مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (Building Information Modeling (BIM

مدل سازی اطلاعات ساختمان؛ از نوین ترین فناوری های ساختمانی در طراحی و مدیریت ساخت است که به تدریج در حال کسب محبوبیت بین مالکان، معماران و مهندسان و پیمانکاران، به عنوان فرایندی خلاقانه برای تولید، تجزیه و تحلیل ومدیریت داده های اطلاعاتی ساختمان در طول چرخه حیات آن میباشد. BIM نمایش دیجیتالی خصوصیات فیزیکی و کاربردی یک ساختمان و منبع دانش مشترکی برای اطلاعات ساختمان است که مبنایی قابل اعتماد برای تصمیم‌گیری در طول چرخه عمر پروژه، تشکیل میدهد.

یکی از مهمترین ویژگی های BIM ایجاد هماهنگی بین تمامی گروه های مرتبط با پروژه می باشد در شیوه های سنتی برای انجام کارهای پروژه هر یک از مهندسان معمار، مهندسان سازه ، کارفرما، مهندسان تاسیسات ، پیمانکاران ، تدارکات و مدیران پروژه و سایر عوامل دخیل در کار هر یک بنا به صلاح دید تولید ، تغییر و توزیع رسانی میکردند و بین عوامل پروژه هیچ رابطه‌ی تعریف شده و هدفمندی وجود نداشت در بسیاری از مواقع به دلیل عدم همکاری بین عوامل و عدم اطلاع مستندات پروژه و عدم اطلاع­ رسانی به‌موقع هر یک از اتفاقات در هر مرحله ­ای از طراحی و یا ساخت به سایر گروه‌ها عواقب ناخوشایندی را برای پروژه و سرمایه­ گذار به بار می ­آورد، ولی در BIM همکاری به‌صورت آنلاین و همزمان صورت می­گیرد، مسئولیت‌های واحد مرکزی اطلاعات تعریف و کنترل‌شده است و بنا به کاربرد هر یک از گروه‌ها مستندات لازم در اختیار ایشان قرار خواهد گرفت.

 امروزه اصطلاح BIM از مباحثی است که فعالین صنعت ساخت را تحت الشعاع قرار داده و در صنعت ساختمان تحول چشمگیری ایجاد کرده است. مدلسازی اطلاعات ساختمان امروزه تبدیل به روشی غالب و همه گیر در بسیاری از کشورهای دنیا و حتی خاورمیانه شده است. این روش از سال 2007 در پروژه های عمومی آمریکا اجباری گردیده است. در سال 2014 در امارات نیز BIM تبدیل به الزامی قانونی شد.

بخش های تشکیل دهنده واژه BIM به صورت زیر می باشد:

• مدل سازی Modeling: مدل خلاصه ای از واقعیت است. به‌ عبارت ‌دیگر نمایش مصور یا فیزیکی یک شی و یا سیستم را مدل می نامند و فرآیند ایجاد و بهینه سازی مدل ها را مدل‌ سازی نامیده اند.
• اطلاعات Information: آگاهی های به‌ دست ‌آمده از عناصر و رویدادهای محیط های مختلف که همواره از نظمی ساختاری و ذاتی خبر می دهند را اطلاعات می نامند. منظور از اطلاعات در BIM اطلاعات فیزیکی شامل وزن، رنگ، بافت، شفافیت، میزان جذب و انعکاس نور است. موارد دیگری همچون اطلاعات فنی و اجرایی شامل موقعیت، کاربرد، اتصال به سایر عناصر ساختمانی، نقش محاسباتی، قیمت تولیدکننده و توزیع کننده، زمان خرید، زمان نصب و سایر اطلاعاتی که در حوزه ساخت لازم است نیز در این دسته قرار می گیرند. اطلاعات مهمترین عنصر و پایه مدل BIM را تشیکل می دهد و بعضا از BIM به عنوان ساختاردهی اطلاعات یاد می شود. این ابزار برای مدیریت اطلاعات است. این اطلاعات در طول چرخه حیات پروژه متناسبا توسط تمامی عوامل تولید می شود و در اختیار افراد مرتبط قرار داده می شود. اطلاعات مرتبط با هر المان بر اساس استانداردهایی تعیین و در فازهای پیشرفت پروژه با همکاری تمامی عوامل مختلف تکمیل می شود.
• ساختمان Building: ساختمان به معنی سازه ایست که برای فعالیت های مختلف انسان ساخته می شود و شامل دو محیط درون و بیرون است.

