مقالات و نوشتار های تحلیلی

مروری بر مطالعات مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ایران

چکيده: پیشرفت روزافزون فنّاوری و نیاز صنعت برای استفاده از آن باعث شده مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوین در صنعت ساخت در حال رشد بوده و توجه محققین را برای استفاده و چگونگی توسعه آن جلب کرده است.پژوهشگران در ایران نیز همسو با این رویکرد به انجام تحقیقات و پژوهش‌های خود در این زمینه پرداخته‌اند. ازاین‌رو برای انجام مطالعات و انجام پژوهش‌های جدید نیاز به مطالعه تحقیقات گذشته و دستاوردهای آن‌ها ضروری است،این مقاله با نگاهی مروری به بررسی تحقیقات انجام‌شده درزمینهٔمدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ایران و مقایسه آن‌ها با تحقیقات انجام‌شده در خارج از کشور پرداخته است،از نتایج این بررسی می‌توان به خلأ جدی در پروژه‌های عملی و مطالعه موردی که در ایران انجام شده باشد در تحقیقات اشاره کرد که بخشی از آن ناشی از مقاومت صنعت ساخت با توجه به رکود موجود برای اجرای ایده‌های نو در این صنعت و بخشی دیگر مربوط به پیشنیازهای قانونی و فرآیندی موردنیاز برای انجام پروژه مبتنی فناوری مدل سازی اطلاعات ساختمان است.

کلمات کليدي:مدل‌سازی اطلاعات ساختمان،BIM،مروری بر مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

A review of studies in Building Information Modeling on Iran

Abstract  :advances in technology and the need of industry to use it Caused building information modeling as one of the new technologies in the construction industry has been developing & researchers attention how to develop it has been attracted.Researchers in Iran, consistent with this approach to research and studies in this field have focused Thereforefor doing new research study of existing research and achievements is essential ,This review article examines research conducted at the field of Building Information Modeling in Iran and compare them with international existing research.The results of these studies have shown a serious gap in practical projects and case studies that have been carried out in Iran's research.Some of that comes from the Prevention of the construction industry according to the downturn & this causes lack of new ideas Implemented in the industry, and some of that comes from the legal requirements and the Correction Process for the project Performance-based on BIM technology.

Keywords:Building Information Modeling, BIM, review in Building Information Modeling

مقدمه

با پیشرفت صنعت ساخت و نیاز روزافزون به تسهیل ارتباطات و اشتراک مفاهیم بین ذینفعان و سایر اعضای تیم پروژه نیاز به نرم‌افزارهای کنترل پروژه،نرم‌افزارهای رسم کامپیوتری و...بیشتر شد به همین رو معرفی ابزارهای جدید در این زمینه و همچنین مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌عنوان یکی از همین ابزارها برای شروع تحقیقات و شناخت صنعت ساخت از این ابزار موردتوجه محققین قرار گرفت در مقالات بین المللی نیز تحقیقات با اینگونه رویکرد در ابتدای تحقیقات مشاهده میشود(Yan, & Damian,2008)ازجمله نکات و فوایدی که به آن اشاره‌شده است به شرح زیر است:

1-تجسم و مصورسازی

2-همکاری

3-هماهنگی در سایت

4-ساخت(ستوده بیدختی،1393)

5-شناخت تناقضات

6-تخمین هزینه دقیق

7-بررسی عملکرد استانداردها

8-کاهش تغییرات حین ساخت(خلیلی قمی،1394)

روش تحقیق

این مقاله با روش مطالعه مروری به بررسی جوانب بررسی‌شده در هریک از مقالات مربوط به مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ایران پرداخته و علاوه بر مشخص نمودن نقاط ضعف مطالعه‌های انجام‌شده به بررسی روند مطالعات و ارائه راه‌حل برای مطالعات آتی پرداخته است.

