A INTRODUÇÃO DO BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) NO BRASIL COMO FATOR DE INOVAÇÃO E AUMENTO DA COMPETITIVIDADE NA CADEIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

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A INTRODUÇÃO DO BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) NO BRASIL COMO FATOR DE INOVAÇÃO E AUMENTO DA COMPETITIVIDADE NA CADEIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL ABSTRACT A adoção, ainda incipiente no Brasil, dos processos de gestão do ciclo de vida das edificações que compõem os métodos BIM (Building Information Modeling) deverá causar um profundo impacto na produtividade e na inovação aplicadas na indústria da construção civil em nosso país. Esta indústria, tida como conservadora, de baixa velocidade evolutiva e com baixa produtividade, passa por um inusitado ciclo de inovações nos países desenvolvidos e em alguns em desenvolvimento nos quais elas já foram adotadas. Inicialmente fazemos uma revisão da literatura sobre a conceituação dos processos BIM apresentando-o como uma solução para as barreiras ao aumento simultâneo da inovação e aumento da produtividade na construção civil quando analisada como uma indústria frouxamente amarrada (Loosely Coupled System) sob a ótica de DUBOIS E GADDE (2002). Em seguida discorremos sobre a adoção de inovações em cadeias produtivas sob estratégias colaborativas e mostramos a identificação de variáveis determinantes da velocidade e das resistências à adoção destes processos através da análise de seu quadro de referência “BIM Framework” e seus diversos aperfeiçoamentos construído por SUCCAR (2009, 2010,2012,2013,2014) culminando com o conceito de Five Metrics Performance. Como nossa contribuição, à luz da teoria institucional da firma, estamos propondo uma métrica adicional dentro do mesmo quadro de referência, o grau de maturidade em BIM da Edificação para auxílio ao poder público nos seus eventuais estímulos à adoção do BIM em obras públicas. Álvaro Nakano Marcio Bernardo Nelson Acar Filho Rafael Bertazzi Costa Rosa Palavras Chave: BIM; Produtividade na construção civil, gerenciamento de projetos, “Concurrent Engineering” na Construção Civil, Técnicas PLM –Product Lifecycle, Integrated Project Delivery, difusão de Inovação, gestão do conhecimento, processos disruptivos, ciclo de vida da edificação, BIM Maturity Index do Empreendimento.

INTRODUÇÃO A indústria da construção civil é considerada mundialmente como lenta e muito reativa na adoção de inovações. Existem muitas teorias do porque desta situação, mas nesta década, com o aparecimento de novos processos de gestão da cadeia construtiva resultantes da virtualização dos projetos de engenharia desde a sua concepção até a sua demolição, estamos vivendo uma revolução sem precedentes nesta área. Estes novos processos, bastante complexos e de natureza disruptiva, conhecidos como BIM – Building Information Modeling começam a permear a cadeia construtiva brasileira com maior intensidade após um começo tímido nos 7 últimos anos. Dado o tamanho da indústria da construção no Brasil, tanto da engenharia de edificações quanto daquela de infraestrutura (portos, estradas, barragens, ferrovias) o efeito multiplicador de inovações nesta área sobre a economia, seus impactos sociais no emprego e na sua qualificação, no desenvolvimento sustentável e consequentemente, na competitividade geral do país são de grande importância. Quase todos os países do mundo desenvolvido estão em estágios avançados na implantação desta inovação em suas cadeias (EUA, Reino Unido, Austrália, Finlândia, Suécia, Dinamarca, Holanda, Singapura, França, Nova Zelândia, Coréia do Sul e Japão) e dentre os emergentes, a China lidera pelo seu uso na área de infraestrutura. As projeções das participações dos diversos países no mercado total da construção para 2020, feitas pelo Construction Industry Council, mostram a importância que a adoção avançada dos processos BIM no Brasil poderá ter para a exportação de serviços na América Latina e na África, nossos maiores clientes atuais no setor. Global Construction 2020 diz que o mercado da construção no mundo vai chegar a 12 trilhões de dólares anuais subindo 67 % em relação a 2010 e será responsável por 13,2% do PIB mundial estimado em 97 trilhões de dólares. Segundo a mesma publicação, todo o crescimento relativo virá do mundo em desenvolvimento, apesar da recuperação dos EUA e Austrália os quais não conseguirão contrabalançar as lentas reações da Europa Ocidental. É prevista uma evolução na repartição deste mercado em 2020 de 60% para os países em desenvolvimento, contra 45% em 2010. Deste crescimento 65% virá de China, Índia, Indonésia e Rússia. O mercado mundial será formado por China com 21%, USA 15%, Índia 7%, Japão 6%, Canada, Indonésia, França, Alemanha e Austrália com 3%, Espanha, Itália, UK, Brasil, Rússia e México na faixa de 2% cada um e todos os outros países somados com 24%. Saxon (2012). A contribuição principal do Estudo

Este artigo visa à apresentação de uma escala que mensure o grau de Maturidade em BIM na integração das diversas disciplinas no projeto, construção e operação de uma Edificação. Em contraste ao BIM Maturity Index de organizações ou de um ecossistema produtivo da cadeia da construção, o BIM Maturity da Edificação é um indicador relativo a um único específico empreendimento e mede o grau de simultaneidade com que foi projetado, construído e planejado para a operação eficiente. A contribuição acessória do estudo:

Verificar se os processos BIM são eliminadores do trade-off entre os esforços de aumento de produtividade e de inovação na indústria da construção civil presente na literatura tradicional no período pré BIM.

