بخش اول

چکيده

مدل­سازی اطلاعات ساختمان (BIM) یک بازنمایی دیجیتال از خصوصیات فیزیکی و عملکردی یک ساختمان است. تاسیسات مکانیکی، به عنوان قلب یک پروژه ساختمانی، یکی از عناصر اساسی ساختار BIM به شمار می رود و تاثیر قابل توجهی بر روند کلی ساخت و ساز، از فازهای اولیه امکان­سنجی و طراحی گرفته تا مراحل پس از ساخت و تعمیر و نگهداری ساختمان دارد. با توجه به آن که حدودا 10 تا 30 درصد از زمان مهندسان تاسيسات، برای جستجوی اطلاعات موردنياز صرف می­گردد، با بهره­گيری از   مدل­سازی اطلاعات ساختمان می­توان این زمان را کاهش داده و به تبع آن مدیریت تسهيلات را سرعت بخشید. در این مقاله، پس از بررسی مفهوم و تاریخچه مدلسازی اطلاعات ساختمان، به نقش استفاده از این فناوری، در فازها و بخش­های مختلف طراحی و اجرای تاسیسات مکانیکی و همچنین نقش این فناوری در طراحی پایدار و بهینه­سازی مصرف انرژی پرداخته می­شود.

مقدمه

در سال­های اخیر، فناوری رایانه و اطلاعات، پیشرفت­های سریع و چشمگیری داشته است و  اکثر صنایع مهندسی از این پیشرفت­ها در جهت رشد و توسعه پایدار استفاده کرده ­اند؛ اما صنعت ساختمان، در مقایسه با سایر صنایع (خودروسازی، هوافضا، پتروشیمی و..) سرعت کمتری در بهره­گیری و تطبیق با فناوری رایانه داشته است. طرح­ها و نقشه­ های CAD، که امروزه بسیار رایج هستند، هرچند در بستر رایانه­ای ساخته می­شوند، اما تصاویر غیرهوشمندی از مولفه­ های ساختمانی هستند که هیچ اطلاعاتی از ماهیت و نقش خود در سیستم در برندارند.

طبق تعریف مورد قبول موسسه علوم ساختمان آمریکا، مدل­سازی اطلاعات ساختمان (BIM) یک بازنمایی دیجیتال از خصوصیات فیزیکی و عملکردی یک ساختمان (یا تسهیلات) است. یک مدل اطلاعات ساختمان، منبع دانشی مشترکی است حاوی اطلاعات درباره یک ساختمان (یا تسهیلات) که پایگاه قابل اعتمادی را برای تصمیم­ها در طول حیات (یعنی از ابتدایی­ترین طراحی­های مفهومی تا برچیدن) آن ساختمان فراهم می­کند.

تاسیسات مکانیکی، به عنوان قلب یک پروژه ساختمانی، یکی از عناصر اساسی ساختار BIM به شمار می­رود و تاثیر قابل توجهی بر روند کلی ساخت و ساز، از فازهای اولیه امکان­سنجی و طراحی گرفته تا مراحل پس از ساخت و تعمیر و نگهداری ساختمان دارد.

عبارت مدل ساختمان (BM) اولین بار در سال 1985 در ارتباط با استفاده از نرم­افزارها در طراحی بخشی از فرودگاه هیتروی لندن مطرح شد. عبارت “مدل اطلاعات ساختمان” نیز در مقاله­  در سال 1992 ارایه گردید ولی تا حدود 10 سال (حدود سال 2002) رواج نداشت.

در سال 2002 شرکت Autodesk مدل­سازی اطلاعات ساختمان را استراتژی خود برای بهره­ گیری از فناوری اطلاعات در صنعت ساختمان اعلام کرد. از نگاه Autodesk در آن سال، استفاده از BIM سه ویژگی مهم دربرداشت:

• استقرار بر پایگاه داده­ای دیجیتال
• مدیریت تغییرات به گونه­ای که تغییر یک جزء با سایر اجزا هماهنگ باشد.
• امکان استفاده مجدد از داده­ها در برنامه­های تخصصی

فرض اساسی BIM همکاری افراد ذینفع در مراحل چرخه حیات پروژه، برای وارد کردن، به روز رسانی و یا تغییر اطلاعات در  BIMبرای حمایت و انعکاس وظایف ذینفعان می­باشد. در واقع  BIMنمایش دیجیتال به اشتراک گذاشته شده­ای است که قابلیت یکپارچگی و همکاری ذینفعان پروژه را ایجاد می­نماید.

