinge profesioniștii să adopte BIM în industriile AIC din România
3� Al treilea obiectiv este de a identifica beneficiile principale ale BIM care ar convinge profesioniștii să adopte BIM în industriile AIC din România.
4� Identificarea principalelor bariere ce împiedica adoptarea BIM în industriile AIC din România.
5� Nevoia de a implementa modele tridimensionale cu tehnologia de realitate virtuală sau augmentată.
2�2 Colectarea datelor.
Datele au fost colectate personal de la cei care conduc birourile și cei ce participă la procesul de proiectare sau din experiența proprie a procesului de implementare în biroul propriu de arhitectură. Studiile de caz au fost făcute prin participare directă la procesul de coordonare și elaborare al proiectelor.6 BIM: este acronimul pentru Building Information Model, fiind reprezentarea geometrică a unei construcții în 3D, realizată pe un calculator pentru a analiza, controla și simula anumite comportamente. BIM este astfel un ansamblu structurat de informații despre o construcție existentă sau în fază de proiect. BIM conține elementele care compun construcția, caracteristicile lor și relațiile dintre acestea. Astfel, compoziția detailată a unui zid, poziționare lui, localizarea echipamentului sau a unui element de mobilier dintr-o cameră, fac parte din BIM. Aceste informații completează reprezentatrea și descrierea pur geometrică a formei unei construcții, produse de diferite programe.7 AIC - Arhitectura, Inginerie, Construcții
12 Metoda de cercetare.
Studiul a fost efectuat pe companii care au activitatea în București, România.
2�3 Durata studiului de cercetare și segmentul de piață.
Studiul s-a desfășurat pe perioadă a trei ani, 2014-2017, prin interviuri directe realizate de către autor cu diferite persoane implicate în procesul de proiectare. Ținta au fost cei care participă activ în următoarele tipuri de companii:
1� Birouri mici, 2-5 de angajați cu maxim 5 proiecte noi pe an și tarifare redictă, peste media pieței, cu servicii de proiectare a specialităților externalizată.
2� Birouri mici, 3-5 de angajați cu maxim 10 proiecte noi pe an și tarifare medie cu servicii de proiectare a specialităților externalizată.
3� Birouri medii, cu 5-10 de angajați cu maxim 10 proiecte noi pe an și tarifare ridicată, peste media pieței, cu servicii de proiectare a specialităților internalizată.
4� Birouri de proiectare de structuri mari, 10-20 de angajați.
5� Birouri de proiectare de instalații mari, 10-20 de angajați.
2�4 Structura interviurilor
Interviurile s-au axat în jurul a cinci întrebări puse pentru a atinge obiectivele cercetării și au fost susținute în unele cazuri de mai multe ori în funcție de nivelul la care s-a ajuns o dată cu implementarea:
1� Care este nivelul de cunoștințe despre sistemul BIM de către profesioniști în România?
2� Sunt importante funcțiunile BIM din punctul de vedere al profesioniștilor (potrivit nevoilor pentru aceste funcțiuni) în industriile AIC din România?
3� Sunt beneficiile BIM valoroase din punct de vedere al profesioniștilor (potrivit nevoilor pentru aceste funcții) în industriile AIC din România?
4� Afectează barierele BIM adoptarea BIM în industriile AIC din România?
5� Este necesară corelarea sistemelor de realitate virtuală sau augmentată actuale cu procesele BIM?
13Despre proiectare în epoca digitală
3� Despre proiectare în epoca digitală
Arhitectul și designerul inventează forme și organizează volume condiționate de gravitație și inerție. Azi, grație noilor tehnologii digitale procesul de proiectare beneficiază de instrumentele de imaterialitate care dau acces la spațiul virtual și aceste programe eliberează său par să elibereze arhitectul de dificilele constrângerii, să se confrunte, să compună, să depășească inerția. În realitatea greoaie a maselor pe care le implementează, arhitectul inventează volume și spații improbabile. Acest rezultat a fost obținut întotdeauna în urma unui proces lent, printr-un demers intelectual care, dintr-o perspectivă ce aspiră la originalitate, oferă o imagine virtuală a unei arhitecturi viitoare, transpusă apoi în materiale definitive. Astăzi, uneltele de calcul puternice permit viteze tot mai mari, crearea și analiza arhitecturilor virtuale. Aceste spații care nu au comun cu realitatea decât imaginea vizuală permit teoretic oricui să le exploreze, să le transforme. Să le manipuleze, și să se joace de-a arhitectul. Din această matematică savantă, din această virtualitate se poate oare naște o arhitectură inspirată de o nouă concepție a spațiului?