REVISÃO DA LITERATURA A baixa produtividade da indústria da construção civil e seu conservadorismo inovativo:

A literatura internacional sobre a indústria da construção civil (DCO –Design, Construction and Operation) tem apresentado como ponto pacífico tanto a sua baixa produtividade, quanto a sua baixa vocação em inovar. Estudo conduzido pelo US Departmente of Commerce, Bureau of Labor Statistics de 1964 a 2003, mostrou que enquanto que a produtividade dos trabalhadores não agrícolas nos Estados Unidos aumentou em torno de 125% neste período, o mesmo indicador para o setor da construção civil diminuiu por volta de 25% no mesmo intervalo de tempo. Construction & Non-Farm Labor Index (1964-2003)

250%

Constant $ of contracts/ workhours of hourly works Source: US Dept of Commerce, Bureau of Labor Statistics

200% Non-Farm Productivity Index (1964=100%) 150%

100% Construction Productivity Index (1964=100%)

50%

1964

1968

1972

1976

1980

1984

1988

1992

1996

2000 2003

Gráfico 1 (Toledo, E. EPUSP- Notas de Aula PCC 5592 , 2014)

Estudo conduzido no Reino Unido comparou a taxa de crescimento da produção da indústria da Construção Civil com a taxa de crescimento da produtividade da mesma durante o período de 1955 a 1970 (Figura 2). O que se percebe é que mesmo nos períodos em que as duas taxas aumentam, a taxa da produtividade aumentou sempre menos do que a taxa de crescimento da produção total de 1959 a 1968 com uma recuperação nos anos de 1969 e 1970. Embora os números mostrem situações e indicadores diferentes, porque no Reino unido a produtividade cresce continuamente mas a taxas menores do que a produção absoluta, e nos Estados Unidos ela decresceu a continuamente quando comparada com outras indústrias, as duas tendências mostram as dificuldades de diluir custos de processos da engenharia civil em função do

aumento de volume da produção. Em outras palavras, os processos dessa indústria se mostram muito lentos em acompanhar ganhos operacionais de provenientes de industrialização de outros setores da economia e aumentos drásticos de volume total da produção não que é o grande fator de diluição dos custos fixos, contrariamente às tendências das indústrias seriadas. Tendências da Produção e da Produtividade da Construção Civil no Reino Unido Fonte: UK Department ot the Environment , London

180

Tendências da Producão da Construção (1955=100%)

140 Tendências da Produtividade da Construção (1955=100%)

100

1950

1955

1960

1965

1970

Grafico 2 (Bishop, D, Productivity in The Building Industry ,1972

Embora o próprio conceito de produtividade na construção civil esteja sofrendo uma importante evolução o conceito clássico derivado da economia, de relacionar o total dos “inputs” com o total dos “outputs”, continua válido mas questões sociais relativas à sustentabilidade, à mobilidade urbana e à otimização energética trazem novos elementos ao numerador e ao denominador desta relação. Como já antevia Donald Bishop (1972, p2) ...., “.Alta produtividade não é com certeza um fim em si mesma. Ela inclui o valor para a sociedade, a qualidade de vida daqueles engajados nas operações envolvidas e daquelas afetadas indiretamente pelas atividades dos seus produtos ou por ambas. Uma procura obsessiva de alta produtividade assume a existência de recursos escassos ou pelo menos um desequilíbrio entre as intenções de uma organização e as realizações práticas conseguidas. Benefícios derivados de alta produtividade são obtidos quando os recursos colocados disponíveis por esta maior produtividade são utilizados para a próxima mais importante atividade ou quando o trabalho alocado para compartilhar estes benefícios resulta em trabalhar um número menor de horas”.

Seja no conceito estritamente econômico quando no seu conceito mais social, os sintomas de que a produtividade na construção não aumentou de forma tão acentuada quanto na indústria com produção

