مـقدمـه
پیشرفت تکنولوژی به طور مداوم حرفه‌ی طراحی و ساخت را در طول قرن‌های گذشته درگیر کرده است. به تازگی، صنعت ساخت شروع به استفاده مؤثر از فناوری‌های اطلاعاتی برای ترکیب طراحی، ساخت و فرآیندهای بهره‌برداری کرده است. کامپیوترهای اولیه اجازه دادند که از طریق طراحی کامپیوتری (CAD) نقشه‌ها را طراحی شوند. با این حال، این سیستم به دو بعد محدود بود و چیزی بیشتر از نقشه‌های کشیده شده با دست ارائه نکرد. نسل اخیر کامپیوترهای پیشرفته امکان طراحی ساختمان‌ها در سه بعد را در مدل‌های 3D CAD فراهم کرد. این تلاش‌ها برای ساخت مدل‌های الکترونیکی سه بعدی آغاز یک راه بود. مدل‌های الکترونیکی ساختمان با معماران آغاز شد، اما به زودی مهندسان، پیمانکاران و صاحبان ساختمان به فکر افزودن اطلاعات مفید دیگر به مدل الکترونیکی ساختمان پرداختند و متن اطلاعات در مدل ساختمان وارد شدند و مدل اطلاعات ساختمان (BIM) شکل گرفت.
ما در دوره انقلاب چهارم صنعتی ایستاده‌ایم. نوآوری در حال ثبت رکورد سرعت در اطراف ماست و هنوز ابهاماتی زیادی در مورد دستاوردهای آینده وجود دارد و موضوعات زیادی نیز وجود دارد که باید تعیین شود. انگیزه‌ها دارای سطح برابر از عدم قطعیت و اشتیاق هستند. گذشته می‌تواند مقاومت‌ها و همچنین شک و تردیدهایی را ایجاد نماید، که دومی محرک نوآوری‌ها می‌باشد. در صورت باز تعریف 4 اصل زیر که مستقیماً دارای کاربرد در دیجیتال‌سازی جنبه‌های ساخت می‌باشند، در انقلاب چهارم صنعتی نوآوری را می‌توان به بهترین شکل ترویج داد و عدم قطعیت را بهترین شکل کاهش داد :
- قابلیت همکاری
- شفافیت اطلاعات
- کمک‌های فنی
- تصمیمات غیر متمرکز
بعنوان یک رهبر در این حوزه، BuildingSMART بعنوان سازمان بین المللی به شفافیت اطلاعات و قابلیت همکاری در راستای توسعه استانداردهای باز اختصاص یافته است. این به آن معناست که مکانیزم‌های فنی برای تمرکززدائی از اطلاعات پروژه و فرآیندهای تصمیم گیری بوجود آمده‌اند.
طراحی کامپیوتری در حال حاضر پایه بزرگترین کارهای اجرایی معماری و مهندسی می‌باشد که اجازه طراحی‌های پیچیده‌تر را می‌دهد، و امکان ارزیابی در مراحل اولیه و طراحی دقیق‌تر را میسر می‌سازد. اسکن لیزر، دستگاه‌های تلفن همراه، تجهیزات خاکبرداری قابل کنترل با کامپیوتر بطور شایع‌تری در پروژه‌های عمرانی ظاهر می‌شوند و ایمنی و تولید را افزایش می‌دهند. و ابزار‌های مدیریت کامپیوتری و سیستم‌های اتوماسیون ساختمانی ابری، بهره‌برداری از ساختمان‌ها را هوشمندتر، پاسخگوتر، و از منظر اقتصادی به صرفه‌تر نموده‌اند. هدف ما در استفاده از تکنولوژی دیجیتال‌سازی نباید فقط در بهترین کارهای اجرایی محدود گردد، بلکه باید در کارهای اجرایی معمولی نیز توسعه یابد که این موضوع نیاز به استانداردهای باز و با قابلیت دسترسی دارد که از کلیه دینفعان در کلیه مراحل تأمین حمایت نماید. BuildingSMART یک قدرت جهانی در OpenBIM می‌باشد و مسئول توسعه و اجرای استانداردهای OpenBIM می‌باشد، که بسیاری از آنها توسط ISO یا CEN تدوین شده‌اند.