Filosoful Pierre Lévy8 vorbește despre aceste legături care unesc virtualitatea calculului și realitatea arhitecturii în zilele noastre atunci când scrie: “Timpul nostru preferă modele față de obiecte deoarece imaterialul este lipsit de inerție”.
Există „arhitecturi virtuale” care nu sunt urmăresc a fi realizate în lumea reală, dar a căror abordări conceptuale, exprimări formale și obiective au evoluat în timp. Această mod de expresie a fost anterior apariției calculatorului și se referă la alte interpretări ale virtualității, fapt ușor demonstrabil dacă ne gândim la virtualitatea proiectelor utopice ale arhitecților revoluționari ai secolului al XVIII-lea, ca Étienne-Louis Boullée (1728-1799) sau Claude-Nicolas Ledoux (1736–1806), sau ca pustnicului visător care a fost arhitectul Paolo Soleri (1919-2013), sau la unele arhitecturi ale avangardei.
Dar arhitectura virtuală de astăzi, care tinde spre abstracție care pare să ignore inerția, gravitatea, densitatea materiei este datorează utilizări computerelor. Putem vorbi deci de virtualitate și virtualitate, după cum putem vorbi de utopie și utopie. Fiecare epocă reconformează semnificația termenilor.
Epoca contemporană este o epocă în care, proiectarea de arhitectură și design poate fi considerată a fi o nouă ipostază a proiectării, „de a doua generație”. Calculatorul, în prima etapă, a înlocuit instrumentele specifice meseriei: creionul, planșeta, teul și echerul. În a doua etapă, s-a intrat atunci când a fost posibilă imersiunea într-o nouă ipostază a realității, cea virtuală, ceea ce a schimbat fundamental parametrii elaborării proiectului.8 Pierre Lévy, fiosof, sociolog și cercetător francez, născut în Tunisia (1956). Studiază impactului internetului asupra societății, de noua umanitate numerică și de realitatea virtuală. A teoretizat moțiunea de inteligență colectivă și a căutat să elaboreze un metalimbaj denumit IRML (Information Economy Meta Language).
14 Virtualitate
Până la schimbarea de paradigmă pe care calculatorul o aduce în procesul de creație, arhitectul explora cu instrumentele sale tradiționale: creionul, pixul, machetă, toate spațiile, volumele, formele pe care mintea lui le imagina și pe care mâna le desena. Volumele ce formau obiectul de arhitectură, sau defineau spațiul urban erau realizate prin desen. Scarpa spunea „desenez ca să văd”, iar Paul Andreu vorbind despre desenele sale afirmă că ele au stat permanent la originea gândirii sale și prin ele a descoperit, a remarcat sau a clarificat mai bine ideile și principiile ce l-au de la „întuneric la lumină”, făcându-l să înțeleagă rațiunea sau utilitatea actului de a proiecta. A proiecta la fel cu arhitecții Renașterii, care prin stăpânirea științifică și nu intuitivă a perspectivei au avut la dispoziție primul instrument capabil de a explora virtualitatea. Desenul perspectiv, „una cosa mentale” mijloc de a exprima caracterul intelectual al arhitecturii, nu a înlocuit însă „modello”, macheta ce a rămas însă, mai de grabă, instrument de control decât mijloc de reprezentare. Bruneleschi, face primul pas spre virtualitate atunci când printr-o oglindă prezintă reflectarea cerului și a norilor ce se mișcă pe imaginea baptisteriului din Florența. Unii filosofi și istorici de artă și arhitectură consideră că această primă formă de prezentare virtuală a unei lumi de forme idealizate dar „deteologizată” cum spune Panowsky9. Este organizată pentru a fi percepută de un spectator ideal ce se găsește în punctul de convergență al liniilor paralele ce se întâlnesc la infinit.