seriada são fartamente documentados: retrabalhos, gastos que superam os orçamentos, baixo comprometimento com prazos, desperdícios de materiais, documentação incompleta no momento da construção, baixa assertividade na comparação entre a documentação inicial do projeto e aquela sobre o efetivamente construído, custos de operação não otimizados e falhas funcionais na edificação. Estes sintomas são justificados pela literatura por uma série de causas recorrentes e encadeadas entre si das quais elencamos as predominantes: 1) A indústria da construção civil é razoavelmente incapaz de moldar o seu mercado. Ela é reativa e tem que produzir produtos que são definidos pelo cliente, nos momentos definidos por ele, nas regiões onde as condições econômicas são favoráveis e com uma série de interveniências de consultores tais como arquitetos, especialistas em mercado como incorporadores e imobiliárias e órgãos de financiamento. O resultado é que a construção é uma atividade que ocorre com um alto grau de incerteza e de flutuações de demanda. Incertezas de demanda trazem atrasos e falta de comprometimento com a continuidade da oferta do mercado. Estas flutuações, quando analisadas sob a ótica dos tipos especiais de prédios são maiores do que aquelas relativas ao mercado total de edificações. Consequentemente, os subcontratados não podem ser especializados em demasia num tipo de edificação sob o risco de terem muita ociosidade. E baixa especialização significa uma barreira ao aumento contínuo de produtividade. Essas barreiras ao aumento da produtividade são constituídas pela procura da ocupação contínua dos recursos que executam atividades com baixo grau de repetição. Ou seja, como qualquer atividade econômica na área de serviços com algum grau de incerteza na demanda, a solução eficaz do dilema custos fixos vs custos variáveis pode significar diferença entre lucro e prejuízo. Bishop argumenta que a baixa utilização de recursos fixos é o principal presságio da morte dos sistemas industrializados na construção civil, provavelmente, mais do que qualquer outra causa isoladamente. Esta situação levou a uma indústria fragmentada, especializada por tarefas e não por tipos de prédio. Os especialistas em hidráulica executam as partes de hidráulica de um prédio de apartamentos residenciais ou aquelas relativas a um hospital, por exemplo, com evidentes diferenças de produtividade num e noutro tipo de construção. 2) Esta fragmentação dos processos da indústria da DCO (Design, Construction and Operation), alimentada por uma miríade de fornecedores pulverizados de forma desigual a tornou muito concorrencial em preços, na medida em que os profissionais de cada especialidade transitam entre diversos tipos de fornecedores e subcontratados tornando cada pequena inovação incremental disponível para toda a cadeia, deixando espaço somente para a competição por preço. Em consequência, suas inovações mais radicais são desencorajadas porque precisam ser adotadas por muitos elos da cadeia produtiva para diluírem os custos fixos relativos aos investimentos iniciais. Teóricos da década de 70 e 80 tinham visões muito semelhantes. (Cassimatis,1969) considera a indústria composta de muitas pequenas firmas, (Paulson, 1985) a considerava muito voltada para o lado operacional, Rosenberg (1982) a via como conservadora. (Nam & Tatum, 1989) explicavam estas visões complementares, cujo traço principal era o conservadorismo, pelo grau de importância do produto edificação na sociedade, expresso pela exigência de ele ter que lidar com cinco características que tornam muito alto o custo do fracasso de suas inovações: imobilidade, complexidade, durabilidade, grandeza e alto nível de responsabilidade social na medida que

influencia a segurança e saúde pública. Como consequência, as inovações na construção civil no sentido de aproximá-la dos produtos feitos industrialmente, acabavam sempre destinadas às habitações populares onde o conceito de massificação é mais tolerado. Visto por uma ótica mais moderna, os métodos construtivos poderiam ser modularizados e massificados sem que as edificações o fossem, mas a verdade é que as tentativas de inovar e simultaneamente cortar custos na utilização de processos industrializados com produtos não massificados não tem sido a tônica das inovações na DCO. 3) Do ponto de vista organizativo e gerencial, a literatura existente até aproximadamente os meados da última década, retrata a indústria da construção como um sistema frouxamente amarrado, coordenado de forma ineficaz devido à sua complexidade e com características específicas não generalizáveis em cada diferente canteiro de obras. Como consequência, cada construção sempre foi vista como obra única, com um baixo número de processos padronizáveis. Os esforços arquitetônicos eram direcionados para tornar cada uma delas uma obra prima julgada pela sua originalidade e pelo o que continha de diferenças e não pelo o que apresentavam de excelência nos seus processos reprodutíveis e sistemáticos. Este abandono da sistematização fez com que ela desse as costas aos grandes movimentos que a indústria seriada já vinha fazendo na procura de maior produtividade, assertividade e satisfação dos clientes. Métodos como o JIT (Just in Time), Kanban, Engenharia Simultânea e Product Lifecycle Management inspiraram muito tardiamente os inovadores no contexto da engenharia civil. 4) Outra fonte de complexidade na DCO é a procura de eficiência econômica na alocação dos recursos de uma empresa subcontratada entre os seus diversos projetos e principalmente no uso de técnicas modernas de “supply chain”. Dubois e Gadde, (2000) ilustram na figura 1 as A2 dificuldades da adoção processo de B2 alianças com fornecedores e seus efeitos de rede afetando o A comportamento de compras nessa B A1 indústria. Podemos entender estas dificuldades analisando um E Recurso B1 empreendimento construtivo dentro C1 do seu contexto. Segundo os autores, Firma D C “ uma fonte adicional de complexidade que necessita de C2 grande coordenação na administração Projeto de recursos advém do fato que “cada firma envolvida nas atividades do Figura 1 (Adaptado de Dubois e Gadde , 2000) canteiro de um projeto tem que coordenar as suas atividades e recursos entre os diferentes projetos nos quais ela está envolvida. As fortes interdependências entre as atividades desempenhadas a cada local e em todos os locais e os

efeitos de qualquer interdependência em termos de durações de tempo e atrasos implica que cada firma necessita de alguma folga em seus recursos. Caso contrário os efeitos deletérios advindos dos atrasos em um projeto poderiam ser carregados para os outros projetos. Os recursos e atividades empregados em outros canteiros podem assim estarem sujeitos a conflitos se a folga não for suficiente. Isto “é de particular importância para as firmas especializadas em atividades assumidas nas fases finais do processo”... Aliando estas ideias àquelas sobre efeitos da incerteza presentes em BISHOP ( 1972) podemos entender porque gestão de “supply chain” na cadeia da construção civil fica tão dificultada, especialmente, porque parte da fabricação dos componentes é finalizada na própria obra: ... a incerteza do mercado leva a que esta alocação de recursos fique extremamente complexa por que as organizações procuram obter mais trabalho que seria necessário se o tempo contemplado nos programas de projeto e construção fossem realizados. Tipicamente, projeto e procedimentos construtivos se desenrolam mais, muito mais lentamente que a quantidade de trabalho para serem completados, cada organização tendo uma pilha de trabalhos a serem feitos e retirados às custas de outros que automaticamente ficam atrasados...(BISHOP, 1972 ,p 4 )

