بیم (BIM) چیست؟ آشنایی گام به گام و اصولی با تکنولوژی بیم

تیم معماری به سبک قدیم:

معماری یکی از قدیمی ترین شغل ها در جهان محسوب می شود. یک قرن پیش و شاید قبل تر تیم معماری متشکل از یک معمار و مهندس بود. چندتا صندلی به همراه قهوه و قلم و برگه تا درمورد جزئیات صحبت کنند. اما تیم معماری امروزه به کمک بیم (BIM) خیلی متفاوت به نظر می رسد. این تیم از افرادی چون مالکان، برنامه ریزان، معماران، مهندسین سازه، مهندسین تاسیسات برقی، مکانیکی و لوله کشی، پیمانکار کل، پیمانکاران جزء، آیین نامه های شهری، بیمه و غیره تشکیل شده است.

و تازه هر کدام از این افراد با نرم افزارهای خاص خودشان کار می کنند.

افرادی که در این تیم فعالیت می کنند از آخرین تکنولوژی قرن 21، یعنی ایمیل استفاده می کنند تا با همدیگر در ارتباط باشند. در نتیجه این عمل در طول یک روز شاید صدها ایمیل ارسال شود که حتی چند برابر آن دریافت می شود. هنگام ارسال ایمیل مشخص می کنیم که چه ایمیلهایی ارسال شود و به چه کسانی ارسال شود.

معمولا هم خیلی کم پیش می آید که زمان کافی برای خواندن همه ایمیل ها داشته باشیم. و این گونه رشته کار به سادگی از دستمان در خواهد رفت.

تیم معماری به کمک BIM:

اما اگر بیم کمک کند تا راحت تر  بتوانیم ارتباط برقرار کنیم چه؟ اگر بتواند کمک کند تا هر کدام از اطلاعات را که نیاز داشتیم به دست بیاوریم، بدون گم شدن در انبوه داده ها، آن وقت چه؟

بیم این امکان را می دهد تا همه افراد بتوانند به همه اطلاعات پروژه در هر زمانی دسترسی داشته باشند. اطلاعاتی که در یک محیط مشترک در دسترس می باشد که به این محیط CDE یا Common Datat Environment گفته می شود که البته نام دیگر این محیط BIM Platform هم می باشد.

این پلتفورم های بیم ویژگی های زیادی دارند. همه آن ها در فضای ابری اجرا می شوند. دسترسی کاربران را مدیریت می کنند، و فایل های مختلف با فرمت های مختلف را میزبانی می کنند. بیشتر آن ها هم یکپارچگی مناسبی با مدل های سه بعدی دارند.

CDE این امکان را می دهد تا کاربران به هر داده ای که نیاز دارند دسترسی داشته باشند. بدون اینکه مزاحم کار افراد دیگر باشند. مطمئنا BIM فراتر از این موضوع است اما نقطه ی شروع خوبی برای بحث می تواند باشد.

بیم (BIM) چیست؟

موضوع بیم اشتراک گذاری اطلاعات و داده ها و کار گروهی می باشد.

البته این موضوع شاید کمی نگران کننده به نظر برسد. همیشه یکسری سوالات حقوقی در این مورد مطرح می شود.

این موضوع کاملا طبیعی است که بخواهیم از ترسیمات، مطالعات و فایل هایمان محافظت کنیم. این نوع سوال ها همیشه بوده اند و خواهند بود، منتها به شیوه های مختلف در کشورهای مختلف. البته راهکارهای مختلفی هم برای رفع این مشکلات وجود دارد. همه ما روی یک پروژه مشترک کار می کنیم.

دو پدر و مادر را درنظر بگیرید که اختلاف زیادی با هم دارند و قصد جدایی دارند اما به خاطر کودکشان هم که شده مثل یک تیم عمل می کنند.

البته این به این سادگی هم نیست. اما این جمله یادتان باشد عادت ها در یک روز تغییر نمی کنند. اگر همه به همدیگر اعتماد کنند تا یک پروژه عالی انجام بدهند، مزایای خیلی زیادی وجود دارد که بوسیله BIM به دست می آید.