استفاده از فناوری مدل‌سازی اطلاعات ساختمان BIM - به عنوان بخشی از فرآیندهای کامپیوتری که می‌تواند منجر به یک طراحی جامع، هوشمند و یکپارچه در ساختمان شود مطرح می‌باشد، بطوریکه به صورت یک راه حل بهینه در هماهنگی با استانداردها و آیین‌نامه‌های کنونی باشد. مدل‌سازی اطلاعات ساختمان بعنوان یک روش مدیریت اطلاعات (نه یک محصول نرم افزاری) براساس ایده استفاده مداوم از مدل‌های دیجیتالی ساختمان در کل طول چرخه عمر از ابتدای طراحی مفهومی و مراحل طراحی دقیق، تا مرحله ساخت و فاز بهره‌برداری، بنا شده است. این مدل‌ها شامل هندسه سه بعدی اجزای ساختمان و همچنین مجموعه‌ای جامع از اطلاعات معنایی شامل عملکرد، مصالح و روابط میان اشیاء هستند. BIM به طور قابل ملاحظه‌ای موجب افزایش جریان اطلاعات بین ذینفعان در تمام مراحل می‌شود و موجب افزایش کارایی از طریق کاهش تکرارها و خطا در دستیابی دوباره به اطلاعات و مستندات پروژه می‌گردد. کاهش اشتباهات در طراحی ساختمان و شفافیت فرآیند ساخت و در نهایت کاهش هزینه‌ها و ریسک در رابطه با زمان و اتلاف بیش از حد بودجه از دیگر مزایای مدل‌سازی اطلاعات ساخت است. ضمن استفاده از مزایای بسیار آن، BIM در حال حاضر در بسیاری از پروژه‌های ساخت در سراسر جهان استفاده می‌شود.
هر استفاده‌ای از BIM اشاره به مطالبات متفاوتی نسبت به سطح جزئیات هندسی و سطح اطلاعات ارائه شده توسط مدل دارد و اغلب با تعریف سطح توسعه مدل که یک مفهوم مهم در تعیین الزامات BIM است مشخص شده است. ایجاد محتوای واقعی BIM و پردازش آن برای اجرای موارد استفاده با استفاده از انواع برنامه‌های کاربردی مختلف به دست می‌آید. باتوجه به در دسترس بودن برنامه‌های کاربردی نرم افزاری مدرن، موانع تکنولوژیکی برای معرفی BIM وجود ندارد. در عین حال، استفاده از BIM نیازمند تغییرات اساسی در فرآیندها و رویه‌های کاری است. باتوجه به تقسیم بندی بخش‌های مختلف صنعت ساخت، بیشترین انگیزه برای استفاده از BIM از مشتریانی است که باید روش‌های BIM را تعیین و تقویت کنند. بخش دولتی در این زمینه نقش ویژه‌ای دارد؛ از یک سو، قدرت کافی برای تغییر شیوه‌های کار در بخش ساخت را دارد و از سوی دیگر به مقررات دقیق مربوط به تهیه خدمات طراحی و ساخت احتیاج دارد. تجربه پذیرش گسترده BIM در کشورهای پیشرو نشان داده است که یک اراده سیاسی قوی برای هدایت دیجیتالی کردن صنعت ساخت لازم است .
با نگاهی به میزان پذیرش BIM در عمل، می‌توان گفت که BIM در ایالات متحده آمریکا، در اواسط سال 2000 معرفی شد و از آن زمان به بعد همواره افزایش یافته است. بر این اساس، بخش‌های بزرگی از صنعت AEC آمریکا در حال حاضر از روش BIM استفاده می‌کنند. در آسیا، سنگاپور و کره جنوبی از پیشرفته ترین کشورهای جهان هستند که دارای سابقه طولانی در ایجاد روش‌های کاری BIM و پیگیری نقشه راه‌های دولتی BIM و دستورالعمل‌های BIM هستند. پیشگامان اروپایی کشورهای اسکاندیناوی هستند: فنلاند شروع به اجرای تعدادی از پروژه‌های آزمایشی BIM در سال 2001 کرد. براساس موفقیت این پروژه‌ها، مجلس سنا در سال 2007 تصمیم گرفت که BIM را برای تمام پروژه‌های خود اجباری کند. بنابراین BIM امروزه در صنایع فنلاند گسترده است. نروژ و سوئد گام‌های مشابهی برداشته و به میزان بالایی از تصویب BIM رسیده‌اند. یکی دیگر از موارد توسعه بسیار مهم BIM، توسط دولت انگلیس در سال 2011 آغاز شد، که موجب شده است تا BIM از سال 2016 به بعد برای تمام پروژه‌های دولت مرکزی اجباری شود. درجه نفوذ BIM در تمام کشورهای فوق نشان‌دهنده موفقیت مشوق‌هایی است که توسط دولت‌ها و مقامات دولتی ارائه کرده‌اند .