A literatura da década de 90 não viu nada de muito revolucionário na solução nos processos de construção: ineficiência das operações, visões de curto prazo promovendo desempenhos sub ótimos, baixo estimulo à inovação e baixo desenvolvimento técnico quando comparada com outras indústrias. Em artigo clássico sobre o assunto DUBOIS E GADDE, (2002) reforçam a inabilidade da indústria em adotar as técnicas que tinham que tinham trazido ganhos de desempenho em outras indústrias tais como “just in time”, “total quality management”, alianças com fornecedores, gestão de cadeia de suprimentos e industrialização de processos de fabricação. A maioria da literatura sempre colocou a complexidade da indústria como explicação para este descompasso, mas estes dois autores fizeram uma análise completa do que seria composta esta complexidade subdividindo-a em dois subfatores: incertezas e interdependências. As incertezas advém de quatro causas 1) pouca familiaridade da gerencia com os canteiros de cada obra e de seus recursos 2) falta de especificações completas para as atividades do canteiro 3) falta de uniformidade dos materiais, trabalho e times (cada projeto é único) e 4 ) imprevisibilidade do ambiente. As interdependências, por sua vez, se subdividem em: 1) número de tecnologias, 2) rigidez das sequências entre as várias principais operações e 3) a superposição dos estágios ou elementos da construção. Examinando novamente a Figura 1 podemos usá-la para entender os conceitos de “tight couplings” e “loose couplings” na construção civil desenvolvido pelos mesmos autores em 2002. Em cada organização há elementos interdependentes que variam em seu número e na força destas ligações. Chamamos de tight couples as ligações fortes que elementos possam ter quando tem muitas variáveis em comum ou poucas mas com relações muito estreitas quando comparadas com outras. “Loose couples” ao contrário , são interdependências fracas com poucas variáveis em comum, tornando a ligação entre as entidades praticamente independentes, uma da outra. Nesse caso, segundo os autores

as amarrações entre os eventos podem ser circunscritos, infrequentes , fracos em seus efeitos mútuos ou muito lentos ao se relacionarem. O importante é entender que estas ligações podem ocorrer num número de diferentes dimensões: entre indivíduos, entre sub unidades, ou entre organizações entre níveis hierárquicos entre organizações e ambientes, entre ideias entre atividades e entre intenções e ações. No artigo os autores examinam as ligações fortes (“tight”) que são aquelas que ocorrem dentro do canteiro de um único projeto e ligações fracas (loose) baseadas em elementos da rede de fornecedores ou subcontratados que precisam se adaptar coletivamente. Ligações fracas, podem ser benéficas e funcionais para a construção civil ou disfuncionais. Gadde e Dubois mostraram as formas que as ligações fracas contribuem para administrar complexidade nas operações. Primeiramente um sistema fracamente amarrado pode ser um bom sistema para adaptação localizada aonde qualquer elemento pode se ajustar e modificar uma contingência local única sem afetar o total do sistema. Ligações fracas servem como mecanismos de “buffering” contra condições desfavoráveis no ambiente de forma que a organização como um todo não tenha que responder a cada pequena mudança no ambiente. Ou seja, uma organização com pequenas maleabilidades absorve choques com muito mais facilidade permitindo que a organização sobreviva. Uma organização muito rígida, excessivamente hierarquizada num canteiro de obras pode tornar as pequenas decisões de adaptações de materiais ou inversões de ordem de processos muito lentas. Terceiro ponto: ligações fracas provem um mecanismo sensor. Isto ocorre como consequência de adaptação localizada, com descentralização e baixa amplitude de coordenação. O quadro 1 abaixo, sumariza esta visão de Dubois e Gadde pela qual a construção civil sempre fica constrita ao dilema de tentar otimizar os efeitos positivos e negativos dos usos das ligações fracas para a melhoria da produtividade versus os estímulos à inovação. Veremos mais adiante, como ao nosso ver, os processos BIM são uma solução natural para esta otimização. Fatores de complexidade, características da construção e os seus efeitos de fracas amarrações. Complexidade na Construção Interdependência Incerteza Número de tecnologias e interdependências

Falta de especificação completa da atividade

Características Centrais da Construção Focus em projetos particulares

Efeitos de amarrações e fracas Adaptações localizadas

Ajustes locais

Mecanismos de “buffering” Mecanismos de sensibilidade derivados das “comunidades de prática” que forçam adaptações coletivas. Generalização das variações Auto- Determinação