4� Virtualitate
4�1 Ce este realitatea?
Cum putem fi siguri că deținem imaginea nealterată a realității? Există adevărul absolut doar în lumea exterioară sau la nivelul subiectiv al individului?
Definirea realității10, în mod normal, este o imagine individuală și subiectivă a al mediului. Forma pe care o dăm realității se bazează pe alegerile și a experiențele socio-culturale. Am putea spune că este o iluzie proiectată de mintea noastră. Este atât de reală pe cât alegem noi să fie și este caracterizată de percepția, valorile și de intensitatea pe care i-o atribuim. Adesea suntem limitați de percepția mediului, anumite evenimente pot fi triste sau complicate pentru un individ iar pentru altul dimpotrivă.
Realitatea umană este construită de minte, tot ce suntem și ce este, exista pentru noi prin procesul mental. Structura conștiinței ne permite să procesăm doar ce este perceput de rațiune. Din punct de vedere științific informația primită despre lume prin cele cinci simțuri ne oferă versiune sărăcită a realității, de exemplu, în spectrul electromagnetic sunt mult mai
9 Erwin Panofsky (1892-1968), istoric de artă de origine germană, a fost profesor de istoria artei la Universitatea din Hamburg. În anul 1933 a emigrat în USA unde a fost profesor la universitatea din New York și la Universitatea Princeton (New Jersey). A fost unul dintre fondatorii iconologiei. 10 Prin termenul de realitate se înțelege ceea ce există efectiv, adeseori în contrast cu ceea ce este iluzoriu, imaginar și ireal și adeseori este contrapus termenului de vis. Acest concept ridică diverse interpretări atât în știință cât și în filosofie, relaționate cu ontologia lui a fi.
15Realitatea virtuală și augmentată.
multe culori decât poate percepe ochiul. Radiația infraroșu și razele ultraviolete datorită diferențelor lungimilor de undă sunt invizibile ochiului uman.
Trăim într-o lume externă nouă, percepțiile despre ea se pot contrazice reciproc astfel impresia este diferită individual. Descartes11 spune că accesul nostru către lume este întotdeauna indirect. Am putea spune că fie care individ are propria realitate. Nu există o realitate universală datorită multitudinilor de puncte de vedere. Această situație da naștere unei întrebări: exista realitate dincolo de percepția noastră subiectivă? Realitatea nu este un fapt dat sau ceva pe care ne-am putea baza, ea se dezvoltă în cursul vieții.
5� Realitatea virtuală și augmentată.
5�1 Realitatea virtuală
Realitatea virtuală (VR) este o simulare generată de calculator care înlocuiește sau augmentează lumea reală prin diferite medii. Diferă față de metoda convențională de interacțiune cu computerul, HCI12, (Interacțiunea om-calculator (IOC)), cum ar fi interfața grafică13. Sistemele VR își propun să ofere utilizatorului o percepție a „prezenței” caracterizată de două aspecte: senzația de „a fi acolo” și iluzia „nemediată”.
„A fi acolo” indică o experiență subiectivă a unui spațiu chiar dacă individul nu este acolo, poate fi descrisă și ca „imersiune” din puncte de vedere psihologic și spațial. Pentru a crea acest efect nu este suficientă folosirea doar a unui ecran de dimensiuni mari, ci a diferitelor tehnologii de afișaj stereoscopic precum Responsive Workbench14, afişaje purtate pe cap de tip cască sau ochelari (HMD)15 sau camere acoperite cu ecrane pe toate laturile. Ca experiența să fie cât mai fidelă sunt folosiți stimuli audio și vizuali pentru a ajuta la localizare în spațiu. Totodată sunetul spațial este folosit pentru prezenţa diferite obiecte care nu sunt în câmpul vizual al utilizatorului. Încercarea de a introduce simțul tactil în simulare ar marii gradul de imersiune.