بررسی جزئی تر BIM:

مخفف BIM:

اما بیایید کمی روی خود کلمه BIM تمرکز کنیم. از ظاهر آن خیلی راحت می توان فهمید که منظور از B و I همان Building Information می باشد. اما وقتی به حرف M می رسیم موضوع کمی گیج کننده می شود. خود شما در مورد این حرف چه شنیده اید؟ Model یا Modeling ؟ نظرتان راجع به Management چیست؟ در حقیقت منظور از M هر سه مورد می باشد.

البته قصد گمراهی شما را ندارم. BIM مخفف عبارت Building Information Modeling هست که تعریف رسمی آن می باشد. بیم در واقع یک فرآیند است. فرآیند به اشتراک گذاری داده ها و تعریف پلن اجرایی برای پیاده سازی این فرآیند است که در محیط داده های مشترک (Common Data Environment) یا همان CDE انجام می شود.

تفاوت مدل سه بعدی (3D Model) و مدل سه بعدی بیم (3D BIM Model) :

پس از بحث بالا موضوع Building Information Model ( نه Modeling) مطرح می شود که در واقع یک مدل سه بعدی بیم می باشد. اما تفاوت بین مدل سه بعدی و مدل سه بعدی بیم چه چیزی است؟ و چرا برای هر کدام از این دو، نرم افزارهای مختلفی ارائه شده است؟

مدل سه بعدی بیم در واقع ترکیب هوشمندی از تجهیزات و اطلاعات مربوط به آن هاست. ترکیبی از شکل های سه بعدی و داده های مربوط به آن ها. و این اصلی ترین تفاوت بین 3D Model  و 3D BIM Model می باشد و نرم افزارهای کمی هم وجود دارند که بتوانند مدل های هوشمند ایجاد کنند.

BIM Management :

در مورد سومین M گفتیم که معنی کلمه Management یا مدیریت را می دهد. مدیریت یک اصطلاح جدید در صنعت ساختمان می باشد. اما هر صنعت دیگری هم این موضوع را خوب درک کرده است که اهمیت استفاده از یک مدیر چقدر است، تا از فرآیند کار اطمینان حاصل شود بدون اینکه خللی در توسعه پروژه ایجاد شود. این نقش بر عهده یک شخص است تا از همکاری افراد دیگر در پروژه بدون تداخل در کار یکدیگر اطمینان حاصل شود.

جمع بندی اصطلاح بیم (BIM):

بنابراین برای اینکه بگوییم از تکنولوژی بیم استفاده می کنیم، نیاز داریم تا با هر سه اصطلاح Modeling، Model و Management کار کنیم. اگر مدل سه بعدی نداشته باشیم، به هیچ عنوان نمی توانیم بحث بیم را مطرح کنیم. همچنین اگر نتوانیم این مدل سه بعدی را به اشتراک بگذاریم، نتوانسته ایم از BIM استفاده کنیم. و اگر این کار به سرپرستی یک مدیر بیم (BIM Manager) انجام نشود، باز هم نتوانسته ایم از بیم استفاده کنیم. و این تعریف واقعی بیم می باشد.

بیم فراتر از یک نرم افزار است. بیم مدلسازی، مدل و مدیریت است. یک فرآیند در کار گروهی برای به اشتراک گذاری اطلاعات با استفاده از مدل سه بعدی هوشمند است.

بررسی سطوح مختلف بیم (Levels of BIM) :

شاید قبلا اصطلاح سطوح بیم یا Levels of BIM به گوشتان خورده باشد. و شاید برایتان سوال باشد که معنی آن چیست؟ هر یک از این سطوح در واقع بلوغ بیم را نشان می دهند. با در نظر گرفتن این قابلیت که آیا داده ها و اطلاعات قابل تبادل هستند یا نه از سطح 0 تا سطح 3 دسته بندی می شوند.