Utilização de componentes “standards” Licitações Competitivas Rigidez da sequência entre as várias operações. Superposição de estágios ou elementos da construção Quadro1- (Dubbois e Gadde) -2002

Falta da familiaridade com os recursos e o os canteiros. Falta de uniformidade dos materiais, trabalho e times em relação ao tempo e lugar. Imprevisibilidade do ambiente

Trocas baseadas no mercado Múltiplos papéis

A coordenação das cadeias de suprimentos na indústria da construção civil também pode ser a fonte de grandes doses de complexidade. A princípio os especificadores de partes tendem a indicar componentes “standard” para serem ajustados localmente. Mas nem sempre estes ajustes são corretamente especificados ou documentados gerando um grau de incerteza sobre sua execução que é feita subjetivamente por trabalhadores locais (no canteiro) que necessitam estoques adicionais de peças para suprir eventuais pequenos erros de planejamento de suprimentos (buffering). Segundo Dubois e Gadde (2000) o pequeno número de adaptações feitas para um projeto específico e o uso de componentes padronizados (standard) com o fito de criar ligações fortes numa indústria onde os fornecedores interagem pouco entre si é bastante surpreendente. A explicação para isso é que esta indústria é movida por algumas “adaptações coletivas”. Estas adaptações coletivas são constituídas pelo esforço dividido entre produtores de matérias primas, contratantes e autoridades governamentais que prescrevem normas e outras condições. Elas podem ser identificadas como comunidades de prática que acabam sendo uma fonte de troca e preservação coletiva do conhecimento (Brown e Duguid, 1998). Por outro lado sem o processo de padronização, o processo de licitação seria impossível de ser conduzida pela não comparabilidade das diversas propostas dos fornecedores e ou subcontratados. Comunidades de prática e suas normas são evidentes fontes de ligações fracas, com autoridades descentralizadas, com cunho positivo, sem as quais a indústria não teria evoluído ainda que de forma lenta. O mesmo pode ser dito das pequenas mudanças auto-determinadas para enfrentar a rigidez da sequencia entre as várias operações principais que ocorrem dentro dos canteiros de obras. Licitações baseadas em preços podem ser fontes de economia de custos iniciais, mas também podem gerar problemas de não conformidade em relação ao projeto especificado sendo, portanto uma fonte poderosa de variações em relação ao desempenho do componente. Com o tempo estas variações passam a ser incorporadas como padrões aceitáveis mesmo que não sejam na medida em que alguém as corrigirá no canteiro. Aqui temos um exemplo de como “loosely couples” são soluções que preservam objetivos de cumprimento de prazos (portanto objetivo de produtividade) mas não necessariamente de estímulo às inovações. Trocas de informações somente para um projeto específico e portanto dentro da categoria das “tight couples” traz benefícios de coordenação deste projeto mas não afeta as ligações baseadas na rede permanente de fornecedores. Dubois e Gadde advogam que o relacionamento forte entre os participantes desta rede permanente seria muito desejável para o aumento da eficiência de toda a indústria e não somente de um projeto isoladamente. Simultaneamente, seria um grande estímulo à criação e à difusão de inovações porque os participantes trocariam experiências com muito mais rapidez e transparência sobre erros e acertos. Em outras palavras as comunidades de prática teriam uma funcionalidade aperfeiçoada e baseada sobre ligações fortes (tight).

As tipologias de Dubois e Gadde na eliminação das barreiras à inovação. Continuando linha de pensamento de Dubois e Gadde sobre a possibilidade da eliminação do “tradeoff” entre produtividade e inovação na construção civil, Dorée e Holmen publicaram um importante artigo em 2004 antecipando o fim deste dilema e preparando as bases teóricas para o surgimento do BIM: Achieving the unlikely: innovating in the loosely coupled construction system. Com este sugestivo título, eles questionam a literatura anterior sobre a falta de inovação na construção civil argumentando que todas as análises foram feitas para explicar os fracassos em inovar, mas que muito pouco tinha sido feito para explicar os as exceções, os casos que tinham conseguido o improvável sucesso nos seus objetivos de desenvolver novas tecnologias. Partindo das teorias de “loosely coupled construction system” com quatro tipologias de ligações são discutidas e quais as situações particulares onde o sistema deveria ser implantado para incrementar a inovação. Eles iniciam relembrando que Dubois e Gadde (2002) sugerem que a construção pode ser conceituada como um sistema de fracas amarrações com três tipos de entidades (recursos, firmas e projetos), quatro tipos de ligações (tipo1 entre recursos e atividades de diferentes companhias dentro do mesmo projeto; tipo2 ligações relacionadas a fornecedores dentro ou através de projetos; tipo3 ligações através de projetos paralelos ou sequenciais dentro de uma única empresa de construção e tipo4 ligações entre empresas que vão além do escopo de um projeto individual isto é, são ligações entre diferentes empresas de construção que perduram ao longo de diversos projetos. A teoria proposta por Dubois e Gadde (2002) para incrementar a inovação através de “tightening and loosening” de alguns tipos de amarrações entre entidades pode ser sumarizada no seguinte quadro: Amarrações presentes e sugeridas de acordo com Dubois e Gadde (2002) na ótica de DORÉE e HOLMEN

Tipo 1 Tipo2 Tipo 3 Tipo 4

Amarrações intra projetos são “fortes” e deveriam ser “aliviadas” para aumentar a inovação Amarrações Intra e Inter projetos relacionadas à cadeias de fornecimento são fortes e fracas e deveriam ser fortalecidas para aumentar a inovação. Amarrações entre projetos dentro das empresas de construção são fracas e deveriam ser fortalecidas para aumentar a inovação. Amarrações entre projetos compartidos entre diversas empresas de construção são fracas e deveriam ser fortalecidas para aumentar a inovação.

