Edição Nº. 29 - Agosto/09

Sergio Scheer
D.Sc / Professor Adjunto do PPGCC da Universidade Federal do Paraná. Programa de Pós-Graduação em Construção Civil Centro Politécnico, CEP 81.531-990, Cx. Postal 19.011, Curitiba, Paraná. E-mail: Este endereço de e-mail está protegido contra SpamBots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para vê-lo.

Fabíola Azuma
Eng. Civil / Mestranda do PPGCC da Universidade Federal do Paraná. Programa de Pós-Graduação em Construção Civil Centro Politécnico, CEP 81.531-990, Cx. Postal 19.011, Curitiba, Paraná. E-mail: Este endereço de e-mail está protegido contra SpamBots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para vê-lo.

Resumo

No mercado de desenvolvimento de projetos existem duas linhas de sistemas CAD (Computer Aided Design): sistemas CAD convencionais ou com modelagem baseada em entidade e sistemas CAD com modelagem de produto ou com modelagem baseada em objeto. Os softwares que apóiam esse tipo de sistema CAD baseado em modelagem de produtos incorporam o conceito BIM (Building Information Modeling) e são chamados de softwares paramétricos. Dessa maneira, esses softwares conseguem capturar todas as informações necessárias para o ciclo de vida do projeto, abrangendo desde a concepção até operação e manutenção. Nesse processo de projeto, todos os envolvidos da construção participam de modo integrado e simultâneo, contribuindo para a rápida análise dos dados e para tomada de decisão.

Nesse contexto, será apresentado um estudo de caso comparativo entre os sistemas CAD convencionais e sistemas CAD baseado em modelagem de produto, apresentando as características de cada processo de projeto e a percepção do usuário em relação aos sistemas.

1. Introdução

Em todos os países, a indústria da construção enquadra-se entre os maiores ramos da economia. Além disso, possui uma forte referência pública, uma vez que cria a infraestrutura de base para o funcionamento da economia geral (GEHBAUER, 2004).

Dessa maneira, devido às preocupações em relação a maior eficiência e produtividade, além das pressões na economia global para maior segurança, qualidade e redução de custos e tempo dos projetos de construção, houve um interesse crescente na construção integrada por computador (VEERAMANI et al., 1998).

Esses desenvolvimentos estão permitindo uma radical evolução de novos paradigmas de interação na fragmentada indústria da construção, além de desenvolver projetos usando tecnologias de computação integrada para projeto colaborativo, planejamento dos processos de construção, execução e controle dos processos e gerenciamento do projeto (VEERAMANI et al., 1998).

O objetivo desse trabalho é mostrar as possibilidades de interação e resultados do desenvolvimento de um projeto de construção usando tecnologia de construção integrada por computador através de um estudo de caso comparativo com o processo tradicionalmente utilizado pela indústria da construção.

Dessa maneira, buscam-se diretrizes para esse novo paradigma de projeto, contribuindo para a evolução desses conceitos e conseqüentemente para uma maior integração de projeto e produção na indústria da construção civil.

2. Caracterização da indústria da construção

O empreendimento de construção é caracterizado pela sua complexidade e singularidade, abrangendo múltiplas dimensões e participação de diferentes agentes com formações, atuações e metas próprias (FABRÍCIO, 2002).

Gehbauer (2004) expõe algumas particularidades que tornam essa atividade complexa:

• O produto da construção é individual e o local de produção (canteiro de obras) varia de local para local, implicando condições locais diferentes para cada obra;
• A maioria dos projetos de construção civil é de curta duração existindo a pressão de tempo;
• Os trabalhos na construção civil são executados por equipes individualmente especializadas;
• Os trabalhos de construção são sujeitos às variações climáticas, uma vez que são realizados em locais ainda não totalmente protegidos;
• O cliente da construção civil fiscaliza permanentemente a qualidade, dimensões e materiais de modo que, durante a construção, é necessário considerar essas influências adicionais;
• Na indústria da construção, torna-se difícil predeterminar e otimizar o fluxo de materiais no canteiro de obras devido às condições espaciais impostas pelo ambiente externo;
• Na indústria da construção, as empresas tercerizadas fazem parte do processo de produção no próprio local de realização do produto, podendo, inclusive, ter diferentes tercerizados no mesmo ambiente de trabalho. Esse aspecto dificulta a coordenação e otimização dos processos de trabalho;
• Existência de conflitos entre diferentes equipes de trabalho e especialmente em relação à gestão dos trabalhos. No âmbito do gerenciamento, os conflitos são devidos a diferentes métodos e objetivos específicos. Por exemplo: o setor de compras observa apenas o melhor preço de aquisição, podendo assim resultar no fornecimento de um produto inadequado ou com atraso, aumentando os custos da construção;
• Existência de conflitos com terceiros como órgãos da administração pública local, grupos de interesse ou até mesmo com a justiça.

Nesse contexto, cada empreendimento exige uma formulação e um projeto próprio. Assim, a concepção e o projeto devem, a cada empreendimento, mobilizar múltiplas técnicas e agentes para concepção e desenvolvimento do empreendimento (FABRÍCIO, 2002).

3. Processo de projeto sequencial

O processo de projeto contempla todas as decisões e formulações com objetivo de subsidiar a criação e a produção de um empreendimento, partindo da montagem da operação imobiliária, passando pela formulação do programa de necessidades e do projeto do produto até o desenvolvimento da produção, o projeto “as built” e a avaliação da satisfação dos usuários com o produto (FABRÍCIO, 2002).

Fabrício (2002) apresenta os principais serviços e atividades do processo de projeto:

• Concepção do negócio e desenvolvimento do programa: Abrange a tomada de decisão, seleção do terreno, concepção econômica e financeira e especificações desejadas no produto.
• Projetos do produto: concepção e detalhamento do produto: projetos de arquitetura, estruturas, instalações elétricas e hidráulicas, etc.
• Orçamentação: levantamento de custos
• Projetos para produção: seleção de tecnologia construtiva (para a implantação em partes determinadas ou subsistemas da obra), procedimentos de trabalho e recursos materiais necessários para a execução.
• Planejamento de obra: acompanhamento do cronograma e do fluxo de caixa.
• Projeto as built: acompanhamento da obra e atualização dos projetos
• Serviços associados: acompanhamento de obra (projetistas), assistência técnica e análises pós-ocupação.

No processo de projeto tradicional, essas atividades acontecem de modo seqüencial.

No entanto, o processo de projeto tradicional e incremental é ineficiente. O modo seqüencial é problemático, pois permite perda e repetição da informação, além de um longo tempo de duração, uma vez que uma mudança no projeto é feita e então passada para o próximo profissional para atualizações (MARSHALL- PONTING & AOUAD, 2005).

Os problemas no modo seqüencial incluem:

• Relacionamento ineficiente entre cliente-consumidor devido a falta da participação de outros departamentos envolvidos (Brödner, 1996 apud Marshall-Ponting & Aouad, 2005);
• Falta de competitividade em relação a custos e qualidade (Womack et al., 1990 apud Marshall-Ponting & Aouad, 2005);
• Falta de atendimento a outros fatores além daqueles para produção, marketing e outros serviços que agregam valor à cadeia de desenvolvimento do produto (Syan & Mennon, 1994 apud Marshall- Ponting & Aouad, 2005);
• Trabalho redundante e replicante nas diferentes interfaces entre departamentos (Muller, 1987 apud Marshall-Ponting & Aouad, 2005);
• Desenvolvimento lento do produto e do processo de implementação (Buggert & Weilpuetz, 1995, apud Marshall-Ponting & Aouad, 2005).