سطح صفر (BIM Level 0) :

سطح صفر (BIM Level 0) به زبان ساده استفاده از CAD یا همان Computer Aided Design می باشد. بیشتر رسم شکل های دو بعدی و سه بعدی است که با خطوطی به اسم Vector Line کشیده می شود (مثل ورژن های خیلی قدیمی اتوکد). در یک کلام می شود گفت این سطح اصلا BIM محسوب نمی شود ولی نسبت به ترسیمات دستی پیشرفت بزرگی محسوب می شود.

سطح یک (BIM Level 1) :

اما در سطح یک بیم (BIM Level 1) شروع به استفاده از ابزارهایی می کنید که این امکان را می دهند تا مدل سه بعدی بیم و هوشمند را ایجاد کنید. یعنی وارد کردن اطلاعات به ترسیمات دو بعدی و سه بعدی. اما در این سطح، این اطلاعات را پیش خودتان نگه داشته اید، و نهایتا اینکه یک فایل PDF و یا فایل CAD را می توانید به اشتراک بگذارید.

اما در این شرایط خیلی از زحمت های شما هدر خواهد رفت. احتمالا شمایی که در حال خواندن این مقاله هستید در دو سطح 0 و یا 1 قرار دارید. اما دیگر بیشتر از این معطل نکنید. موثرتر عمل کنید و وارد سطح 2  بشوید. البته Level 1 هم می تواند شروع خوبی برای رفتن به Level 2 باشد اما زیاد در Level 1 نمانید. به نظر من Level 1 هم جزء بیم محسوب نمی شود.

برای مثال می توان گفت استفاده از نرم افزار رویت جزء این دسته محسوب می شود. برای شروع این سطح می توانید از پکیج آموزش نرم افزار رویت محصول سایت سیویل فان استفاده کنید و گام بلندی را در این سطح بردارید.

سطح دو (BIM Level 2) :

اما درمورد سطح دو چطور؟ اینجا دیگر اشتراک گذاری و کار گروهی مطرح می شود. یکپارچه سازی کارهای افراد مختلف، در یک محیط آنلاین به اشتراک گذاشته شده، که همان محیط داده های مشترک یا Common Data Environment می باشد.

جایی که طرح اجرایی (Execution Plan) راهنمای کار است و توسط مدیر بیم (BIM Manager) سرپرستی می شود. اما گام بعدی چه چیزی است؟ چه چیزی می تواند پخته تر و کامل تر از مدل های نمادین باشد؟

سطح سوم (BIM Level 3):

سطح سه یک فرآیند یکپارچه را که کاملا در محیط بستر بیم (CDE) میزبانی و اجرا کرده و همچنین همه اعضای تیم را به صورت زنده (Real Time) و در آن واحد به تصویر می کشد. اما خوب امروزه بیشتر تمرکز صنعت ساختمان بر روی سطح دو است. هنوز سوال های زیادی در مورد اینکه که آیا سطح سه در زمینه های مختلف مانند تکنولوژی، مسوولیت های قراردادی و اینکه آیا در سیستم های مختلف قابل اجرا است یا نه، وجود دارد.

تعدادی از انجمن های مختلف مثل buildingSMART alliance، دولت ها و نمایندگان این صنعت، روی این موضوع کار می کنند که استانداردسازی بیشتری روی BIM انجام دهند و در تکنولوژی هم قابل استفاده باشد.

نمونه فرمت استانداردسازی شده:

برای مثال فرمت IFC که همان Industry Foundation Classes می باشد (یک نوع فرمت برای فایل پروژه های BIM) توسط buildingSMART alliance ارائه و در همه کشورها مورد تایید قرار گرفته و فرمت استاندارد بین المللی می باشد. IFC از اواسط دهه 1990 در دست توسعه بوده است و هدف از ایجاد آن این بوده است که فایل BIM در نرم افزارهای مختلف قابل اجرا باشد.