Quadro3 – DORÉE e HOLMEN (2004)

Baseados em certa ambiguidade encontrada nos conceitos de “tight” e “loose” “couplings” quando de sua operacionalização na prática, inclusive classificando algumas amarrações simultaneamente como fortes e fracas, como no caso onde o projeto (“design”) afeta a construção mas a construção não afeta o projeto (“design”), DORÉE e HOLMEN (2004) reinterpretaram os conceitos das hipóteses do quadro 3 anterior subdividindo as hipóteses 1 em 1A e 1B , 2 em 2A e 2B e 3 em 3A e 3B para a seguinte formulação com as respectivas verificações Observadas ou Rejeitadas. A metodologia foi um estudo de caso baseado na empresa de construção holandesa, Ballast Nedam que usou o desenvolvimento de uma nova tecnologia de montagem de grandes pontes “offshore”. Esta tecnologia de montagem foi desenvolvida à luz da construção de 5 grandes projetos de pontes: dois feitos domesticamente e

relacionados à defesa do Delta holandês de frente para o Mar do Norte e os três outros foram conduzidos no Bahrain (Bahrain Causeway) , Dinamarca (Storebaelt Westbridge) e Canadá (Confederation Bridge). O estudo, particularmente, foca nas três últimas pontes. Modelo original de Dubois e Gadde, revisado por Dorée e Holmen com resultados observados Amarrações 1A Intra-projects entre firmas de construção 1B Intra-project entre clientes incluindo consultores e firmas de construção 2A Intra-project relacionado a “supply chains” 2B Inter-project relacionado a “supply chains” 3A Inter-project entre projetos paralelos dentro de empresas de construção 3B Inter-project entre projetos sequenciais dentro de empresas de construção 4 Inter-project entre firmas de construção

Original Dubois e Gadde Situação Mais Atual Inovação T T>L

T/L

L

L

T/L>T

L>T

L>T

Modelo revisado Dorée e Holmen Situação Mais Atual Inovação T T

Observado

T

T/L

T/L>T

T

T/L

T/L>T

T/L, T

L

L>T

L,T/L

T

T>T

Não Investigado

L

L>T

T/L, L

L

L>T

L

Legenda: T=Tight amarração forte, L=loose, =amarração frouxa ou fraca, T/L forte e fraca, > mudança

As principais conclusões do estudo foram: a)

As amarrações entre firmas e entre projetos necessitaram ser subdivididas considerando consultores como clientes, o mesmos acontecendo com a subdivisão para incluir Intra projects e Inter-Projects e seus relacionamentos com as cadeias de suprimentos (supply-chains). b) Os Inter-projects dentro da mesma empresa de construção precisam ser analisados separadamente em relação a projetos sequenciais e aos paralelos. c) Como regra geral os autores verificaram a inexistência da necessidade de fortalecer uma amarração e simultaneamente enfraquecer outra como contrapartida para a inovação. O caso evidencia que fortalecer todas as amarrações provê maior expectativa de estimular a inovação do que inibi-la. Este é o principal aperfeiçoamento feito por Dorée e Holmem ao modelo de Dubois e Gadde. d) Há também evidencias que inovação é possível mesmo quando poucas amarrações são modificadas. As mudanças mais importantes são relacionadas ao fortalecimento das amarrações intra firmas dos projetos sequenciais possibilitando aprendizado de projeto a projeto e amarrações contratuais na interface projetistas construtores.

O BIM como uma solução para a eliminação do trade-off entre aumento da produtividade e aumento da inovação na construção civil. BIM (Building Information Modeling) é um processo de gestão no qual a informação é o seu grande benefício para a cadeia da construção civil. Preliminarmente vamos utilizar uma das definições de BIM Existe uma série de definições formais, muito semelhantes entre si e vamos partir inicialmente da mais difundida e aceita também na NBR/ISO 12006 e NBR 15965: “BIM é um processo integrado para explorar de forma colaborativa as características físicas e funcionais de uma construção, em formato digital. Envolve a criação, uso e atualização de um modelo de informação durante todo o ciclo de vida da construção”. Antecedentes do BIM, Concurrent Engineering ou engenharia simultânea: Como respostas a questões semelhantes causadas pelas complexidades ocorridas na indústria seriada, a engenharia simultânea é utilizada há muito tempo. Toyota e Boeing, por exemplo, são casos de sucesso na aplicação de seus conceitos, em especial o de PLM (Product Lyfecycle Management). PLM é o processo pelo qual “equipes de diversas disciplinas colaboram desde o início em todas as facetas do ciclo de vida de um produto para garantir que o seu projeto inclua todas as características necessárias ao mercado”. (Toledo E. Escola Politécnica da USP). Do ponto de vista acadêmico, as iniciativas de se aproveitar os conceitos da engenharia concorrente (Concurrent Engineering) para a indústria da construção civil geraram alguns artigos de autores que foram muito importantes para o surgimento do BIM e consequentemente para o estabelecimento das bases do IPD (Integrated Product Delivery). Dentre eles podemos citar J.M. KAMARA, C.J. ANUMBA, N. F. O. E. Establishing and processing client requirements—a key aspect of concurrent engineering in construction. Engineering, Construction and Architectural Management V 7 1, 15-28 , 2000. LOVE, P. E. D.; GUNASEKARAN, A. Concurrent Engineering in the Construction Industry. Concurrent Engineering, 1 jun 1997. Além das considerações vistas no tópico anterior para entender a eliminar as causas da complexidade e da interdependência como barreiras ao ganho de produtividade e inovação na construção civil, as principais conclusões e recomendações a que chegaram os autores dedicados à implantação da Concurrent Engineering nessa indústria podem ser sumarizadas assim: •