تعریف

با بررسی مطالعات انجام‌شده مشخص می‌شود که هر تحقیق با توجه به نگرش محقق به‌ویژه بنای تحقیقاتی از تعریف یکی از استانداردهای ملی موجود در کشورهای مختلف جهت تعریف آنچه مدل‌سازی اطلاعات ساختمان می‌نامد استفاده کرده‌اند این مسئله علاوه بر پیچیده کردن موضوع مدل‌سازی اطلاعات ساختمان باعث سردرگمی در تعریف آن شده،البته این مسئله در مقالات و تحقیقات بین‌المللی نیز رواج داشته و مشاهده می‌شود (Eastman, Chuck, et al,2011) با اینحال به نظر تعریف در استاندارد ملی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (NBIMS) کمیته USA BIMآمده است  که مدل‌سازی اطلاعات ساختمان را به‌صورت: "BIMیک مرکز نمایش دیجیتال از ویژگی‌های فیزیکی و عملکردی است.BIMیک منبع دانش به اشتراک گذاشته‌شده برای یک مرکز اطلاعات در مورد تشکیل یک مبنای قابل‌اعتماد برای تصمیم‌گیری در طول چرخه حیات خود است. فرض اولیه BIMبه‌عنوان یک مفهوم ،به‌روزرسانی اطلاعات و مراحل مختلف چرخه حیات برای منعکس کردن نقش و همکاری ذینفعان پروژه است تعریف می‌کند به علت اینکه شامل دیدگاه‌های گوناگون استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان و  جنبه‌های معماری،عمران،مدیریت پروژه و پیمانکاری را می‌توان به‌عنوان شروعی برای تعریف یکتای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان دانست(علوی نژاد و سعادت فرد،1393).تعاریف دیگر را می‌توان به‌صورت زیر فهرست کرد: انجمن پیمانکاران عمومی امریکا (AGC) BIMبه‌عنوان درک: "مدل‌سازی اطلاعات ساختمان توسعه و استفاده از مدل نرم‌افزارهای کامپیوتری برای شبیه‌سازی ساخت‌وساز و بهره‌برداری از یک پروژه است. مدل نتیجه، یک مدل اطلاعاتی ساختمان، غنی از داده‌ها ، هوشمند و پارامتریک مرکز نمایش دیجیتال ، که از آن دیدگاه‌ها و اطلاعات مناسب با نیازهای کاربران مختلف می‌توان استخراج کرد  که از تولید این اطلاعات می‌توان برای تجزیه‌وتحلیل در تصمیم‌گیری و بهبود روند ارائه تسهیلات استفاده شود(سعادت فرد و ارزاقی،1393)

موانع و پتانسیل‌ها و به‌کارگیری

بعد از انجام مطالعات شناختی در مورد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به علت عدم استقبال از این فنّاوری جدید در صنعت ساخت ایران تمرکز تحقیقاتی به سمت بررسی علت آن با یافتن موانع به‌کارگیری این فنّاوری و پتانسیل‌های موجود برای به‌کارگیری سعی وادار کردن صنعت برای استفاده از این فنّاوری شده است(همتیان پور و همکاران،1393) که عوامل شناخته‌شده توسط محققین را به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد:

موانع استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ایران:

1-عدم شناسایی جامع ذینفعان پروژه‌های عمرانی

2-عدم نگرش سیستمی در بین مدیران پروژه‌های عمرانی

3-فرهنگ اقتصادگرایی در بین مدیران ایرانی و عدم تمایل اشتراک اطلاعات پروژه

4-نگرش فازبندی پروژه‌های عمرانی به‌عنوان مراحل مجزا از هم

5-عدم تعریف زبان مشترک بین ذینفعان پروژه و چگونگی همکاری در سیستم یکپارچه

6-شیوه تقسیم‌بندی خدمات سازمان نظام‌مهندسی ساختمان و جداسازی طراحی،نظارت و اجرا

7-عدم آموزش متناسب با سیستم مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ایران(فرقانی،1393)

همان‌طور که اشاره شد در مقابل این موانع،مشکلات موجود در صنعت ساخت و قابلیت‌های مدل‌سازی اطلاعات ساختمان برای رفع این مشکلات به‌عنوان پتانسیل‌های اولیه استفاده از این فنّاوری در ایران ذکرشده که در زیر برخی از این موارد آورده شده است:

1-صرفه‌جویی در زمان اجرای پروژه برپایِ کاهش تعارضات و اصلاحات،2-صرفه‌جویی در هزینه اجرا به جهت دید کامل تیم اجرایی از پروژه و چگونگی انجام آن3-افزایش ایمنی در ساخت با توجه به مشخص بودن جزئیات پروژه در هر مرحله4-کاهش ادعا در صورت انعقاد قرارداد بر پایه BIMمی‌توان به‌صورت دقیق تمام موارد و مستندات پروژه را از مدل استخراج نمود و کیفیت مورد انتظار هر قسمت نیز با توجه به این‌که مدل شامل اطلاعات اجزا نیز هست کاملاً مشخص می‌باشد.( ابراهیمی و شاکری،1392)

شکل 1 -رابطه  BIM  و LEANساخت‌وساز ناب

در بررسی این موضوع با توجه به این موضوع که ساخت‌وساز ناب یکی از فرآیندهای اصلاحی در صنایع محسوب می‌شود و این موضوع که مدل‌سازی اطلاعات ساختمان این توانایی را دارد که به‌عنوان ابزاری جهت اصلاح فرآیند باشد به مقایسه ویژگی‌های ساخت‌وساز ناب و مدل‌سازی اطلاعات ساختمان که هم‌افزایی دارند اشاره‌شده است.(نظری و سلیمانی آشتیانی،1392)که البته ادامه این مطالعه در ایران انجام نشده درحالی که مطالعات جدید این حوزه به مطالعات موردی(Mahalingam,et al,2015) و استفاده از شبکه های اجتماعی برای استفاده از BIMو رسیدن به ساخت و ساز ناب(Al Hattab. & Hamzeh,2015) پرداخته اند.

مدیریت پروژه و مدیریت ساخت

بعد از بررسی‌های انجام‌شده در حوزه‌های شناخت و همچنین شناسایی پتانسیل‌ها و موانع و توجه به لزوم اجرای یک پروژه توسط سیستم BIMبا شرایط صنعت ساخت ایران ضروری به نظر می‌رسد در همین راستا مشاهده می‌شود که تحقیقات زیادی بر روی مدیریت پروژه و مدیریت ساخت توسط این سیستم اشاره نموده‌اندکه درتحقیقات بین المللی شاهد طیف ویسعی از مطالعات موردی هستیم(Smit,2014) ولی متأسفانه بازهم عدم استقبال صنعت باعث شده که تحقیقات انجام‌شده بامطالعه موردی در ایران همراه نشده.در مواردی به بیان چگونگی کنترل پروژه در خارج از ایران به‌وسیله این ابزار مانند اسکن لیزری،زمان‌بندی(سیاه بومی و توکلان،1394) ، کنترل هزینه پروژه(عابدینی و شاکری،1393) ، پردازش تصویری(جدیدی و همکاران،1392)ویا نمایش قابلیت مدل سازی اطلاعات ساختمان جهت شاسایی تداخلات زمانبندی(شاه حسینی و همکاران،1393) انجام‌شده یا به جمع‌بندی نظرات خبرگان در این زمینه و به بیان  ارزش‌های افزوده مورد انتظار با استفاده مدل‌سازی اطلاعات ساختمان بیان‌شده است(رضایت و گلابچی،1393). در زیر نتایج حاصل از عوامل کمک‌کننده BIMبه مدیر پروژه و مدیریت ساخت آورده شده است:

شکل 2-عوامل تسهیل‌کننده مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در مدیریت پروژه

تغییر رویکرد تحقیقاتی به سایر جوانب صنعت ساخت و کاهش وابستگی به مدل‌سازی پروژه در اجرا

بعد از مطالعات فوق که خلأ تحقیقاتی در پیاده‌سازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌صورت مدلینگ در پروژه‌های ایران کاملاً مشهود بوده و نشانگر قدرت عوامل محدودکننده در صنعت است. رویکرد تحقیقات بر دیگر قسمت‌های مربوط به صنعت ساخت که این فنّاوری بر آن اثرگذار است قرارگرفته است،اما بااینکه این بخش‌ها کمتر دچار سنت‌گرایی و مقاومت‌های صنعت ساخت هستند بازهم تحقیقات به بررسی توانایی‌های مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در این بخش‌ها و نهایتاً بیان یک مورد از پروژه‌های خارجی با استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان پرداخته‌اند.

