USO DA MODELAGEM BIM 4D NO PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE UM EMPREENDIMENTO HABITACIONAL GARRIDO, (1); GUARDA, (2); MENDES JUNIOR, (3); CAMPESTRINI,

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1 USO DA MODELAGEM BIM 4D NO PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE UM EMPREENDIMENTO HABITACIONAL GARRIDO, Marlon Camara (1); GUARDA, Ana Caroline (2); MENDES JUNIOR, Ricardo (3); CAMPESTRINI, Tiago Francisco (4) (1) Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal do Paraná, marlon.c.garrido@gmail.com (2) Universidade Federal do Paraná, anacaroline_guarda@hotmail.com (3) Programa de Pósgraduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal do Paraná, mendesjr@ufpr.br (4) Programa de Pós-graduação em Engenharia de Construção Civil, Universidade Federal do Paraná, tiago@campestrinitecnologia.com.br. RESUMO A ferramenta explorada neste estudo possibilita uma visualização da atividade e seu impacto na obra e em outras atividades em andamento. Para o desenvolvimento do planejamento deste estudo de caso, foi utilizada a metodologia de balanceamento do ritmo das atividades (Técnica de Linha de Balanço). A metodologia BIM propõe um trabalho integrado entre equipe multidisciplinar de projeto e construção, dentro de um mesmo modelo tridimensional. O edifício em estudo foi modelado em 3D e suas atividades, compatibilizadas no tempo em 4D. Assim a equipe multidisciplinar envolvida, pode visualizar a execução da obra antes do início desta e acompanhar o seu andamento através do mesmo modelo retroalimentado.4d significa adicionar a informação de tempo no modelo 3D. As informações eram coletadas pelos pesquisadores em reuniões onde o modelo 4D era exposto. O artigo traz como resultados decisões tomadas após a visualização das atividades modeladas. Como contribuições, o estudo demonstra dificuldades e benefícios do uso do modelo integrado 4D. Palavras-chave: BIM 4D, linha de balanceamento, BIM, Planejamento e Controle da Produção ABSTRACT The tool explored in this study provides a preview of the activity and its impact on work and other activities in progress. For the development of this planning case study methodology was used to balance the activities rates (Line of Balance Technique). The BIM methodology proposes an integrated work between the multidisciplinary team of design and construction, within a three-dimensional model. Periodically activities were modeled in 3D and 4D simulated. Thus the multidisciplinary team

2 involved, could view the progress of the plan and make decisions about. The fourth dimension is time variable aggregation of this model. The information was collected by researchers in meetings where the integrated 4D model was exposed. The article presents results as decisions made after viewing the activities modeled as, for example, alternative replanning. As contributions, the study demonstrates the difficulties and benefits of using the integrated model 4D.. Keywords: BIM 4D, Line of Balance, BIM, Production Planning and Control 1 INTRODUÇÃO Há uma grande dificuldade, na construção civil, em se conciliar e armazenar as informações geradas em todas as fases do processo de planejamento de um empreendimento. Na construção civil a quantidade de informações geradas no canteiro de obras que são disponibilizadas de forma útil para o uso do administrador da obra é muito pequena (MENDES JUNIOR, 1999). Uma das dificuldades enfrentadas pelas construtoras é a visualização correta do planejamento da obra ao longo do tempo e a sua integração com os elementos do canteiro (Ferreira; Matos; Garcia, 2012). Outro desafio a ser enfrentado para a melhoria dos projetos e consequentemente da construção é integração das informações entre projetos de arquitetura, estrutura, instalações, etc. (FLORIO; ARAUJO, 2007). O controle das informações que vão sendo gerados pelas diversas fontes de um empreendimento, fica guardado de forma organizada através de um modelo de informações, um sistema que procura modelar todos os assuntos relacionados ao projeto. FERREIRA (2007) cita o Modelo de Informações da Construção (Building Information Modeling BIM). O projeto em desenvolvimento cujos primeiros resultados são apresentados neste trabalho utiliza as ferramentas computacionais mais recentes para investigar o uso do Modelo Integrado 4D, conhecido como BIM 4D Building Information Model 4D. O uso da modelagem BIM 4D se apresenta como uma nova opção de ferramenta de auxílio a tomada de decisão na gestão de sistemas construtivos (BIOTTO; FORMOSO; ISATTO, 2012). O objetivo deste artigo é apresentar uma aplicação Do modelo BIM 4D, visando observar atividades realizadas no canteiro de obras. Será demonstrado como o modelo integrado 4D é utilizado como apoio a tomada de decisão. O modelo como parte integrante da metodologia de planejamento e controle da produção. Como resultado, são demonstradas decisões tomadas com base na visualização do modelo integrado 4D e uma visualização da evolução da obra.

3 2 PLANEJAMENTO E CONTROLE DA PRODUÇÃO O setor da construção civil tem procurado adaptar conceitos, métodos e técnicas desenvolvidos para ambientes de produção industrial que, em geral, são implementados através de procedimentos administrativos, como também de sistemas de planejamento e controle de produção (BERNARDES, 2001). Segundo o autor a tomada de decisões está intrinsecamente relacionada com o planejamento, pois é através do processo decisório que as metas estabelecidas nos planos podem ser cumpridas. Alguns procedimentos formais orientam o processo de planejamento e controle da produção (SAURIN; GUIMARÃES, 2000). Sendo este processo dividido em três níveis hierárquicos: curto prazo ou operacional; médio prazo e longo prazo ou tático: a) Planejamento de Longo Prazo: o plano destinado a um longo prazo de execução deve apresentar um baixo grau de detalhes (LAUFER, 1997, apud BERNARDES, 2001, p. 28); denominado de plano mestre; b) Planejamento de Médio Prazo: busca vincular as metas fixadas no plano mestre com as designadas no curto prazo (FORMOSO et. al. 1999); é considerado como um segundo nível de planejamento tático; c) Planejamento de Curto Prazo: Deve ser desenvolvido através de ações direcionadas a proteger a produção contra os efeitos da incerteza, através da utilização de planos passiveis de serem atingidos (BALLARD e HOWELL, 1997, apud BERNARDES, 2001, p. 33). Através do PCP pode-se buscar melhoria da produtividade, pois se consegue reduzir atrasos, sequenciar o trabalho da melhor forma possível, combinar mão de obra com o trabalho a ser realizado e coordenar as múltiplas atividades interdependentes (BALLARD, 1994, apud BIOTTO, 2012, p. 35). 4 MODELAGEM BIM 4D Os modelos BIM podem representar diversas dimensões (nd) de informação de uma edificação. Os modelos nd são uma extensão do modelo de informação da construção, o qual incorpora multi-aspectos de informação de projeto requerida em cada estágio do ciclo de vida de uma edificação (LEE et al., 2002, apud BIOTTO; FORMOSO, ISATTO, 2012). As ferramentas de modelagem 4D podem importar modelos de sistemas CAD ou BIM (EASTMAN et. al., 2011). Os softwares e ferramentas especializados em 4D provém conexão direta com o cronograma e o modelo da construção, tornando o processo mais rápido e confiável se comparado à tecnologia CAD (EASTMAN et al., 2011).A modelagem 4D

4 com tecnologia BIM utiliza ferramentas de análise que incorporam os componentes BIM e informações sobre o método de construção para que os planejadores otimizem o sequenciamento das atividades. Essas ferramentas incorporam o espaço, a utilização dos recursos e informações de produtividade (EASTMAN et. al., 2011). 5 MÉTODO 5.1 NA EMPRESA O estudo trata de aplicação da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) na gestão da produção de um empreendimento na cidade de Curitiba. A obra que foi escolhida e acordada para a realização da pesquisa consiste em um condomínio residencial com quatro torres. Cada torre constava com um térreo, três pavimentos tipo, um barrilete e, por último, um pavimento para caixa d água. Cada pavimento possui seis apartamentos, totalizando 24 apartamentos por torre e 96 em todo o empreendimento. A construtora responsável pelo empreendimento estudado é de pequeno porte, com cerca de 10 funcionários. Estes são responsáveis pelos diferentes departamentos de apoio a obra: suprimentos, planejamento, execução, projetos, qualidade e contabilidade. A execução da obra foi licitada para uma segunda empresa, empreiteira. Os responsáveis por essa não tinham conhecimento sobre BIM. Eram profissionais experientes com trabalhos em CAD 2D e cronogramas de Gantt, bem como utilização de Linhas de Balanço. A construtora praticava planejamento de longo, médio e curto prazo, envolvendo obra e escritório. O médio prazo possuía horizonte de oito semanas e o curto prazo, uma semana. O longo prazo foi realizado com a técnica de Linha de Balanço, com atividades de diferentes ritmos de produção. Antes da utilização do modelo BIM, já haviam sido realizados os projetos, orçamentos e planejamento de longo prazo do empreendimento (em Linha de Balanço). O planejamento de médio prazo estabelecia as metas para que a atividade, em médio prazo, pudesse ser iniciada no canteiro de obras. Passadas quatro semanas de planejamento de médio prazo, a equipe se reunia para uma reunião de discussão da atividade. Nesta reunião, participavam: engenheiro responsável pela obra, gerentes de planejamento, suprimentos e qualidade, da construtora; e dois engenheiros e mestre de obras, da empreiteira. Quatro semanas pois com esse período, a atividade já juntava informações suficientes para uma tomada de decisão como mão de obra que executaria, especificações técnicas, fornecedor de material etc.

5 Figura 1 Sala de reuniões da Universidade Federal do Paraná Edifício observado virtualmente. A empresa não ofereceu recurso, posteriormente para implantação do modelo BIM 4D no canteiro de obras. 5.2 NA UNIVERSIDADE Durante os meses de dezembro de 2012 até março de 2013, os modelos BIM 3D foram realizados pela equipe de pesquisadores da UFPR. Após isso, o BIM 4D foi realizado, de março até abril de Um das reuniões de médio prazo, foi realizada na UFPR no dia 10/04/13, contado com além da equipe relatada acima, mais dois pesquisadores com foco na coleta de dados. Através de uma análise do BIM 4D, a

6 equipe tomou decisões de replanejamento. Os pesquisadores coletaram os arquivos dos softwares e as decisões tomadas em reunião. Relataram as decisões nos resultados deste artigo. Passados três meses da reunião, o modelo BIM 4D pode ser levado para o canteiro de obras, porém somente em imagens extraídas. Toda sextafeira, os pesquisadores obtinham o planejamento de curto prazo e retroalimentavam no BIM 4D. As imagens eram geradas e encaminhadas a equipe de canteiro de obras. O modelo BIM 3D apresenta instalações hidráulicas e elétricas, porém estas últimas não apresentam disjuntores e fiação. Esquadrias de madeira e metálicas foram modeladas como um todo e as diferentes tarefas (como caixilhos, fechaduras, portas e vistas) foram sinalizadas com cores diferentes no mesmo elemento porta, dentro do software de BIM 4D. Revestimentos internos e externos assim como acabamentos também fazem parte do modelo. Devido ao software BIM 3D trabalhar com elementos compostos e de difícil manuseio, nesta pesquisa não foram decompostos em tarefas (o mesmo exemplo da esquadria de madeira onde no modelo BIM 3D foi modelada como um todo), por isso a opção pelo uso de diferentes cores para sinalização da execução de atividades. 6 RESULTADOS Através da utilização do modelo BIM 4D, foi possível compreender a sequência executiva das atividades no empreendimento. O planejamento, elaborado pôde ser visualizado no âmbito operacional. Este estudo teve a finalidade de identificar as tomadas de decisão por parte da equipe de projeto e planejamento e posteriormente junto com a equipe de execução. O modelo BIM 4D foi analisado pela equipe responsável e decisões de replanejamento foram tomadas a respeito, principalmente, das instalações elétricas e hidráulicas. Figura 2 Esgoto e entradas de água fria após concretagem da laje.

7 No planejamento, as atividades de instalações hidráulicas do térreo (que representavam água fria, esgoto e pluviais) estavam para ser iniciadas após a concretagem da laje alicerce das torres, conforme a Figura 2. Isso demandaria uma quebra da laje para a execução. A atividade de instalações hidráulicas era executada como um todo no pavimento. Através da visualização do modelo BIM 4D, foi possível detectar que as instalações de água fria, de um pavimento qualquer, era executado no espaço físico do mesmo (Figura 3). Já as instalações de esgoto, demandaria a descida do operário ao pavimento inferior, gerando assim uma perda de produtividade. As decisões tomadas de replanejamento foram adotar profissionais diferentes para execução de cada atividade ou até mesmo, o profissional que assumir um banheiro, realizar as instalações de água fria de um pavimento e as instalações de esgoto do pavimento superior, ao mesmo tempo. Figura 3 Duas atividades executadas simultaneamente em pavimentos diferentes.

8 As atividades de revestimento externo se iniciavam durante a execução das esquadrias metálicas. Em função da melhor elaboração dos requadros externos, a decisão tomada pela equipe foi a de atrasar o início do revestimento externo até o final da colocação de esquadrias metálicas, conforma a Figura 4. Figura 4 Revestimento externo antes do término das esquadrias metálicas

9 Semanalmente eram enviadas imagens da situação da obra, constando as atividades atrasadas, em vermelho, conforme as figuras 5, 6 e 7. Figura 5 Dia 02/08/ situação da obra. Figura 6 Dia 09/08/ situação da obra. Figura 7 Dia 16/08/ situação da obra.