علل اصلی عدم وجود بهره‌وری مناسب در صنعت ساختمان، طبیعت پراکنده سیستم تحویل پروژه، استفاده از فناوری CAD 2 بعدی سنتی و کوچک بودن اندازه اغلب شرکت‌های ساختمانی میباشند. سیستم تحویل سنتی پروژه (DBB¹)، نقش شرکت کنندگان در مراحل طراحی و ساخت را جدا از هم قرار می دهد و به عبارت دیگر مانع همکاری پیمانکار یا مدیر ساخت در مرحله طراحی می‌شود. از سوی دیگر، استفاده از روش معمول و سنتی نقشه‌کشی CAD 2 بعدی، رویکرد همکارانه ای را ایجاد نمی‌کند. معماران و مهندسان نقشه های CAD  مربوط به خود را تهیه می کنند و طرح های خود را به مالکین و پیمانکاران ارائه می‌کنند، این نقشه ها با یکدیگر یکپارچه نمیشوند و معمولا در بخش هایی از آن، اطلاعات نقشه ها در تعارض با یکدیگر قرار دارند که باعث عدم بهره‌وری مناسب می‌گردد.

BIM یک حرکت از ساختار طراحی سبک آنالوگ، به سمت دیجیتال است. هم اکنون در حال گذار از تکنولوژی CAD به BIM هستیم. اساس مدل سازی بر داده‌ های اصلی‌ استوار بوده و به صورت اطلاعاتی‌ از پروژه ایجاد می شود. طراحی ساختمان در روش سنتی تا حد زیادی متکی بر نقشه ‌های دو بعدی بود. مدل ‌سازی اطلاعات ساختمان باعث گسترده تر شدن این روش یعنی افزایش سه بعد فضایی اولیه (عرض، ارتفاع و عمق)، زمان به عنوان بعد چهارم و هزینه به عنوان بعد پنجم شد؛ بنابراین BIM چیزی بیش از هندسه را پوشش می دهد. BIM یک ماکت دیجیتال جامع از وضعیت فیزیکی و نیز مشخصات فنی یک ساختمان می باشد. این سیستم یک مرجع مشترک از اطلاعات مرتبط با ساختمان را ایجاد می کند که مبنا و مرجعی قابل اطمینان برای تصمیم سازی ها در تمامی چرخه حیات پروژه می باشد؛ از زمان طراحی مفهومی تا زمان بازسازی و حتی زمان تخریب پروژه.

روابط فضایی، تجزیه و تحلیل نور، اطلاعات جغرافیایی و مقدار و خواص اجزای ساختمان نیز جزئی از سیستم BIM به حساب می آید. ابزار چند بعدی سازیBIM شامل ایجاد مدل های بصری از ساختمان است که بخش مدیریتی در طول تمامی مراحل پروژه اعم از پردازش داده ها، طراحی و مراحل اجرای ساختمان جریان خواهد داشت. به طور معمول استفاده از BIM به عنوان یک نرم‌ افزار مدل سازی پویا در کار ساختمان که داری بعد چهارم و پنجم در حیطه مدیریتی است برای افزایش بهره وری، صرفه جویی در هزینه ها در مراحل طراحی و ساخت ‌و ساز و کاهش هزینه های در حال اجرا و پس از ساخت و ساز نیز بسیار مفید واقع شده است.

دلایل استفاده از سیستم BIM در پروژه های ساختمانی :

• کاهش هزینه ها در هنگام اجرای سازه (Construction Cost)
• طراحی سازه و پروژه در زمان کم و به صرفه (Decrease Time)  
• کاهش خطا ها و نا هماهنگی های اجرایی (Clash Detecting)
• امکان ساخت سازه ها بصورت پیش ساخته (Precast)
• ساخت سازه با کیفیت تر با استفاده از این روش (Construction Quality)

برخی از مهم‌ترین کاربردهایBIM  به شرح زیر است:

تصویرسازی: نخستین کاربرد BIM توسط گروه های مختلف در کارگاه های ساخت و ساز، دیدن خروجی های مورد انتظار و درک بهتر و زودتر آنچه طراح انتظار ساخت آن را دارد، می‌باشد. تصویرسازی همچنین می تواند به عنوان اهرمی پایه ای برای دیدن توالی فعالیت های مربوط به ساخت سازه، اجزاء موقتی کارگاه و مراحل دیگر پروژه باشد.