در ایران، در ساختار سنتی و رایج پروژه­های ساختمان­سازی، نقشه­های دوبعدی CAD به همراه دفترچه­های محاسباتی طرح اولیه از عناصر مختلف ساختمان (تاسیسات مکانیکی و برقی، سازه، معماری و..) به صورت جداگانه توسط هر بخش تهیه می­شود و پس از تحویل به پیمانکار برای اجرا، بررسی تداخلات احتمالی بین تاسیسات و سایر عناصر ساختمانی آغاز می­شود.

در این فرایند، در صورت وجود تداخلات، در حرفه­ای­ترین حالت، جلسات متعددی با حضور طراحان تاسیسات، سازه، معماری و… برگزار می­شود و پس از صرف زمان و انرژی و احتمالا دور شدن از طرح ایده­آل برای هر یک از طراحان، تداخلات رفع شده و طرح­ها آماده اجرا و پیاده­سازی می­شوند. البته در روش غیرحرفه ای که بعضا مشاهده می­شود، رفع تداخلات توسط خود پیمانکار اجرا انجام شده و در مواردی به علت عدم آگاهی برخی پیمانکاران از اصول مهندسی رشته­های دیگر، شاهد اشتباهات فاحشی از جمله انحراف مسیر یا شیب لوله­ها و کانال­ها و حتی عبور تاسیسات از اسکلت سازه خواهیم بود. شکل (1) نمونه­ای از تداخل بین عناصر تاسیساتی و سازه­ای را نشان می­دهد. در این شکل مجری به دلیل کمبود اطلاعات و دانش فنی، تیر سازه­ای را برای عبور لوله­ها سوراخ کرده است.

همچنین متره و برآورد مصالح تاسیساتی توسط پیمانکاران و به صورت دستی انجام می­شود که در بسیاری از موارد به علت خطای سهوی یا عمدی در محاسبه، منجر به خرید  مصالح اضافی می­شود که اتلاف هزینه این امر در برخی پروژه­ها بیش از 10 درصد سرمایه اولیه گزارش شده است.

شکل 1 : تداخلات سازه و کانالهای تاسیساتی

هرچند در سال­های اخیر گسترش مدلسازی سه­بعدی در صنعت ساختمان کمک شایانی به درک بهتر و تسهیل اجرای نقشه های تسیسات ساختمان کرده است، اما این طرح­های سه بعدی، “هوشمند” نیستند و فاقد داده­های اطلاعاتی از  قبیل جنس، خواص مکانیکی و انتقال حرارت، مشخصات سیال جاری در آنها و ماهیت و نقش آنها در سیستم تاسیسات می­باشند.

با توضیحات فوق، می­توان به ضرورت پیاده­سازی ساختار یکپارچه و کامل رایانه- محور مدل­سازی اطلاعات ساختمان پی برد و دریافت که چرا از این ساختار، به عنوان انقلاب خاموش صنعت ساختمان یاد می­شود.

شکل­ شماره 2 نحوه ارتباط ارکان پروژه در ساختار سنتی و ساختار BIM را مقایسه می­کنند.

در این مقاله، تاثیر مدل­سازی اطلاعات ساختمان در پیشبرد فازهای مختلف بخش تاسیسات ساختمان شامل طراحی، اجرایی و تعمیر و نگهداری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین، رابطه بین BIM و مدل­سازی انرژی مطرح شده و در نهایت نیز موانع و مشکلات موجود در مسیر اجرایی شدن BIM در ایران عنوان شده است.

شکل 2 : ارتباط بین ارکان پروژه در ساختار سنتی و BIM