امروزه این فرمت قابل ویرایش نیست، اما برای تبادل داده های BIM کاربرد دارد. پس IFC قابل ویرایش نیست و ذخیره هم نخواهد شد ولی امیدواریم  بروزرسانی شود.

بنابراین نیازی نیست نگران سطح سه باشید. تمرکز خود را روی سطح دو بگذارید. زمانی که با کار گروهی در بیم و همچنین مدلسازی آن آشنا شدید، سطح سه برای شما یک فرمالیته خواهد بود.

بررسی بعدهای مختلف بیم (BIM Dimensions):

بعدهای مختلف BIM اشاره به شیوه های مختلفی دارد که در آن ها، داده های خاصی به مدل بیم لینک می شوند. با اضافه کردن بعدهای بیشتر، دید بهتر و عمیق تری از پروژه خود خواهید داشت. اینکه چطور اجرا خواهد شد، چقدر هزینه خواهد داشت و چطور نگهداری خواهد شد.

ابعادی که درمورد آن صحبت می کنیم از بعد 2D شروع می شود و به بعد 7D می رسد.

مدل دو بعدی در بیم (2D BIM):

شاید از دیدن اسم 2D (دو بعدی) تعجب کرده باشید. چون تا الان گفتیم که مدل ما در بیم سه بعدی است. اما این دو بعدی با دو بعدی های دیگر تفاوت دارد. دو بعدی مدنظر ما 2D BIM است که با 2D CAD تفاوت دارد. در 2D BIM همه پلان ها، نماها و برش ها از یک مدل سه بعدی بیم (3D BIM Model) گرفته شده است. در حالی که در 2D CAD برای هرکدام از موارد بالا ترسیمات جدا انجام می دهید که البته این روند اصلا بهینه نیست.

خیلی از شرکت ها کارشان را در CAD انجام می دهند ( نرم افزارهایی به غیر از نرم افرارهای BIM) و بعد به کمک آن شروع می کنند به ایجاد مدل BIM.

اساسا هزینه انجام دوباره مدلسازی را پرداخت می کنند. که البته این موضوع خودش ممکن است گاهی باعث ارائه اطلاعات متناقض شود. BIM نه تنها به ما کمک می کند که در کارمان حسابی بهینه عمل کنیم بلکه باعث می شود اعتماد خیلی بیشتری به اطلاعات داشته باشیم.

مدل سه بعدی در بیم (3D BIM):

بُعد بعدی 3D است اما منظور از این کلمه 3D BIM می باشد که با 3D های دیگر تفاوت دارد. و آن هم این است که مدل سه بعدی ما همراه با اطلاعات ذخیره شده در مدل است. همزمان که پروژه در طول چرخه حیات خود رشد می کند این اطلاعات پربارتر و با جزئیات بیشتر خواهند شد. این به ما کمک می کند تا بتوانیم اطلاعات را از طریق فرآیند BIM به اشتراک بگذاریم. قابلیت های نمایش سه بعدی 3D BIM کمک می کند تا تداخل بین دیسیپلین های مختلف معماری، سازه ای، تاسیسات مکانیکی، برقی و لوله کشی پیش نیاید. مانند داکتی که در تداخل با یک عضو سازه ای است.

بعد چهارم در مدلسازی بیم (4D BIM):

یک گام فراتر بعد 4D می باشد یا همان زمان. از این بُعد، هم به صورت اطلاعات و هم به صورت تصویری می توان استفاده کرد تا به وسیله ی یک نرم افزار مدیریتی نشان داد که پروژه چه مراحلی را طی خواهد کرد. نرم افزارهایی چون Synchro 4D و Navisworks را می توان از نرم افزارهای مطرح این بعد نام برد.

بعد پنجم در مدلسازی بیم (5D BIM):

پس از بعد چهارم، به بعد پنجم یا 5D می رسیم که مربوط به هزینه های پروژه است. این بعد به سهامدارن کمک می کند تا بتوانند پیگیر بودجه و هزینه های پروژه و آنالیز آن ها در طول ساخت پروژه و در طول چرخه حیات پروژه باشند. این هزینه ها، شامل هزینه های اولیه برای راه اندازی پروژه و همچنین هزینه های جاری مانند حقوق کارکنان، هزینه انرژی مصرفی، هزینه بازسازی و حتی هزینه ی جایگزینی می باشد.