قابلیت ساخت: فرایند قابلیت ساخت را استفاده بهینه از دانش و تجربه در برنامه‌ریزی، طراحی، تدارکات و سازماندهی برای رسیدن به اهداف کلی پروژه تعریف نموده اند. درطول فرایند مدلسازی اطلاعات ساختمان و برنامه‌ریزی 4بعدی قبل از ساخت که می‌تواند در مراحل پیچیده پروژه ها و کارگاه های ساخت به کار گرفته شود. متخصصان با ارائه دانش و تجربه رشته های تخصصی خود به یکدیگر، از نظر قابلیت ساخت اغلب ارزش زیادی به پروژه می‌افزایند. برای مثال ممکن است در اثنای تبادل اطلاعات، متخصصان به این جمع بندی برسند که بتن‌ریزی درجا گزینه مناسب تری نسبت به بتن آماده است و یا فولاد انتخاب بهینه‌تری برای پروژه موردنظر میباشد. برای کنترل هزینه و قابلیت ساخت توسط BIM، معمار و مدیر ساخت چگونگی ایجاد اسناد ساخت و ساز را واسنجی می‌کنند. این فرایند به معنی رسیدن به یک سیستم تحویل یکپارچه پروژه میباشد که ریسک ها و فواید حاصل از پروژه را با ذینفعان پروژه به اشتراک می گذارد. در واقع این هماهنگ‌سازی اطلاعات می تواند موجب صرفه‌جویی در پروژه ها شود.

همکاری: همکاری و هماهنگی در پروژه اطمینان میدهد که اطلاعات ایجاد شده در مراحل مختلف پروژه، یکپارچه و پیوسته خواهند بود. بسیاری از مفسران خاطر نشان کرده اند که BIM صرفا یک تکنولوژی نیست بلکه فرایندی است که نیازمند استفاده از تکنولوژی موجود و همکاری کاربران، سازندگان، طراحان و مالکان میباشد تا بیشترین سود را مدلسازی اطلاعات ساختمان کسب کنند. استفاده از این روش ها و فرایندهای سازمان‌دهی شده در صرفه‌جویی و بالا بردن بهره‌وری پروژه تاثیر بسزایی دارند.

کشف تداخل: با کشف تداخل، مدل‌های اطلاعات ساختمان گروه های مختلف طراحی در کنار هم گردآوری میشوند و ناهماهنگی طرح های هندسی کنترل میشوند نقاطی که در مدل ها با هم تداخل دارند شناسایی می شوند و سپس میتوانند اصلاح گردند. علاوه بر آن خطاهای بصری که منجر به کیفیتی ضعیف از لحاظ زیبایی‌شناسی معماری می شوند، می توانند شناسایی و اصلاح گردند. کشف تداخل یکی از کاربردهای رایج BIM است.

برآورد مقادیر: با برآورد هزینه که بعضا بعد پنجمBIM نامیده میشود. اجسام در طرحی سه بعدی به لیست قیمت و نوع جنس مصالح و مواد مختلف متصل میشوند. لیست قیمت ها بیشتر برپایه واحد حجم مصالح و مواد می باشند، اما برای برآورد های جزئی تر می توانند شامل قیمت های نیروی کار و تجهیزات باشند. این کار قابلیت برآورد دقیق هزینه در هر نقطه از مرحله طراحی را فراهم میکند و اطلاعات مالی قابل فهمی برای تصمیمات طراحی ایجاد میکند.

 پیگیری پیشرفت پروژه: برنامه زمان‌بندی پروژه که در نرم‌افزار های کنترل پروژه مثل MS Project ساخته میشود از یک طرف و مدلسازی اجزا سه بعدی ساختمان با نرم افزارهایی مثل Revit از طرف دیگر میتوانند مقدمات کار را آماده کنند و پس از آن برای متصل نمودن برنامه زمان‌بندی به اجزا متناظر فعالیت‌ها از نرم افزارهایی مثل Navisworks استفاده می‌شود که درنهایت برنامه‌ریزی 4 بعدی را به نمایش می‌گذارد. این امکان وجود دارد که میزان هزینه و مقدار کاری که انجام شده را در مقابل کمیت هایی متناظر در مدل BIM تعریف نمود. بنابراین وقتی که کمیتی در مدل تغییر می کند، مقدار کار، زمان و هزینه نیز تغییر خواهد کرد.