A indústria da construção civil operou no passado majoritariamente do mesmo modo que a revolução industrial preconizou isto é, com tentativas de especialização das atividades. Consequentemente, a gestão e coordenação destas atividades em um processo coerente de construção tornou-se uma tarefa problemática e tediosa ( LOVE, P. D. ; GUNASEKARAM A., 1997). Além do mais, como vimos pela análise de BISHOP (1976), a especialização em demasia vai no sentido contrário às incertezas da demanda. Desta forma podemos esperar uma razoável

•

•

•

resistência à adoção dos processos BIM se eles forem apresentados como meros redutores de custos e prazos ligados à especialização das tarefas. A fragmentação das atividades desencoraja os esforços dos times de projeto para melhorar a qualidade e reduzir o custo. Leslie e McKay (1995) afirmam que isto deixa pequeno incentivo para fazer uma “facility” mais fácil de ser construída ou mais barata de ser operada na medida em que as recompensas de tais esforços vão somente beneficiar aos outros. O segredo é motivar as pessoas a fazer em paralelo as atividades que eram feitas previamente de forma sequencial (ANUMBA; EVBUOMWAN, 1997; LOVE; GUNASEKARAN, 1997). Conseguir um alto nível de “comitment” e consciência da missão, objetivos e requerimentos dos clientes daquela edificação é uma condição imprescindível para o sucesso de um empreendimento projetado, construído e operado dentro do conceito BIM, ( LOVE, P.D. e GUNASEKARAM, 1997) “Fast Track”, ou seja, a mera superposição entre as fases do projeto e construção sem a formação de um time realmente integrado leva à uma perda do controle de custos em prol da mera perseguição dos objetivos de tempo. Isto acaba gerando falta de coordenação entre os especialistas e contratantes e baixa moral com redução de qualidade ainda que os prazos possam ser cumpridos. (LOVE, P.D. e GUNASEKARAM,A, 1997)

Enquanto a indústria de softwares proveu soluções voltadas majoritariamente para os projetos do PLM (Project Lifecycle Management) destinados à produção seriada, os obstáculos ao seu uso na construção civil permaneceram. Mas não tardou que começassem a surgir as soluções para a colaboração entre as diversas disciplinas voltadas à construção civil que hoje compõem o Building Information Modeling. Este processo foi grandemente acelerado pela experiência que os fabricantes de software já tinham adquirido com outras aplicações derivadas da programação voltada a objetos. As alegações de que a gestão das atividades de “Cocurrent Engineering” para a construção civil era problemática e tediosa começaram a cair por terra. A teoria sobre os processos BIM permite traçar um paralelismo entre PLM e o conceito de IPD (Integrated Project Delivery). Dentre as diversas definições de IPD estamos adotando aquela proposta pelo AIA –CC American Institute of Architects-Capítulo da California: ”IPD é um enfoque para desenvolvimento de empreendimentos que integra pessoas, sistemas, estruturas de negócio e práticas profissionais em um processo que de forma colaborativa aproveita os talentos e percepções de todos os participantes para otimizar resultados do empreendimento, aumentar o valor para o cliente, reduzir o desperdício e maximizar a eficiência em todas as etapas do projeto, fabricação, construção e operação da edificação”.

O ciclo de vida de uma edificação- Para conceituarmos de forma mais ampla o que é BIM, devemos inicialmente definir o conceito de ciclo de vida de uma edificação. Modernamente, uma edificação nasce a partir da definição de seu programa inicial que gera uma fase chamada de projeto conceitual, ou plano de massas, consequência também dos primeiros estudos de viabilidade econômica. Os próximos passos envolvem o detalhamento do projeto, sua análise do ponto de vista de custo de construção, sustentabilidade energética e ambiental, adequação às suas funções primárias, e aos custos de operação e manutenção no período pós-construção. Passada esta fase de detalhamento, o projeto gera documentação para construção, para finalidades legais, para pré-fabricação de componentes que possam ser levados prontos para os canteiros de obras. Como o projeto foi feito de forma virtual e é um processo que estimula o seu aperfeiçoamento contínuo, a próxima fase de construção pode ser acompanhada seguindo-se as técnicas tradicionais de PERT CPM Integradas com alimentação diária do seu acompanhamento quanto a custos e cronograma (chamamos de BIM 4D a adoção da dimensão tempo ao projeto e BIM 5D a adoção da dimensão custos. A construção documentada digitalmente permite que o plano de operação e manutenção da edificação seja otimizado desde o primeiro dia de entrega da construção. Prédios atualmente podem ser construídos para operarem por 200 anos ou mais desde que sofram processos adequados de manutenção e renovações parciais. Chamamos de BIM 6D ao processo quando é adicionada dimensão manutenção e operação . Evidentemente, como as cidades são dinâmicas, em alguns momentos a edificação pode ser demolida em vez de ser renovada, mas, ainda assim, o processo de gestão BIM é útil pois a documentação digital permite que os processos de demolição, transporte e reutilização dos resíduos sejam os mais eficazes possíveis.