بعد ششم در مدلسازی بیم (6D BIM):

بُعد ششم 6D، آنالیز انرژی مصرفی می باشد و ارتباط تنگاتنگی با اصطلاح ساختمان های سبز دارد. اگر این موضوع در مراحل اولیه طراحی مدنظر قرار بگیرد، باعث می شود تخمین مصرف انرژی، دقیق تر و کامل تر و همچنین قابلیت مدیریت انرژی در هنگام سکونت در ساختمان را هم داشته باشیم و این باعث می شود تاسیسات و تجهیزات بهتری در ساختمان به کار رود.

بعد هفتم در مدلسازی بیم (7D BIM):

در نهایت بعد هفتم و آخر یا 7D است که مربوط به مدیریت تاسیسات ساختمان در چرخه حیات یک ساختمان می باشد. این قابلیت به عنوان ابزاری برای مدیریت ساختمان می باشد و این همان جایی است که همه مالکان تمایل دارند موثر و بهینه عمل کنند.

فقط به یک نکته در رابطه با 6D و 7D اشاره کنم که این دو بعد وابستگی زیادی به هم دارند و ممکن است در بعضی موارد هم پوشانی داشته باشند. برای مثال بعد 6D علاوه بر بحث آنالیز انرژی، برخی از موارد مدیریتی ساختمان را هم ممکن است شامل شود.

همه بعدهایی که معرفی کردیم هدف و استفاده از BIM را مشخص می کنند. این نکته خیلی مهم است که قبل از شروع پروژه مشخص کنیم که قصد استفاده از کدام بعدها را داریم. و این موضوع میزان جزئیات (Level of Detail) را در مدل بیم تعیین می کند. البته نیازی به یادآوری نیست که بعدهای 2D و 3D آپشن محسوب نمی شوند، بلکه لازمه کار هستند. مدل شما حتما باید 3D BIM باشد تا بتوانید از فرآیند BIM استفاده کنید.

LOD چیست؟

اگر پیگیر اصطلاح BIM بوده باشید، شاید با مخفف LOD نیز روبرو شده باشید. در دنیای بیم با مخفف های زیادی روبرو می شویم که LOD یکی از اینها است و کوچک شده عبارت Level Of Development است.

در واقع LOD در هر گام از پروژه، با درنظرگرفتن دو مورد

1. Level of Detail (میزان جزئیات) برای هندسه
2. Level of Information یا (سطح اطلاعات)برای کمیت داده ها

تعیین می کند که مدل بیم در یک پروژه با چه عمقی معرفی خواهد شد. این موضوع به معماران، مهندسان، پیمانکاران و مالکان این امکان را می دهد بستگی به نیاز بر روی پروژه تمرکز داشته باشند. این مسئله خیلی مهم است که LOD در همان ابتدای پروژه تعریف شود.

بررسی سطوح مختلف LOD :

اما نگاهی داشته باشیم به سطوحی (Level) که درمورد آن ها صحبت می کنیم. این لول ها از سطح 100 تا 500 تعریف می شوند. ما در اینجا 6 سطح داریم که برای درک بهتر آن ها را در فازهای مختلف پروژه بررسی می کنیم.

LOD100 طراحی اولیه می باشد، LOD200 طراحی شماتیک است، LOD300 طرح پس از طراحی، LOD350 برای ارائه نقشه ها و پرزنت، LOD400 برای ساخت و LOD500 برای چون ساخت (as build). البته برای درک بهتر شما LOD های مختلف را با فازهای مختلف پروژه ارتباط دادیم. اما در حقیقت هیچ اجباری برای این کار نیست.