تحلیل یکپارچه پروژه: فرایند سنتی ساخت و ساز ناسازگارانه و اغلب با اختلافاتی میان طرف های درگیر در پروژه همراه است. زیرا طرف های درگیر اهداف مختلفی برای خود دارند. هم ترازی فرایندی است که گروه پروژه و یا ذینفعان پروژه در کنار یکدیگر جمع میشوند تا به اهداف مختلفی مشترکی میان خود برسند. فرایند مدلسازی اطلاعات ساختمان در یکپارچه کردن اهداف نقش موثری دارد. در ساخت و ساز، هدف آماده  و عرضه کردن ساختمانی برای مشتریان است که نیازهایشان را با کمترین هزینه در کوتاه ترین زمان و با بالاترین زمان و با بالاترین درجه کیفیت برآورذ کند. به همین دلیل است که IPD(تحویل یکپارچه پروژه) یا رویکرد هم ترازی در صنعت ساختمان بسیار جذاب است.

برخی از دیگر کاربردهای BIM: 
– تولید مدل های سه بعدی هوشمند
– برآورد احجام و هزینه ها
– برنامه ریزی چهار یا پنج بعدی
– کشف تداخلات فضایی موجود
– مدیریت بهره برداری
– آنالیز هزینه و عملکرد در طول دوره بهره برداری
– برنامه ریزی ایمنی
– مقاصد فروش و پرزنت
– شبیه سازی ساختمان در مباحثی همچون انرژی
– مدیریت زنجیره تأمین
– استفاده برای تدارکات
– شبیه سازی فرآیند ساخت

 انواع نرم افزارهای BIM:

 نرم افزارهای که تاکنون در عرصه جهانی معرفی‌شده‌اند به شرح زیر میباشند :

• BIMobject: یک پورتال برای متخصصان است تا اشیای BIM را در طراحی‌های سه‌بعدی خود شناسایی کنند و از آنها استفاده نمایند.
• SketchUp: SketchUp یک برنامه مدل سازی سه بعدی است که به راحتی قابل یادگیری است. با این نرم افزار میتوان به مدل‌ها با دقت بالا، جزئیات، بافت و شیشه را اضافه کرد.
• Trimble Connect: تیم‌های پروژه های مهندسی و ساخت و ساز می‌توانند به وسیله دسکتاپ، موبایل و یا سایت Trimble، به اطلاعات پروژه دسترسی داشته باشند وآن ها را به اشتراک بگذارند. اعضای تیم می‌توانند پروژه‌هایی را بسازند، وظایفی را تخصیص دهند، نظرات خود را اعلام کنند،گزارشاتی را بسازند و آن را منتشر نمایند، تصاویر متعددی را در یک زنجیره نظرات نگهداری کنند.
• Edificius: Edificius، که یک نرم‌افزار ACCA است، ارائه‌دهنده راه‌حل‌های طراحی معماری سه‌بعدی که با ابزارهای تخمین ساخت‌وساز و ابزارهای پژوهشی ترکیب شده است.  ACCA  بیش از ۹۰ نرم‌افزار برای صنایعAEC ارائه کرده است.
• Autodesk BIM 360: معمولاً Autodesk BIM 360 به وسیله مدیران پروژه، مدیران ساخت‌وساز مجازی، پیمانکاران فرعی، مهندسان پروژه و تیم‌های طراحی برای آمادگی بهتر برای توسعه پروژه، کاهش توازن زمان و پیشرفت برنامه‌ریزی پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• Revit LT: این نرم افزار این امکان را به کاربران می دهد که هر سه شاخه معماری، سازه و تاسیسات به صورت هماهنگ و یکپاچه و سیستماتیکی با هم کار کنند به طوری که می توان فایل ها را در اختیار بخش‌های مربوطه گذاشته و کاربران روند تکمیل کار را ادامه دهند و با پیشرفت کار در هر سه شاخه آنها را در یک فایل ذخیره سازی کنند.
• Vectorworks Architecht: این نرم افزار به کاربران این امکان را می‌دهد که بر روی ایده‌های دوبعدی و سه بعدی خود کار کنند. جزئیات ساخت را اصلاح نمایند،کارایی انرژی را افزایش دهند، در زمان صرفه‌جویی داشته باشند، دقت کار را افزایش دهند و دیگر نیازی نباشد که برای هر بار باز بینی طراحی سازه، به طور دستی وارد فضای داده ای شوند.
• TurboFloorPlan: TurboFloorPlanکه TurboCAD  آن را ارائه کرده به همه افراد در هر سطحی (از تازه کار گرفته تا حرفه‌ای) کمک می‌کند که تمام فازهای طراحی خانه را از فونداسیون گرفته تا دکوراسیون داخلی طراحی کنند.
• DataCAD: این نرم افزار از ویژگی‌های رندرینگ، تخمین، takeoff و فریم بندی سه بعدی اتوماتیک برای کف ها، دیوارها و سقف‌ ها برخوردار است.
• ARCHICAD: این نرم افزار از امکاناتی همچون رندرینگ، ابزارهای راه‌پله و ریل گذاری و … برخوردار است.