Iluzia „nemediată” descrie o stare ideală de interacțiune intuitivă, care îl face pe utilizator să manipuleze mediul virtual fără a fi conștient de uneltele folosite. Acest lucru nu se poate obține cu metodele tradiționale de interacțiune cu computerul de genul tastaturii și mouse-ului. Pentru a implementa interacțiunea naturală este folosită tehnologia de urmărire, 11 René Descartes (1596-1650), cunoscut de asemenea cu numele latin Cartesius, a fost un filosof, fizician și matematician francez, considerat unul dintre fondatorii filosofiei moderne. El și-a bazat demersul pe cunoașterea rațională. A avut contribuții majore în fizică și este unul dintre creatorii geometriei analitice. Metoda sa științifică este prezentată în Règles pour la direction de l›esprit (1628) și în Discours de la méthode (1637). 12 HCI, Human-Computer Interaction – Interacțiunea om-calculator (IOC), este interacțiunea dintre utilizator si sistem informatic sau activitatea de cercetare a acesteia. Este un domeniu interdisciplinar care leagă informatica de alte domenii de studiu și cercetare.13 Interfață grafica – en: Graphical User Interface sau GUI, este o interfață cu utilizatorul bazată pe un sistem de afișaj ce utilizează elemente grafice.14 Responsive Workbench - este un sistem grafic 3D interactiv de tip masă. Imaginile stereoscopice generate de calculator sunt proiectate pe o masă printr-un sistem de proiector-oglinzi. Utilizatorii mesei de lucru poartă ochelarii cu declanșare automată pentru a observa efectul 3D.15 HMD (Head Mounted Display) – afisaj tip casca cu doua ecrene, unul pentru fiecare ochi.
16 Realitatea virtuală și augmentată.
aceasta generează spațiul virtual în funcție de poziția și mișcările observatorului.
5�1�1 Realitatea augmentată
Realitatea augmentată, AR, este o dezvoltare ulterioară a tehnologiei și este suprapunerea între modelele digitale și lumea fizică. Un sistem AR generează o vizualizare compozită cu o combinație de model virtual sau scenă și spaţiul fizic, real în care se află utilizatorul. Implementarea tehnologiei a fost dificilă din cauza prețului ridicat al soluțiilor hardware, solicitând resurse și cunoștințe avansate, acesta fiind motivul utilizării limitate în principal la cercetarea militară, medicală și alte aplicații extrem de specializate.
5�1�2 Sistemul de realitate augmentată.
Sistemul se bazează pe patru componente:
1� Sistemul de operare și baza de date.
2� Sistemul de înregistrare al poziției.
3� Sistemul de înregistrare al orientării.
4� Interfața grafică.
Sistemul de operare și baza de date.
Baza sistemului de realitate augmentată este software-ul și baza de date care rulează pe un computer portabil. Baza de date conține modelele 3D pe care le puteți vizualiza și geo-locația acestora. Software-ul poziționează aceste informații în funcție de datele obținute din sistemele de înregistrare.
Pe baza datelor privind localizarea și orientarea privitorului și a modelului digital, precum și a câmpului optic de vizualizare al dispozitivului de afișare, software-ul suprapune, modelul virtual de pe dispozitivul de afișare. Acest lucru se face cu o imagine actualizată în timp real a obiectelor care se află în câmpul vizual al utilizatorului. Când utilizatorul se mișcă sau își schimbă orientarea, obiectele virtuale vor rămâne pe poziție în raport cu mediul fizic și vor fi redate corect în raport cu direcția de vizualizare. Obiectele virtuale pot fi structuri
17Conceptul de modelare informatică a clădirii (Building information modeling - BIM).
statice, animate sau în mișcare.
6� Conceptul de modelare informatică a clădirii (Building information modeling - BIM).