اما بیایید با جزئیات بیشتر هر کدام از لول ها را بررسی کنیم.

در اینجا می خواهیم از LOD رسمی تعریف شده توسط BIM Forum, The US Chapter of buildingSMART استفاده کنیم. آن ها همه عناصر موجود در بیم، مثل دیوار تاسیسات برقی، ستون های سازه ای و لوله کشی را بر مبنای یک نقطه عطف تعریف می کنند.

LOD100 :

برای مثال شکل اول را در دو تصویر قبلی در نظر بگیرید. LOD100 در واقع یک شکل ساده از ایده کلی می باشد. بدون هیچ داده ای در آن. دقیقا مثل یک باکس که در مدل به عنوان یک نماد کاربرد خواهد داشت.

LOD200 :

اما در LOD200 همانطور که مشاهده می کنید ستون شکل خاصی را به خود می گیرد که در اینجا I شکل است. کاربرد این لول این است که ابعاد تقریبی، شکل و محل آن را مشخص می کند.

LOD300 :

در LOD300 همزمان از اطلاعات قبلی استفاده می کنیم (چه شکل سه بعدی و چه اطلاعات آن) تا دقیق تر تکلیف آن را مشخص کنیم. در LOD300 باید اندازه مشخص و خاص باشد، محل قرارگیری دقیق باشد وحتی جهت و متریال آن هم مشخص باشد.

LOD350 :

LOD350 یک لول جدید است که برای هدف هماهنگی ایجاد شده است. در این مرحله نیاز است که ستون ما با مشخص کردن صفحه ستون کامل تر شود.

LOD400 :

در LOD400 جزئیات اتصالات و شیوه اتصالات و همچنین اطلاعات آن ها مشخص می شود.

LOD500 :

LOD500 را اینجا توضیح نمی دهیم چون این بستگی به خود مسئول تاسیسات و یا مدیر ساختمان دارد که دقیقا چه چیزی نیاز دارند.

فقط این نکته را دوباره ذکر کنیم، که در ابتدا گفتیم LOD را می توانیم در فازهای مختلف پروژه نشان دهیم. اما در واقعیت لزومی برای این نوع دسته بندی نیست و صرفا برای درک بهتر اینگونه آن را نشان دادیم. این اصلا معنی ندارد که یک LOD مشخص را برای همه آبجکت های یک مدل درنظر بگیریم. البته ساده تر این است که این کار را انجام دهیم، اما خوب زمان زیادی از ما گرفته خواهد شد. چون گاها جزئیات یکسری آبجکت ها اصلا برای ما مهم نیست.

برای مثال ما یک میز داریم که در زیر آن یک صندلی قرار گرفته و این جمله همه آن چیزی است که در همه فازهای پروژه به آن نیاز داریم. اصلا نیازی به محل دقیق صندلی و حتی شکل آن نداریم. اگر این صندلی را با LOD100 مدل کنیم و اطلاعاتی چون مدل صندلی و تولید کننده آن را در صندلی تعبیه کنیم، احتمالا کافی باشد. بنابراین تعریف LOD یک نقطه عطف در پروژه محسوب نمی شود اما موضوعی است که در تعریف یک عنصر مدلسازی کاربرد دارد و باید به کار رود.

جمع بندی LOD:

به عنوان یک جمع بندی می توانیم بگوییم، مجبور نیستیم طبق تعریف رسمی LOD را به کار ببریم، اما می توانیم از آن به عنوان یک راهنما استفاده کنیم. چیزی که مهم است این است که طبق استفاده ای که از BIM داریم آن ها را تعریف کنیم. طبق فازهای پروژه و نحوه اجرا. ما در بحث آنالیز شاید نیازی به همه اطلاعات نداشته باشیم. در بحث شبیه سازی هم همینطور. با این رویکرد عملکرد ما بهینه تر خواهد بود و کنترل هزینه بهتری خواهیم داشت. در غیر اینصورت زمان و هزینه زیادی را برای جزئیات همه آبجکت ها باید صرف کنیم.