Veeramani et al. (1998) acrescenta outros fatores nesse cenário problemático:

• Problemas de projeto de instalações (facilidades) reconhecidos apenas na fase de construção, implicando modificações no projeto durante a etapa de execução, tendo impactos não apenas na produtividade bem como em relação aos custos e prazos do projeto;
• Menor flexibilidade, resultando em possibilidades de mudanças abaixo do ideal para superar problemas de construção. Por exemplo: uma edificação típica consiste de diferentes tipos de subsistemas (estrutural, elétrico, hidráulico, ar-condicionado, entre outros) que necessitam ser adaptados ao espaço disponível. Devido à complexidade de cada subsistema, o projeto é realizado por grupos de pessoas separados. No processo tradicional, nos quais esses subsistemas são coordenados, podem ocorrer conflitos de espaço ou dificuldades de configuração. Uma vez que atrasos no projeto de construção implicam custos, a tendência típica é fazer modificações locais. Essa solução pode servir para problemas imediatos de construção, no entanto, a longo prazo, podem ocorrer problemas de manutenção e acessibilidade.

Diante deste cenário, uma solução promissora para superar esses problemas e reduzir custos é a engenharia simultânea (VEERAMANI et al., 1998).

4. Processo de projeto simultâneo

Engenharia simultânea pode ser definida como o processo, no qual grupos interdepartamentais trabalham de modo interativo e formal no projeto do ciclo de vida completo do produto ou serviço, com o objetivo de encontrar e realizar a melhor combinação entre as metas de qualidade, custo e prazo (MUNIZ JR, 1995 apud FABRÍCIO, 2002).

Uma das principais vantagens da engenharia simultânea é a redução das incertezas no processo de projeto (KOSKELA; HUOVILA, 1997 apud FABRÍCIO, 2002).

A superioridade dos resultados atingidos com o desenvolvimento de produtos por meio da Engenharia simultânea comparada ao processo seqüencial pode ser mostrada esquematicamente pela figura abaixo adaptada de Kruglianskas (1995) no qual as curvas representam o tempo de desenvolvimento e a área sobre a curva representa o custo do projeto ao longo do tempo (FABRÍCIO, 2002).

Comparação do desenvolvimento de produto em engenharia seqüencial e em engenharia simultânea. Fonte: Adaptada de Kruglianskas (1995) apud Fabrício (2002).

Analisando a figura, é possível examinar que a maior parte das decisões nos projetos com engenharia simultânea concentra-se nos primeiros meses de projeto; em contrapartida, na engenharia seqüencial, além das decisões, um grande número de revisões e modificações ocorre mais tarde, podendo inclusive ocorrer após o lançamento do produto. Isso reforça a idéia de que a qualidade deve ser buscada desde as primeiras fases dos empreendimentos e que os projetos têm um papel decisivo nesta procura (FABRÍCIO, 2002).

5. Tecnologia da informação e processos simultâneos

Como facilitador e catalisador da integração entre os especialistas envolvidos, a engenharia simultânea freqüentemente é associada ao uso intensivo da informática e das telecomunicações como ferramentas de suporte às decisões e à interação entre especialistas (FABRÍCIO, 2002).

5.1. Building Information Modeling

Os sistemas CAD usuais se restingem em apresentar apenas a forma da informação através dos desenhos convencionais criados nos modelos de casca (wireframe). No entanto, existe uma necessidade real e uma oportunidade na indústria da construção para desenvolver sistemas baseados em modelos sólidos especialmente desenvolvidos a fim de atender às necessidades da indústria da construção. Esses modelos servem inclusive como base para a engenharia simultânea e para construção e projeto integrado por computador (particularmente para análises de construtibilidade, seleção de equipamentos e recursos, geração do planejamento dos processos e controle operacional em tempo real) (VEERAMANI et al., 1998).

O uso de Building Information Modeling (BIM) atende essa necessidade uma vez que consegue capturar todas as informações do ciclo de vida da construção.

Conforme Peacock (2003), BIM é o termo que descreve o processo de criação de dados durante o projeto e construção de uma edificação. Conforme o autor, essa explicação torna-se mais clara quando os termos são separados:

• Building: refere-se à instalação ou edificação que está sendo tratada e gerenciada
• Information: a informação ou dados que são obtidos da instalação ou edificação
• Modeling: refere-se ao modelo que abriga, mantém e controla o fluxo de informações para melhor gerenciar a instalação ou edificação.

De acordo com Graphisoft (2003) apud Fu et al. (2006), BIM é um repositório padrão de informação digital de projeto de construção, o qual pode conter informações sobre a edificação, como aspectos de construção, gerenciamento, operações e manutenção. Dessa maneira, segundo Peacock (2003) o uso do BIM também pode substituir o CAFM (Computer Aided Facility Management) uma vez que o modelo também pode ser usado para conter e gerenciar todas as formas de informação da edificação.

Para Fu et al. (2006), o uso do BIM auxilia na padronização de informações de projetos e planejamento, que usualmente são considerados fragmentados nas diversas etapas e aspectos de um projeto de edificação. Dessa maneira, segundo os mesmos autores, com o uso do BIM, as informações podem se adequar aos requerimentos e formatos de interfaces, banco de dados, arquivos e dados de intercâmbio nas aplicações computacionais.

Koivu (2002) apresenta a definição de interoperabilidade dada por um grupo de especialistas na área de TI que participou de uma rodada do método Delphi, promovida pela Stanford University (CIFE) e VTT Building and Transport. Segundo esse grupo, interoperabilidade significa o compartilhamento de uma estrutura de modelo de dados de um produto entre todas as aplicações relevantes ao longo do ciclo de vida de uma facilidade ou construção, fazendo uso de uma estrutura de dados comum.

Para que os dados sejam compartilhados, é necessário que os dois sistemas possuam estrutura de dados e semântica compatíveis, podendo dessa forma utilizar diretamente os dados do outro sem necessidade de tradução. A garantia da interoperabilidade reside no estabelecimento de convenções comuns em ambos os sistemas em três níveis: formato de linguagem de representação, protocolo de comunicação de agente para agente e especificação do conteúdo do conhecimento compartilhado (MICALI, 2000).

Ferreira (2005) reforça esses requisitos quando mostra que para existir interoperabilidade é necessário trabalhar com formatos padronizados e compartilháveis, além de dispor de um mecanismo de comunicação eficiente e adequado.

Segundo Jacoski (2003), a interoperabilidade é essencial quando se deseja alcançar produtividade e competitividade nas indústrias, uma vez que existe uma representação digital do produto e a participação dos diversos agentes.

Em uma pesquisa survey realizada por Tse et al. (2005) em Hong Kong, o maior motivo para a utilização do BIM é a possibilidade de criar vistas e cronogramas dinamicamente e automaticamente. Os outros dois maiores motivos para o uso do BIM foram indicados como: possibilidade de refletir mudanças instantaneamente em todos os desenhos e cronogramas e a criação de um único arquivo de projeto (TSE ET AL., 2005).

Por outro lado, essa pesquisa apontou algumas barreiras para o uso do BIM, como (TSE et al., 2005):

• Separação entre as fases de projeto (concepção) e desenho,
• Objetos inadequados;
• Falta de capacidade para customizar objetos;
• Processo de modelagem complicado e que requer tempo;
• Falta de treinamento e suporte técnico,
• Custos na aquisição de arquivos extras;
• Indisponibilidade de uma versão de software gratuita para teste

Dessas barreiras, a falta de integração das etapas de projeto e desenho é o maior obstáculo, até mesmo em relação às barreiras técnicas. Dessa forma, é esperada uma maior participação dos projetistas no uso do BIM para garantir a qualidade do modelo, além da promoção das vantagens do uso do BIM no processo de projeto. Embora a pesquisa tenha sido conduzida em Hong Kong, os resultados fornecem uma base para comparação entre surveys similares (TSE ET AL. 2005).

5.2. Software paramétrico

Desde a introdução dos sistemas CAD, existem duas linhas distintas de produtos: modelagem baseada em entidade e modelagem baseada em objeto. Embora a maioria dos usuários tenha optado para a modelagem baseada em entidade, continuaram os esforços na modelagem baseada em objeto (TSE ET AL., 2005).

Os softwares que dão suporte à modelagem baseada em objeto incorporam o conceito BIM e são chamados Virtual Building, Parametric Modeling ou Model-Based Design. Esses produtos constroem modelos de edificações com objetos paramétricos, como paredes, colunas e janelas e são fundamentados na modelagem baseada em objeto. Por outro lado, os sistemas CAD baseado em entidade, representam apenas entidades gráficas, como linhas e arcos e não conseguem fornecer ricos significados semânticos sobre a edificação (TSE ET AL., 2005).

Os pioneiros na modelagem baseada em objeto na indústria da construção são Nemetschek AllPlan e GraphiSoft ArchiCAD, inseridos, respectivamente em 1980 e 1984 (Nemetschek 2004 e GraphiSoft 2004a apud Tse et al., 2005).

Em seguida, Bentley e Autodesk, que já haviam absorvido um grande pedaço do mercado referente à modelagem baseada em entidade, começaram a desenvolver modelos baseados em objetos e subseqüentemente lançaram o Bentley MicroStation Triforma e Autodesk Architecture Desktop, em 1996 e 1998, respectivamente (Bentley 2004 e Autodesk 2004aa apud Tse et al., 2005).

Em 2000, Revit Technology Corporation introduziu um novo modelo paramétrico chamado Revit, que após dois anos foi adquirido pela Autodesk (Graves, 2002 apud Tse et al., 2005). Em 2002, Bentley reestruturou o MicroStation Triforma e transformou em uma nova linha de produtos chamada Bentley Building Information Modeling, incluindo sub-módulos em arquitetura, ar-condicionado e estrutura (Bentley 2004a apud Tse et al., 2005). Em 2003, Nemetschek lançou o All- Plan 2003 (Nemetschek 2004 apud Tse et al. 2005) e, em setembro de 2004, GraphiSoft lançou a última versão do ArchiCAD, versão 9 (Graphi- Soft 2004a apud Tse et al., 2005).

O uso desses softwares permite a criação de modelos de informação que podem ser utilizados durante o ciclo de vida do projeto.

6. Conclusão

O uso de Building Information Model favorece um ambiente de construção e projeto integrado por computador. Através de modelos e padronização dos dados, é possível o intercâmbio de infomações entre os envolvidos no empreendimento. Isso torna a indústria da construção civil mais ágil e preparada para as mudanças necessárias e para as particularidades da atividade. Dessa maneira, o uso de Building Information Modeling contribui para o gerenciamento das atividades, reduzindo custos, conflitos entre stakeholders e favorecendo a comunicação, pois as discussões acabam girando em torno de um único modelo computadorizado. O Building Information Modeling também fomenta a engenharia simultânea, já que permite a análise de todos os elementos do ciclo de vida do projeto, além de possibilitar o trabalho paralelo das etapas do processo de projeto.

No entanto, para que o Building Information Modeling seja totalmente incorporado, é necessário uma reestruturação dos processos de projeto, de modo que exista uma maior colaboração entre os projetistas e adoção de atributos semânticos. Assim, lança-se o desafio para os profissionais e pesquisadores, tendo em vista o grande potencial para a melhoria da qualidade do projeto, agregando-lhe valor e melhorando a comunicação entre os agentes envolvidos na construção, na busca contínua da melhoria da qualidade dos produtos finais.

Referências

GEHBAUER, F. Racionalização na Construção Civil – Como melhorar processos de produção e de gestão. Recife: Projeto COMPETIR (SENAI, SEBRAE, GTZ), 2004.

MARSHALL-PONTING, A. J.; AOUAD, G. An nD modeling approach to improve communication processes for construction. Automation in Construction, v.14, p. 311-321, 2005.

FABRÍCIO, M.M. Projeto simultâneo na construção de edifícios. 2002. Tese (Doutorado em Engenharia) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.

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PRESSMAN, R. S. Engenharia de software. São Paulo: Pearson Education do Brasil,1995.

STEWART, R. A.; MOHAMED, S; DAET, R. Strategic implementation of IT/IS projects in construction: a case study. Automation in Construction. v.11, n.6, p. 681-694, 2002.