تحویل یکپارچه اقلام پروژه

تحویل یکپارچه اقلام پروژه به‌عنوان یک فرآیند همکاری افراد دخیل در پروژه به‌صورت وسیع در پروژه‌های پیچیده و عظیم در قرن 21 شناخته‌شده است،لذا استفاده از یک فنّاوری جدید مانند مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در جهت اجرای این سازمان‌دهی جدید به‌عنوان یک پتانسیل بالقوه بررسی‌شده و درنهایت با پیشنهاد فرآیندهای مبتنی برBIMدر مراحل پروژه به نیاز به تغییر در فرآیندهای سنتی موجود برای بهره‌مندی هرچه بیشتر از این فنّاوری تأکید شده است(شاه حسینی و همکاران 1392).

شکل 3-فلوچارت‌های طراحی بر پایه IDPو BIM

این رویکرد جدید تحقیقاتی همگام با مطالعات بین المللی (McDonnell,2015)به‌عنوان یکی از نیازهای اصلی مطالعات درزمینهٔBIMبه شمار رفته و نیاز به فرآیند سازی مراحل مختلف BIMبرای اجرا در پروژه‌های ایران احساس می‌شود که البته هریک از این فرآیندهای پیاده‌سازی بر پایه اصولی مانند ساخت‌وساز ناب،تحویل یکپارچه پروژه،توسعه پایدار و... و با توجه به ارزش‌افزوده موردنیاز آن متفاوت خواهد بود.

طراحی معماری و معماری داخلی

به‌طورکلی بحث معماری در مدل‌سازی اطلاعات ساختمان با یک اشتباه در برداشت از تحول ایجادشده با BIMدر صنعت ساخت شروع شد و ادامه آن به برداشت از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌عنوان یک CAD 3Dادامه پیدا کرد و  بعضاً مشاهده می‌شود که در بین خبرگان و شرکت‌های معماری نرم‌افزاری مانند Revitکه بر پایه BIMکار می‌کند با ابزارهای گرافیکی مانند 3D Maxمقایسه شده و توانایی‌های آن سنجیده می‌شود حال‌آنکه باید توجه شود مدل استخراج‌شده در Revitدر این مورد شامل جنس،هزینه و کارایی دقیق تمام اشیاء قرارگرفته در محیط نرم‌افزاری است و برخلاف طراحی‌های غیر پارامتریک با تغییر یک شیء از این طراحی نتیجه آن در تمام اشیاء اثرپذیر از رفتار آن منعکس خواهد شد که این خصوصیت اصلی در نرم‌افزارهای غیر شیءگرای طراحی گرافیکی به‌هیچ‌عنوان امکان‌پذیر نیست.در تحقیقات انجام‌شده در این زمینه به فواید زیر از استفاده از BIMدر معماری و معماری داخلی اشاره‌شده است:

1-ایجاد مدل طراحی،2-مشاهده به معنای یقین پیدا کردن(با توجه به واقعی بودن مدل)3-توجه دقیق به متریال ها4-مدیریت گزینه‌های متفاوت طراحی و مقایسه آن‌ها،5-ایجاد اجماع در طراحی با توجه به دید مشترک(ایمان رحیم نیا،1392)،6-نحوه نورپردازی محیط در فصول مختلف،7-تحلیل مصرف انرژی (حامد ابراهیمی و اقبال شاکریB،1392). تحقیق بررسی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در معماری با اشاره به مطالعه موردی ساختمانی 14 طبقه در ایالات‌متحده و بدون انجام مدلینگ یا انجام پتانسیل و فرآیند سازی (Chan,2013)جهت استفاده در پروژه های داخلی به انجام رسیده است.