10 7 CONCLUSÕES Este trabalho apresentou um caso de desenvolvimento de modelo BIM 4D e sua aplicação na tomada de decisão num empreendimento objeto de estudo. A aplicação da ferramenta mostrou-se adequada, obtendo-se alguns resultados positivos. Foram apresentados neste trabalho exemplos de decisões tomadas com o uso do modelo integrado acerca de interferências de atividades no momento da execução e possíveis ganhos de produtividade e qualidade que se pode obter na execução. A detecção das interferências entre atividades, que foram planejadas para serem executadas simultaneamente, foi facilitada pelo uso do modelo BIM 4D. Um profissional experiente poderia perceber essas interferência com um projeto CAD 2D e o planejamento da obra em mão, porém com maior esforço mental e gasto de recursos. A utilização da modelagem BIM 4D demonstra os interferências com facilidade na detecção do usuário. Com este estudo conclui-se que a modelagem 4D tem potencial para melhorar o planejamento e a execução da obra. Com a continuidade do estudo neste mesmo empreendimento os autores pretendem apresentar mais evidências e diretrizes em trabalhos futuros. Para a elaboração de um modelo integrado com o nível de detalhes deste estudo, deve-se prever um tempo de aproximadamente um mês, para tentativas de operação e interoperabilidade dos softwares. Isso devido à excessiva perda de dados na exportação entre softwares. Os pesquisadores verificaram que a equipe de execução não percebeu a necessidade de replanejamento. Isso demandou uma introdução prévia dos pesquisadores. A manutenção de BIM 4D através do planejamento de curto prazo não teve viabilidade, até então, de ser realizada pela equipe de obra. Assim, os pesquisadores aos poucos vão introduzindo a prática e a dependência da ferramenta no dia a dia de obra. Isso através do envio de imagens aos responsáveis. A obra do estudo é considerada simples. O uso do BIM 4D se mostrou eficaz na detecção de erros e eficiente no tempo e possibilidade de detecção dos mesmos. Assim, os autores acreditam que para obras de maior complexidade, seja muito interessante para a detecção de interferencias entre atividades. Quanto ao nível de detalhes, os autores alertam para um melhor estudo de tarefas operacionais, como o exemplo citado das esquadrias de madeira: caixilhos, porta, massanetas e vistas. Com detalhes como estes, é possível otimizar o planejamento por detecção de interferências entre as tarefas operacionais. É preciso alertar-se para a representação das tarefas operacionais, no BIM 4D, com uso de cores diferentes para

11 uma mesma atividade (elemento). Nesta pesquisa isso foi utilizado devido a complexidade de particionar os elementos do BIM 3D em tarefas operacionais. O planejamento deve conter este nível de detalhe. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Centro de Estudos de Engenharia Civil Professor Inaldo Ayres Vieira da UFPR CESEC e o Grupo de Pesquisa em Tecnologia de Informação e Comunicação - GRUPOTIC, por proporcionar recursos para a realização da pesquisa; ao CNPq e FINEP, por financiar o projeto de pesquisa Tecnologia da Informação e Comunicação Aplicada a Habitações de Interesse Social (TICHIS) e outros tantos estudos sobre BIM; aos colegas da UFPR e demais universidades parceiras no estudo pela colaboração essencial e oportuna. REFERÊNCIAS BERNARDES, M. M. S. Desenvolvimento de um Modelo de Planejamento e Controle na Produção para Micro e Pequenas Empresas de Construção. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Programa de Pósgraduação em Engenharia Civil, Tese Doutorado. BIOTTO, C. N. Método de Gestão da Produção na Construção Civil com Uso da Modelagem BIM 4D. Rio Grande do Sul: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Tese Mestrado. BIOTTO, C. N. M.; FORMOSO, C. T.; ISATTO, E. L. O uso da Modelagem BIM 4D no Projeto e Gestão de Sistemas em Empreendimentos de Construção. In:XIV ENTAC - ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 2012, Juiz de Fora. p COELHO, S. B.; NOVAES, C. C. Modelagem de Informações para Construção (BIM) e Ambientes Colaborativos para Gestão de Projetos na Construção Civil. In: VIII Workshop Brasileiro - Gestão do Processo de Projetos na Construção de Edifícios, 2008, São Paulo. EASTMAN, C.; TEICHOLZ, P; SACKS, R; LISTON, K. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors.2and ed. John Wiley& Sons. New Jersey, FERREIRA, E. A. M.; MATOS, F. D.; GARCIA, M. S. Avaliação do Processo de Modelagem da Edificação e do Canteiro de Obras no Desenvolvimento de Projetos 4D. In:XIV ENTAC - ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 2012, Juiz de Fora. p FERREIRA, S. L. Da engenharia simultânea ao modelo de informações de construção (BIM): contribuição das ferramentas ao processo de projeto e vice

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