در بسیاری از کشورهای اروپایی، معرفی روش BIM در حال پیشرفت است. هلند، آلمان، فرانسه، و اسپانیا، نقشه راه پیادهسازی BIM را تنظیم کرده‌اند. اینها در کنار فعالیت‌های اتحادیه اروپا، از جمله به روز رسانی دستورالعمل تدارکات دولتی است که اکنون کارفرمایان عمومی را قادر می‌سازد تا فرآیندهای کار دیجیتالی را تعریف کنند. یکی دیگر از ابتکارات مهم اتحادیه اروپا، انجمن کارگری اتحادیه اروپا است که هدف آن ایجاد یک شبکه مشترک اروپایی برای هماهنگ کردن استفاده از مدل سازی اطلاعات ساختمان در کارهای ساختمانی عمومی است. پارلمان اروپا تصویب BIM را با هدف "مدرنیزه کردن فرآیند تهیه و تضمین کارایی بیشتر" تشویق می‌کند. دستورالعمل اتحادیه اروپا یک فشار مهم برای اصلاح تدارکات ساخت عمومی اعضای اتحادیه اروپا خواهد بود . هنگامیکه BIM تصویب شود، فرآیند طراحی و ساخت یکپارچه را تسهیل می‌کند که باعث ساخت ساختمان‌های با کیفیت بهتر و هزینه کمتر و مدت زمان پروژه می‌شود. همچنین BIM مدیریت تسهیلات را بهبود می‌بخشد و تغییرات احتمالی در آینده را پشتیبانی می‌کند.
این کتاب ضمن بررسی فناوری BIM با مرور تجربیات دیگر کشورها، به نقشه راه پیادهسازی مدل سازی اطلاعات ساختمان در ایران پرداخته است.
بهار 1398
جواد مجروحی سردرود
فهرست مطالب
فصل 1 مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)
1.1 تعریف مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 2
1.1.1 مدل‌سازی اطلاعات ساختمان از منظر تکنولوژی 3
1.1.2 مدل‌سازی اطلاعات ساختمان از منظر فرآیند 4
1.2 مفاهیم مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 5
1.2.1 سطح بلوغ مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 5
1.2.2 استانداردهای منبع باز 6
1.2.3 ابعاد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 7
1.2.4 سطح توسعه مدل (LOD) 7
1.3 تاریخچه مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 9
1.4 کاربرد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در صنعت ساختمان 10
1.5 مزایای استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 12
1.6 چالش‌های استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 14
1.7 انواع استانداردها در مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 18
1.8 سازمان‌های بینالمللی پشتیبانی 20
1.9 تلفیق مدل‌سازی اطلاعات ساختمان و مدیریت یکپارچه پروژه‌ها 22
فصل 2 پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 27
2.1 پذیرش و تصویب مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 29
2.1.1 چارچوب پذیرش فناوری BIM 30
2.1.2 معیارهای پذیرش/ عملکرد BIM 30
2.1.3 مراحل تصویب و پذیرش BIM 33
2.2 سنجش عملکرد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 33
2.2.1 نیاز به معیارهای سنجش عملکرد 34
2.2.2 ویژگی معیارهای سنجش عملکرد 34
2.2.3 مؤلفه‌های اندازه‌گیری عملکرد BIM 35
2.2.4 کاربرد اجزاء عملکرد BIM در ارزیابی عملکرد 41
2.2.5 ماتریس بلوغ BIM 42
2.3 پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 42
2.3.1 عوامل مؤثر بر اجرای پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 44
2.3.2 اجزای اصلی پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 46
2.3.3 ارزیابی پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 48