ده نکته اساسی پیرامون BIM:
1. BIM همان مدلسازی سه بعدی نیست. 
2. BIM به مدت زمان بیشتری نسبت به دیگر روش های مدلسازی احتیاج ندارد. از آنجا که تمامی فرآیند در ابتدا مدل می شود، شاید زمان اولیه طراحی اندکی افزایش یابد، اما در طول مدت پروژه بهره وری را افزایش می دهد و از بسیاری از چرخه های اتلافی جلوگیری می کند که همین موضوع جریان پروژه را در بهترین روند ممکن پیش خواهد برد. 
3. BIM هزینه بیشتری به پروژه تحمیل نمی کند. گرچه ممکن است در ابتدا هزینه هایی شامل هزینه نیروی انسانی داشته باشد، اما در طول یک پروژه بسیار سودآور نیز خواهد بود. 
4. BIM برای تمام پروژه ها می تواند سودمند باشد و فقط مختص ساختمان های پیچیده و بزرگ یا پروژه های سودمند نیست.
5. BIM یک هیجان موقتی نیست و به زودی تبدیل به بخشی روتین از کار فعالان ساختمان خواهد شد. 
6. مزیت هایی که BIM دارد فقط مختص طراحان و سازندگان نیست بلکه تمامی عوامل پروژه از آن منتفع خواهند شد.
7. BIM تنها یک تغییر نرم افزاری نیست و یک متدولوژی و نگرش است. این متدولوژی ممکن است از طریق نرم افزارهای پشتیبانی شود.
8. BIM به خودی خود تمامی تداخلات فیزیکی را برطرف نمی کند و به تیم طراحی اجازه می دهد که با قضاوت و دانش خود به بررسی دقیق برخی تداخلات میان بخش های مختلف بپردازند. 
9. کارفرمایان به نحو پویاتری از طریق BIM می توانند در پروژه مشارکت داشته باشند.
10. سطح اطلاعات قابل مدلسازی در BIM منعطف است. این مدلسازی می تواند از ریزترین جزئیات از قبیل میخ و پیچ را نیز مدلسازی کند که این موضوع بستگی به درخواست کارفرما و یا سطح اهمیت آن در پروژه دارد و قابل تصمیم گیری است.

¹ قرارداد طراحی، مناقصه و ساخت Design Bid Build(DBB): در این قرارداد ابتدا مهندس مشاور در قالب قرارداد جداگانه، وظیفه طراحی پروژه را برعهده میگیرد و پس از اتمام عملیات طراحی و مهندسی با همکاری کارفرما اقدام به تهیه اسناد مناقصه میکند، برنده مناقصه به عنوان پیمانکار پروژه، قرارداد سه جانبه ای را با کارفرما و مهندس مشاور در مرحله ساخت منعقد مینماید که براساس آن موظف به پیاده کردن طراحی های تهیه شده به وسیله مهندس مشاور، تحت نظارت و دستورات وی میباشد.