6�1 Instrumente de design şi proiectare parametrică
Industria a fost prima care a fost interesată și a implementat un sistem de modelare parametrică. Acest sistem este caracterizat de parametri şi reguli și nu de geometrie cu dimensiuni fixe şi reguli și proprietăți rigide. Tipul acesta de reprezentare a putut fi folosit în raport cu contextul geometric. Obiectele adaptabile parametric au permis proiectarea unor geometrii mai complexe care nu puteau fi obținute anterior. Acest sistem a apărut în anii ‚80. În timp, el a fost adaptat și la alte domenii, nu neapărat legate de proiectare, dar folosind același principiu pentru a îmbunătăți productivitatea.
În cadrul birourilor de arhitectură modelarea informațională predefinește un set de parametrii, precum tipuri de pereți, planşee, tâmplarii etc., ele putând fi modificate o singură dată iar schimbare în proiect se face automat indiferent de numărul de còpii sau de modul în care sunt implementate. Companiile, atât birourile de arhitectură cât și producători de materiale de construcții au abilitatea de a dezvolta propriile lor modele sau să le modifice pe cele predefinite. Pe lângă modelul tridimensional propriu-zis ele mai au și informații legate de cost și de dimemsiuni, precum și de necesarul de materiale, de caracteristici de montare şi comandă.
Procesul de utilizare se bazează pe modelarea tridimensională a clădirii şi nu prin metoda clasică de redactare: planuri-secțiuni-fațade. Din el se pot extrage automat desenele bidimensionale, iar nivelul de detaliere al modelului este dat de implementarea sistemului în cadrul fiecărei specialități: arhitectură, inginerie și construcții.
În mod curent, programele de modelare sunt folosite ca o unealtă de redactare dar ele pot fi folosite și ca platforme de administrare și gestionare al proiectelor. Orice astfel de program se adresează mai mult sau mai puțin către una din aceste utilizări.
7� BIM implementata în faza de proiectare și construcție.
Schimbarea metodei de reprezentare de bază a proiectelor dintr-un set de desene, chiar dacă este produsă digital, la un model tridimensional are multe beneficii directe potențiale:
1� desene generate automat corelate cu toate specialitățile;
18 Măsurarea performanței BIM
2� identificarea și eliminarea ușoară a conflictelor spațiale;
3� generarea automată a listelor și devizelor pentru materialele de construcție;
4� sprijin îmbunătățit pentru aplicații de analiză, cost și programare;
Modelare tridimensională pe tot parcursul procesului de proiectare facilitează cu coordonarea și revizuirea lui, acestea ducând la o metodă mult mai eficientă și productivă de proiectare cât şi la o calitate îmbunătățită a designului.
În timp ce BIM oferă posibilitatea de a realiza noi beneficii, acestea nu sunt gratuite. Dezvoltarea unui model 3D, mai ales unul ce include informații care sprijină analizele și facilitează fabricarea, implică mai multe decizii și încorporează mai mult efort decât producerea setului actual de documente de construcție. Având în vedere costurile suplimentare inevitabile ale achiziționării de noi sisteme, recalificarea personalului și dezvoltarea de noi procese interioare ale birourilor, este ușor de crezut că beneficiile nu par valoroase. Cele mai multe companii care au implementat aceste sisteme, au constatat că efortul şi prețul inițial al implementării duce la o creștere a productivității în elaborarea proiectelor�
În modelul de afacere existentă a industriei de construcții, costul proiectării este de cele mai multe ori un procent eemnificativ din valoarea investiției. Succesul unui proiect este relativ greu de controlat, implicând de la o execuție mai ușoară și cu mai puține probleme, la îmbunătăţirea procesului de proiectare şi realizarea de profit sporit.