طراحی سازه

مطالعات این بخش با توجه به استفاده از نرم‌افزار SAP2000در طراحی سازه هاو تحت تأثیر آن به‌عنوان یک مقایسه بین طراحی با نرم‌افزار تکلا به‌عنوان نرم‌افزاری که بر پایه BIMکار می‌کند و اجرایی بودن نقشه‌های خروجی آن در مقابل نرم‌افزار SAP2000درباره پل کارون 4 انجام‌شده است(معماری وموسوی،1393).درنهایت این نقشه‌های خروجی با ارسال به پیمانکار،مشاور و کارفرمای پروژه و تائید آن‌ها مبنی بر قابلیت اجرای بیشتر دریافت کرده‌اند.از نقاط قوت این تحقیق این است که آن را می‌توان تنها تحقیق موجود در ایران که در آن مدل‌سازی اطلاعات انجام‌شده است معرفی کرد اما انجام این تحقیق در بهمن‌ماه سال 1393 درحالی‌که اجرای این پروژه در سال 1389 شروع‌شده و در مردادماه سال 1394 به بهره‌برداری رسیده گواه این موضوع است که نه اجرای پروژه واقعی و نه طی طراحی آن از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان یا نرم‌افزار تکلا استفاده‌نشده و صرفاً به مقایسه نقشه‌های تهیه‌شده دو نرم‌افزار در خروجی طراحی انجام شده حال‌آنکه وجود طراحی قبلی در نرم‌افزار SAP2000به‌عنوان اساس طراحی در نرم‌افزار تکلا نمی‌تواند به‌خوبی مزایا یا برتری این مدل‌سازی را در تهیه طرح اجرایی نشان دهد. درحالی‌که در تحقیقات انجام‌شده مبحث طراحی در خارج از کشور به بررسی روند طراحی با BIM  و تغییرات آن و عملیاتی کردن آن در پروژه‌ها (Lee, et al,2012)،توجه شده است.

تغییر رویکرد به بررسی ابعاد جدید در فناوری در سطح بین المللی و اثر آن در تحقیقات داخلی

رویکرد تحقیقاتی دیگر مدل‌سازی اطلاعات ساختمان رویکرد بررسی ابعاد افزون بر 3Dاین فنّاوری محسوب می‌شود که بر اساس آن بعد چهارم زمان،بعد پنجم هزینه،بعد ششم ایمنی،بعد هفتم تعمیر و نگهداری و... تعریف‌شده(Ding,etal,2014)و به بررسی قابلیت‌های این فناوری با استفاده از این ابعاد ‌پرداخته شده است(Das,et al,2015).

بررسی بعدهای چهارم و پنجم به علت رابطه تنگاتنگ با مدیریت پروژه و مفاهیم آن در همان بخش بررسی‌شده‌اند و در بعد ششم که مربوط به ایمنی است مطالعه‌ای که بتوان آن را به‌عنوان بررسی این عامل و مدل‌سازی اطلاعات نام برد یافت نشد. نیاز به افزونه‌های معتبر در نرم‌افزارها مدل‌سازی اطلاعات ساختمان یا نیاز به الگوریتم نویسی برای هماهنگی و شناسایی خودکار خطرات ایمنی به‌عنوان یکی اساسی‌ترین شیوه‌های بررسی این موضوع می‌توان اشاره کرد(Zhang, et al,2013)،البته برخی تحقیقات داخلی تعریف‌شده در این زمینه سعی در رفع این مشکل به‌وسیله افزودن نمایش‌های گرافیکی داشته‌اند که البته با توجه به این موضوع که اصل یکپارچگی اطلاعات و مدل‌سازی پارامتریک (Azhar,et al,2008)در این نوع تحقیقات از بین می‌رود نمی‌توان آن را به‌عنوان بررسی بر پایه مدل‌سازی اطلاعات ساختمان معرفی نمود و تنها در بخشی از مقالات به توانایی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان و کاربرد آن در مواردی نظیر در نظر گرفتن ایمنی در اجرا و نصب قطعات (حسنی و همکاران،1393) یا جلوگیری از برخورد تاورکرین با سازه (اصفهانی و همکاران،1393)با ساختمان اشاره‌شده است.