2.4 استراتژی‌های جهانی و تلاش‌های بخش دولتی برای پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان 49
فصل 3 نقشه راه؛ تکنیک‌ها و فرآیندها 55
3.1 مفهوم پیادهسازی نقشه راه 57
3.2 پیشینه و تکامل نقشه راه 57
3.3 تکنیک‌های نقشه راه 57
3.4 فرآیند پیادهسازی نقشه راه تکنولوژی 62
3.4.1 روش استاندارد 63
3.4.2 روش سفارشی 65
3.4.3 طرح معماری نقشه راه تکنولوژی 68
3.4.4 طرح فرآیند نقشه راه تکنولوژی 70
3.5 انواع قالب‌های نقشه راه 71
3.5.1 انواع نقشه راه براساس فرمت 71
3.5.2 انواع نقشه راه با رویکرد هدف 76
3.5.3 انواع نقشه راه براساس ساختار اطلاعات 78
3.6 ارتباط تکنولوژی نقشه راه و کسب و کار 82
3.7 مراحل توسعه نقشه راه 83
3.8 عوامل مؤثر در موفقیت پیادهسازی نقشه راه 84
فصل 4 نقشه راه پیادهسازی BIM در کشورهای مختلف 87
4.1 پیادهسازی و نقشه راه BIM در سطح بینالمللی 88
4.1.1 گروه اول، کشورهای پیشرو 89
4.1.2 گروه دوم، کشورهای درحال توسعه در صنعت مدل‌سازی اطلاعات ساخت 96
4.1.3 گروه سوم، کشورهایی که در ابتدای مسیر انقلاب صنعتی BIM قراردارند 102
4.2 اطلس BIM 106
4.3 نمونه‌هایی از پیادهسازی نقشه راه BIM 106
4.3.1 نقشه راه پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان گروه CIC 106
4.3.2 دستورالعمل پیادهسازی BIM سازمان BCA سنگاپور 118
4.3.3 نقشه راه طراحی و ساخت دیجیتال وزارت حمل و نقل و زیرساخت آلمان 122
فصل 5 بررسی آماری و توزیع اندازه ذره 125
5.1 چارچوب پیادهسازی نقشه راه پیشنهادی Bilal Succar برای BIM 126
5.2 مدل نقشه راه پیادهسازی BIM در صنعت ساخت بریتانیا 128
5.3 مدل نقشه راه پیادهسازی BIM مالزی 133
5.4 مدل پیشنهادی یونگ برای پیادهسازی 134
5.5 نقشه راه پیادهسازی BIM در شرکت‌های متوسط و کوچک معماری (مدل پیشنهادی Yusuf.Arayici) 136
5.6 مدل نقشه راه هنگ‌کنگ 139
5.7 مدل نقشه راه استرالیا 140
5.8 مدل پیادهسازی BIM در صنعت ساخت (مدل پیشنهادی Ning Gu) 141
5.9 تصویب BIM و ساختار مفهومی 146
5.10 پیادهسازی BIM و تغییر سازمانی 148
5.11 چارچوب نقشه راه برای توسعه و راه‌اندازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان برای سازه‌های بنایی 151
5.12 چارچوب مشارکت سازمانی BIM برای پروژه‌های ساختمانی عمومی 152
5.13 چارچوب عملی پلتفرم همکاری چند جانبه مبتنی بر BIM 153
5.14 نقشه راه واقعیت مجازی (VR) برای سال 2030 در محیط ساخت 155
5.16 چارچوب مدیریت BIM و تأثیر عوامل دولتی در پیادهسازی BIM 158
فصل 6 نقشه راه پیشنهادی پیادهسازی مدل‌سازی اطلاعات ساختمان
در ایران 161
6.1 رهبری و هدایت 162
6.1.1 تعریف فرآیند 162
6.1.2 هدف فرآیند 163
6.1.3 فعالیت‌ها 163
6.2 استاندارد‌سازی و توسعه 166
6.2.1 تعریف فرآیند 166
6.2.2 هدف فرآیند 166
6.2.3 فعالیت‌ها 167
6.3 آموزش و تمرین 170
6.3.1 تعریف فرآیند 170
6.3.2 هدف فرآیند 170
6.3.3 فعالیت‌ها 171
6.4 ایجاد و گسترش 173
6.4.1 تعریف فرآیند 173
6.4.2 هدف فرآیند 173
6.4.3 فعالیت‌ها 174
6.5 ارزیابی 176
6.5.1 تعریف فرآیند 176
6.5.2 هدف فرآیند 176
6.5.3 فعالیت‌ها 177
6.6 پایایی و ثبات 178
6.6.1 تعریف فرآیند 178
6.6.2 هدف فرآیند 178
6.6.3 فعالیت‌ها 179
پیوست‌ها 183
پیوست الف: استاندارد/ دستورالعمل‌های BIM 182
پیوست ب: ماتریس بلوغ BIM 188
پیوست پ: جدول تناوبی BIM 199
گروه‌بندی جدول 199
گروه 1: استراتژی 199
پیوست ت: نقشه راه پیادهسازی BIM در کشورهای مختلف 218
منابع و مراجع 253