8� Măsurarea performanței BIM
Indiferent de avantajele pe care le-a prezentat BIM ca mijloc de creștere a productivității, există în prezent câteva matrice care măsoară astfel de îmbunătățiri. În plus, există puține recomandări pentru organizațiile care doresc să genereze noi îmbunătățiri sau să consolideze rezultatele existente. Implementarea oricărei noi tehnologii este plină cu provocări și BIM nu face excepție. În plus, cei care implementează BIM se așteaptă frecvent să fie capabili de a realiza rapid beneficii semnificative și câștiguri de productivitate, cu toate că sunt încă utilizatori neexperimentați. Pentru punerea cu ucces în aplicare a acestor sisteme este necesară o apreciere a modului în care resursele BIM (inclusiv hardware, software, precum și cele tehnice și competențele manageriale ale personalului) trebuie să evolueze în armonie unele cu altele. Când se întâmplă neprevăzut, riscurile, costurile și dificultățile asociate cu implementarea creșterii BIM pot crește. În așa este posibil să se facă compromisuri ceea ce
19Studiu de caz – proiectare și execuție
duce, la rândul său, la nerespectarea așteptărilor utilizatorilor.
9� Studiu de caz – proiectare și execuție
În acest capitol sunt prezentate două studii de caz în care vom compara proiectare BIM cu metoda clasică de elaborare a desenelor bidimensionale. Aceste proiecte înglobează experiența proprietarilor, arhitecților, inginerilor, executanți, şi a echipei de administrare - toate părțile implicate fiind la început de drum în aplicarea BIM. Cele două proiecte analizate sunt, o clădire de birouri și un centru cultural.
Aceste două studii vor privi în ansamblu implementarea uneltelor şi a proceselor BIM în fazele de elaborare şi execuție reflectând beneficiile utilizării acestei metode.
Ele servesc ca exemplu pentru toți cei interesați de această tehnologie şi se bazează pe aplicabilitatea să, nu numai în proiecte cu funcțiune de locuințe mici, medii dar şi posibilitatea integrării în proiecte de mai mare anvergură: de la spații de birouri la proiecte complexe: stadioane, arene de concerte, spaţii comerciale.
10� Concluzii.
10�1 Concluzii și recomandări.
Acest capitol este un rezumat al studiului şi are ca scop furnizarea unor recomandări și a unor concluzii pentru adoptarea BIM în arhitectură, inginerie şi construcții (AIC) în România.
Acest capitol include menționarea beneficiilor rezultate în urma cercetării şi a aplicării ei în industriile AIC şi sugerează alte posibile teme de studiu pe acest subiect ca urmare a limitărilor impuse din studiul de față. Revizitând obiectivele de cercetare şi punctele cheie descoperite, vom trece printr-o recapitulare generală pentru a observa în ce măsura au fost atinse obiectivele�
A fost desfășurata o investigație în care au fost implicați potențiali utilizatori prin care au fost discutate beneficiile implicate în adoptarea cu succes a metodei de lucru BIM în industriile AIC din România dar şi posibilele bariere ce pot apărea în acest proces.
Acest demers s-a făcut în paralel cu procesul de cercetare în literatura de specialitate cu privire la adoptarea BIM și implementare acestuia în cadrul a două birouri de arhitectură.
Scopul cercetării a fost acela de a avea o înțelegere clară asupra a ceea ce reprezintă BIM pentru identificarea diferiților factori de decizie ce pot lua în considerarea adoptarea
20 Concluzii.
tehnologiei BIM dar pentru care nu sunt evidente motivele pentru care aceasta implementare este mai greu realizată în viața de zi cu zi a profesioniștilor.
Discutând cu profesioniști atât din domeniul arhitecturii cât și construcțiilor cu privire la acest sistem, am considerat clasificarea răspunsurilor primite din punct de vedere calitativ şi cantitativ interpretând informațiile obținute.
Din punct de vedere calitativ, se poate considera că profesioniștii tineri, expuși constant unui mediu predominant digital, sunt familiarizați și deschiși adoptării tehnologiei BIM în modul de lucru de zi cu zi.
Din punct de vedere cantitativ, se poate considera faptul că aprofundarea generală a celor intervievați în legătură aceste tehnologii este medie, reducându-se cu preponderenta la cunoștințe de utilizare dar nu și de implementare foarte complexe. În acest caz, cursuri organizate de specialiști pentru aprofundare poate creşte productivitatea generală a fiecărui proiect