تعمیر و نگهداری ساختمان

بخش تعمیر و نگهداری ساختمان در ایران به‌عنوان بخش‌های کمتر توسعه‌یافته صنعت ساختمان در ایران است(ستوده بیدختی و معینی پور،1393).این مشکل به همراه جدید بودن ایده‌ی استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در تعمیر و نگهداری ساختمان‌ها از عوامل اصلی محدودکننده تحقیقات بر روی این مسئله است.به همین جهت تحقیقات انجام‌شده در این بخش علاوه بر مشکل عدم همراهی صنعت ساخت برای مدل‌سازی یک پروژه بعضاً با عدم شناخت و یا حتی عدم وجود چنین دانشی در برخی نواحی روبه‌رو شده است،به جهت دیگر نو بودن ایده در مقیاس بین‌المللی نیز مشاهده می‌شود در این تحقیقات برخلاف مطالعات سایر بخش‌ها که در اکثر موارد همراه بامطالعه موردی هستند،تنها دو موردمطالعه موردی در تحقیقات بررسی‌شده است (Ebbesen, 2015)و بیشتر سعی در شناخت کامل مبحث تعمیر و نگهداری ساختمان به‌صورت پرسشنامه یا مصاحبه با خبرگان برای توسعه نرم‌افزارهایBIMدر این بعد انجام‌شده است.تحقیقات انجام‌شده در ایران در این مبحث نیز به بیان پتانسیل به‌کارگیری(ستوده بیدختیB،1393) این فناوری در تعمیر و نگهداری و همچنین ذکر مطالعه موردی تالار بریسبان(غمخوار،1391) به‌عنوان مطالعه موردی انجام‌شده اشاره کرده‌اند.

نتیجه‌گیری

هم‌زمان با افزایش استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در دنیا و رویکردهای تحقیقات مشاهده می‌شود که در ایران نیز از اواخر سال 1391 مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌عنوان زمینه جدید برای تحقیقات موردتوجه محققین قرارگرفته است، برای آشنایی با هر موضوع جدید و نو نیازمند یکسری مطالعات کیفی برای گسترش دانش مربوطه و آگاهی از اثرات آن نیازاست که درباره مدل‌سازی اطلاعات ساختمان می‌توان گفت در اکثر زمینه‌های یاد شده به جز مباحثی مانند یکپارچه سازی تحویل پروژه،تعمیر ونگهداری،تبادل اطلاعات بین نرم افزاری و اصلاح فرآیندهای کاری مطالعات کیفی مناسبی در ایران انجام‌شده است و اکنون نیاز به کاربرد عملی با مطالعات کمی مدلینگ و موردی جهت درک عمیق از اثرات به‌کارگیری این فناوری در جوانب مختلف صنعت ساخت است که خلأ تحقیقاتی دراین‌باره مشاهده می‌شود و تنها موردی که می‌توان آن را تلاش برای اجرای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به‌صورت مطالعه موردی انجام‌شده مربوط به مدل‌سازی سه‌بعدی مربوط به پل کارون 4 است که پس از طراحی و ساخت طرح از این فنّاوری استفاده‌شده است که خیلی نتایج ملموسی نداشته و ارزش کسب شده قابل استنادی از این فنّاوری در پروژه‌ را نمایان نمی‌کند. دلیل عدم استقبال صنعت ساخت از ورود این فنّاوری را می‌توان به مواردی چون رکود موجود،وجود پیمانکاران تجربی و ساخت‌وسازهای سنتی، نیاز اجرای فنّاوری مدل‌سازی اطلاعات ساختمان به تغییرات در قوانین،استانداردها،روش‌های کاری،ارتباطات در پروژه،تعریف فرآیندهای کاری بر پایه فلسفه‌های جدید(مانند ساخت‌وساز ناب)دانست که بدون این تغییرات پیاده سازی کامل آن ممکن نخواهد بود و اثر مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در حد یک مدل سه‌بعدی نمایشی از پروژه نشان داده میشود.

مراجع: