Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2014/15

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1 Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2014/15 Tema: Contributo do BIM como suporte das fases de manutenção e operação dos edifícios Aluno: Fábio Wilson Alves Dias Número do Aluno: Orientador(a): Prof. João Pedro Couto Co-orientador(a): Eng. José Carlos Basto Lino 1. Introdução A evolução crescente das construções tornou possível a visualização de edificações mais complexas e sofisticadas usando novas tecnologias. Com esta evolução os níveis de exigência dos usuários são cada vez mais altos fazendo com que seja necessário acrescentar mais informação aos edifícios como também ter em conta novas preocupações não só na fase de conceção, mas também ao longo da vida útil, acrescentando assim, mais valor à manutenção fazendo com que os donos de obra olhem para a fase de manutenção e operação com uma maior atenção (Moreira 2010). Na Figura 1 apresentada em anexo pode verificar-se que ao longo do tempo de vida útil de um edifício os custos são distribuídos pelas diversas fases que vão desde o seu planeamento até à sua demolição. Verifica-se portanto, de acordo com estudo realizados, que 20% da totalidade dos custos incidem na fase de construção e que 75% dos custos estão associados à fase de manutenção e operação, ficando os restantes 5% associados a custos relativos a outras fases do projeto (Ribeiro et al. 2014). Outros estudos também indicam que com uma boa manutenção consegue-se aumentar a duração de vida de um equipamento entra 30 a 40% em comparação a um equipamento com uma má manutenção(raposo 2012). Assim, importa dedicar uma crescente atenção à fase de manutenção e operação do edifício após a sua entrada em utilização. Surge então a necessidade de um aperfeiçoamento constante dos profissionais envolvidos no processo de gestão da manutenção. A gestão da manutenção é uma área de estudo que envolve as operações e serviços de apoio à utilização da edificação e seu equipamento fixo, nomeadamente, Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), iluminação e sistemas elétricos, sistemas hidráulicos prediais, sistemas de segurança, planeamento, limpeza e manutenção, sendo que os objetivos se centram em melhorar o desempenho energético do edifício ao longo da sua vida útil e garantir que as instalações consigam exercer as funções para as quais foram desenvolvidas (Sapp, 2013). Hoje em dia, com a evolução da tecnologia e a constante criação e desenvolvimento de Software acaba por ser inevitável a utilização do mesmo, uma vez que este simplifica a gestão de qualquer projeto. É capaz de oferecer inúmeras vantagens em comparação com os processos manuais, devido às diversas fragilidades que estes apresentam. Segundo o relatório de Latham (1994), a implementação de Information Technology (IT) pode minimizar os custos de um projeto em 30% (Love et al. 2006). O uso das IT é fundamental na gestão de operação e manutenção envolvendo o software concebido para este tipo de atividades (Hinks, 1998). Considera-se que a IT e o software são essenciais no desenvolvimento de Facility Management (FM) como por exemplo: processos de recolha de dados, ferramentas de gestão de processos e avaliação, Interfaces CAD aplicadas em FM (Hinks, 1998). O FM (Figura 2) diz respeito à gestão de recursos onde se combinam locais físicos, os intervenientes e gestão de processos de maneira a criar uma gestão de serviços com maior organização e eficiência na coordenação das operações e manutenções (Sapp 2013). Segundo a 11ª Conferência Internacional da LARES(Weise et al. 2012) o início do uso de uma base sobre FM teve origem na época de O FM tem como objetivo melhorar a produtividade da gestão das instalações, através da redução de desperdícios, recorrendo à melhoria das operações e da manutenção. Contudo o uso tradicional do FM contém algumas limitações, nomeadamente, a capacidade gráfica relacionada com a gestão do espaço, também têm a necessidade de repetir desenhos CAD relacionados com FM, a visualização em 2D por vezes torna-se complexa e a gestão das alterações nem sempre é executada com êxito (Azenha et al. 2015). Para poder ultrapassar estas limitações pode-se recorrer ao uso da metodologia Building Information Modeling (BIM). Sabendo que o modelo BIM não é apenas um modelo tridimensional de um edifício mas sim uma compilação de informação de todo um edifício, apresentam-se os seguintes casos como exemplo da significativa utilização desta metodologia: Sutter Health Eden Medical Center (Figura 3); Estádio Nacional em Bucareste (Figura 4); Memorial Hospital (Figura 5). 1

2 O BIM é uma metodologia onde existe comunicação entre todos os intervenientes do projeto e uma partilha da informação. Com o BIM pode-se, na fase inicial do projeto, armazenar toda a informação das diversas áreas e estruturar todas as fases do projeto obtendo o desempenho final de uma edificação. Esta metodologia permite o acesso a uma base de dados bastante completa com vários tipos de conteúdos que podem ser atualizados em qualquer ponto do projeto. Portanto começa com um modelo tridimensional do edifício, acessível por software, no qual é muito mais do que a geometria e alguma textura para adquirir uma visualização mais percetível. É um modelo onde são concebidos virtualmente os elementos do edifício que são utilizados na sua conceção real, contém todas as características tanto físicas como lógicas que permitem simular a construção do edifício, e com isso, prever todo o tipo de comportamento que ele pode ter em qualquer fase do seu ciclo de vida (graphisoft, 2015) (ver Figura 6). Deste modo compreende-se a incorporação do FM neste tipo de metodologia, sendo assim a metodologia BIM for Facilities Management (BIM-FM) que consiste na gestão das instalações tendo como apoio os recursos obtidos, sejam estes modelos tridimensionais, base de dados ou qualquer outro tipo de informação proporcionada pela metodologia BIM. O tempo que demora uma equipa de gestão de instalações a fazer uma avaliação pode não ser o tempo desejado, mas com todas as informações disponíveis devido à metodologia BIM pode ter-se o acesso quase instantaneamente poupando assim bastante tempo em fazer análises desnecessárias (Soares 2013), como por exemplo: Os detalhes, incluindo a sua localização e historial; O fabricante; As normas; Os custos de desempenho. Contudo, um dos requisitos importantes para o BIM é a interoperabilidade e integração com softwares de análise, isto é, a capacidade de serem importados e exportados dados de um modelo digital entre softwares distintos sem perder informação. Garantir que a informação não se perca é essencial para a metodologia BIM, pois só assim é possível a partilha de todas as informações com todos os intervenientes, das quais se encontra: Verificações automáticas de normas e códigos; Análises estruturais; Análises de eficiência energética; Análise de gestão de manutenção de edifícios. Para garantir a eficácia da partilha de informação entre vários sistemas é necessário ter em conta determinados fatores, como por exemplo as características do modelo Industry Foundation Class (IFC)(Azenha et al. 2015). O IFC foi desenvolvido pela BuildingSMART e consiste num conjunto de dados de formato livre destinado à troca e partilha de informação entre os diferentes intervenientes de um projeto de construção ou de gestão de instalações (Laakso & Kiviniemi 2012). Atualmente a versão mais recente é o IFC4 (Figura 7), que é suportado pela norma ISO 16739:2013 Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries (Liebich 2013). O IFC4, antes designado por IFC2x4, vem adicionar um número maior de características à antiga norma (ISO 16739:2005), sendo estas desenvolvidas pela plataforma BuildingSMART com o objetivo de tornar possível uma melhor partilha de dados entre as aplicações usadas em BIM evitando ao máximo a perda de dados importantes de cada fase do projeto (Liebich 2013). Como padrão de troca e partilha de informação existe o Construction Operations Building Information Exchange (COBie) que consiste num padrão em que as informações referentes a um edifício possam ser trocadas e partilhadas. São informações não geométricas dos elementos presentes no respetivo modelo. O uso desta ferramenta requer a recolha e introdução de informação (ver Figura 8) relativamente ao modelo do edifício durante todas as fases em que se consiga adquirir essa informação o que representa uma vantagem porque assim é evitada a compilação de toda a informação no final, como se realiza usando o método tradicional. Com isto o COBie ajuda a reduzir de forma significativa os custos de operação e manutenção de um edifício e possibilita a concentração de todos os dados num esquema fácil de usar e de simples acesso A implementação de sistemas de gestão deste tipo de componentes assume uma importância vital para a otimização da gestão das instalações bem como para a sustentabilidade dos respetivos edifícios (Sousa 2013). 2

3 2. Objetivos Considerando que o FM tem vindo a ser estudado e desenvolvido desde 1950 (Weise et al. 2012) e que o BIM também se encontra em desenvolvimento e é investigado por diversos especialistas pretende-se com esta dissertação contribuir para o progresso do conhecimento sobre o papel e contributo do BIM no FM, dado existirem diversos estudos sobre BIM e o FM, enquanto metodologias independentes, mas poucas pesquisas e estudos sobre a combinação BIM-FM. Portanto, para a concretização desta dissertação será necessário a definição de objetivos concretos e claros de forma a possibilitar alcançar os resultados esperados. Os objetivos propostos são: Identificação das vantagens e dificuldades encontradas na modelação BIM aplicada ao FM; Análise comparativa de software BIM-FM com base bibliográfica; Identificação das propriedades e informações que os software de modelação BIM devem permitir para poderem dar suporte à gestão de FM na área de operação e manutenção; Criação de um guia de sugestões para desenvolver projetos (BIM) para integrar com facilidade os sistemas de gestão de FM. Apresentação vantagens na integração em Portugal de protocolos de troca de informação adaptados para o BIM-FM como o COBIE e IFC4; Demonstração do contributo que o BIM pode oferecer na otimização da gestão da utilização dos edifícios. 3. Metodologia A elaboração desta dissertação pressupõe a pesquisa e análise bibliográfica da qual se pretende retirar o máximo de conceitos e informação do tema em análise, nomeadamente obter informação sobre o grau de conhecimento e desenvolvimento do mesmo a nível nacional e internacional. A fonte de pesquisa terá como base publicações/artigos científicos tanto nacionais como internacionais, documentação do repositorium e bibliografia disponibilizada pelos orientadores. Esta pesquisa foca-se, fundamentalmente, nos temas do FM em edifícios e BIM 6D, pois estes temas são essenciais para o desenvolvimento do estudo dos objetivos e resultados a obter. Relativamente à análise de software pretende-se investigar alguns dos software encontrados na Tabela 1 de modo a desenvolver uma breve análise comparativa entre eles. Com ela é possível saber qual o software mais adequado para ser utilizado num caso piloto, contudo pode ser necessário fazer a modelação e adaptação do modelo obtido (caso piloto) ao que é desejado, no decorrer desta fase pretende-se identificar as propriedades e as informações que os softwares devem permitir para poderem dar suporte à gestão de FM e criar um guia de sugestões (com base no caso piloto e na investigação de casos já existentes) para desenvolver projetos desta natureza (BIM-FM) com uma maior facilidade. Com o caso piloto concluído pretende-se apresentar as vantagens do uso de protocolos de troca de informação adaptados para o BIM-FM como o COBIE e IFC4 em Portugal e mostrar o contributo que o BIM direcionado ao FM pode oferecer. 4. Resultados Esperados Identificação do melhor modelo de manutenção preventiva ou corretiva de acordo com o tipo de infraestrutura e como planear os serviços em cada circunstância. Análise comparativa das ferramentas BIM-FM em gestão e manutenção. Contributo do BIM-FM para uma otimização da gestão da utilização de edifícios. Utilização de software de FM num caso prático e visar as vantagens na utilização da metodologia BIM-FM. 3

4 5. Faseamento e Calendarização 5.1 Faseamento Fase I- Recolha de informação e elaboração do estado da arte; Recolha da informação mais relevante relativamente às temáticas referidas anteriormente neste plano e posteriormente redigir o estado de arte. Esta fase apresenta as vantagens e dificuldades encontradas na modelação BIM aplicada ao FM;. Fase II- Estudo de software utilizado em FM e BIM-FM; Investigação e análise de Software já utilizado em casos de estudo, onde a metodologia BIM-6D tenha sido implementada, de modo a desenvolver uma breve análise comparativa. Fase III- Modelação e adaptação do modelo obtido ao que é desejado; Com base na informação recolhida na fase II pretende-se escolher o software mais apropriado para o caso de estudo selecionado, com isto existe a possibilidade de ser necessário efetuar a modelação e adaptação do modelo. Fase IV- Redação da dissertação. Esta fase inclui o guia de sugestões para desenvolver projetos (BIM) para gestão de manutenção de edifícios, bem como, as vantagens na integração de protocolos de troca de informação adaptados para o BIM-FM. 5.2 Calendarização Tempo (semanas) Fase I X X X X X X X X X X Fase II X X X X Fase III X X X X X X X Fase IV X X X X X X X X X X X X X 4

5 Referências Bibliográficas Autodesk, O Grupo Max Bögl. Available at: [Accessed January 1, 2015]. Azenha, M., Lino, J.C. & Caires, B., Introdução ao BIM - BIM na Engenharia Civil: Projeto e Construção. In U. do Minho, ed. Unidade curricular - BIM na Engenharia Civil: Projeto e Construção. Guimarães. graphisoft, About BIM. Available at: [Accessed March 20, 2015]. Jauhianen, J., CObie enables owners to get serious about asset management. Available at: [Accessed March 12, 2015]. Jones, S. a et al., The Business Value of BIM - Getting Building Information Modeling to the Bottom Line, Available at: Jones, S. a, Young Jr., N.W. & Bernstein, H.M., Building Information Modeling (BIM): Transforming Design and Construction to Achieve Greater Industry Productivity, Laakso, M. & Kiviniemi, A., The IFC standard - A review of history, development, and standardization. Electronic Journal of Information Technology in Construction, 17(May), pp Latham, M., Constructing the team - Joint review of procurement and contractual arrangements in the UK construction industry, Department of the Environment, United Kingdom. Liebich, T., IFC4 the new buildingsmart Standard. BuildingSMART, (March). Love, P.E.D. et al., An exploratory study of indirect ICT costs using the structured case method. International Journal of Information Management, 26, pp Moreira, J., Manutenção Preventiva De Edifícios Proposta de um modelo empresarial. Universidade do Porto. Raposo, S., A gestão da manutenção de edifícios. Sessões Técnicas do Departamento de Edifícios do LNEC. Ribeiro, N., Carvalho, R. & Faria, J., Metodologia Facility Management Aplicada Estadio Dragao Parte1. Revista Manutencao N121. Sapp, D., Facilities Operations & Maintenance. Available at: [Accessed March 15, 2015]. Soares, J.D., A metodologia BIM-FM aplicada a um caso prático. Instituto Superior de Engenharia do Porto. Sommerfeld, G., Facility Management Is More Than You Think. Available at: [Accessed March 18, 2015]. Sousa, F. da C. de, A evolução de um modelo BIM de construção para gestão de empreendimentos. Instituto Politécnico do Porto. Standard Number BS ISO :2008, Buildings and constructed assets. Service life planning. Life cycle costing. 5

6 Weise, A.D., Schultz, C.A. & da Rocha, R.A., Facility Management: contextualização e desenvolvimento. In Engenho: Revista de Estudos sobre as áreas de Engenharia e Tecnologia. pp

7 Figuras e Tabelas Figura 1 Custos do ciclo de vida de um edifício (BS ISO :2008) Figura 2 - Valores Fundamentais do FM (Sommerfeld 2014) Figura 3 - Sutter Health Eden Medical Center em BIM (Jones et al. 2009) 7

8 Figura 4 - Estádio Nacional em Bucareste, Romênia (Autodesk) Figura 5 - Memorial Hospital, Colorado Springs, Colorado (Jones et al. 2008) Figura 6 -BIM e as Fases do projeto ( 8

9 Figura 7- Cronológica dos avanços do padrão IFC (Liebich 2013) Figura 8 - Exemplo da Folha de cálculo COBie (Jauhianen n.d.) Tabela 1 - Possíveis Softwares a ser utilizados (Azenha et al. 2015) Softwares BIM Operação e Manutenção BIM FM ArchiFM Bentley Facilities FMDesktop Tririga Ecodomus YouBIM Allplan Allfa Ryhti Maximo Visualizadores IFC (open BIM) TeklaBIMsight BIMx Solibri Model Viewer DDS-CAD Viewer Nemetschek IFC Viewer Autodesk Design Review Bentley Navigator 9