Definição ampla do conceito de BIM -Building Information Modeling De acordo com o professor Eduardo Toledo, da Escola Politécnica da USP, “a informação coordenada e consistente contida no modelo BIM é usada pelos diferentes intervenientes (arquitetos, projetistas, consultores, orçamentistas, construtores, operadores, mantenedores...) para estimar, projetar, simular desempenho, visualizar, produzir documentação, planejar, quantificar, suprir, construir, operar, manter, demolir e reaproveitar materiais. Uma definição que engloba diversos conceitos usada por Bilal Succar (2012) incorporando os as visões de Hannu Pentilä (2006) é : “BIM refere-se a um conjunto de políticas, processos e tecnologias que geram uma metodologia para gerir os dados em formato digital do desenvolvimento do projeto através de todo o ciclo de vida de uma edificação.” Para entender o BIM como inovação em gestão, temos também que afastar conceitos errôneos sobre este processo. BIM não é um software embora seu uso dependa de determinadas tecnologias e ferramentas. Este processo aplica-se não só a edifícios, mas também a obras de infraestrutura tais como estradas, barragens, portos etc...Do ponto de vista de Estratégia de Operações podemos entender também o BIM como um processo de industrialização da construção civil e grande parte de suas questões práticas e acadêmicas relativas a “supply chain”, logística e sustentabilidade de indústrias e do varejo têm suas correspondentes na engenharia civil. Do ponto de vista da teoria de inovação podemos considerar inicialmente o BIM como um “spillover” do surgimento do conceito de programação voltada a objetos da área de TI. Estamos utilizando aqui o conceito de Castellacci (2006) de “mainstream R&D spillover” inspirado numa visão tradicional de políticas econômicas de inovações voltadas a satisfazer ao mercado. A automação dos processos de projeto já tinha sido estabelecido na década de 70 com a difusão dos softwares de CAD (Computer Aided Design) que inicialmente nasceram em 2D e rapidamente passaram a representar os projetos a três dimensões. Mas do ponto de vista de processos gerenciais a poderíamos dizer que com CAD 3D estávamos fazendo “mais do mesmo”. Evidentemente, a substituição da prancheta pelo computador trouxe mais agilidade na execução dos processos de projeto e trouxe ganhos incrementais aos processos feitos em papel, mas não alteraram significativamente os processos construtivos, de compras, de assertividade, de operação e de manutenção das edificações. O canteiro de obras continuou a ser regido por plantas impressas em papel assim como grande parte das informações pós-construção nas plantas “as built”. Informações de cronograma de construção de custos estimados e de desempenho funcional dos edifícios eram feitas a posteriori em relação ao chamado projeto executivo. Inevitáveis modificações eram decididas nas obras, sem registros e nem sempre pelos profissionais habilitados a fazê-las. A adoção dos processos BIM traz a possibilidade de que o projeto possa ter seu desempenho simulado continuamente, retirando parte da inércia em modificar e aperfeiçoar algo construído de forma serial e não colaborativa.

O uso da Informação de forma colaborativa desde o projeto inicial até o inicio da operação da edificação tem o potencial de trazer ganhos de produtividade a todos os atores da cadeia de engenharia civil. Um dos ganhos do processo é que quanto mais está desenvolvido em um ambiente o uso do BIM, maior a

Viabilidade / Plano de Massa

Projeto / Design

Construção

Simulações Mercadológicas Simulação de Impacto em Trânsito Simulação de Impacto Econômico Simulação de Impacto Ambiental

Simulação e Otimização Funcional Simulação de Evacuação Simulação de Incêndio, Otimização de Plantas de bombeiros e processos legais

Otimização do planejamento dos fornecedores Otimização de Supply Chain Sustentável Escolha dos materiais com otimização dos processos de manutenção

Operação/ Gestão

Refit

Criação de KPIs Monitoramento de KPIs Gestão de manutenção SLAs e uso eficiente do espaço

Substituição de Materiais Substituição de Processos Mudança de Escopo da edificação

facilidade de simulação precisa do desempenho futuro da edificação e o produto final é fruto de um consenso adquirido entre todos os participantes da cadeia. Como veremos nas partes subsequentes deste artigo, um dos principais estágios de maturidade do BIM em um país ou ecossistema é o grau de superposição entre as quatro primeiras caixas da figura acima. Os processos indicados em azul na figura anterior são aqueles que na forma antiga de projetar e construir não eram realizados de forma virtual e muitas vezes nem eram executados. Quando as não conformidades surgiam, sempre durante ou após a construção, suas correções ou ficavam muito dispendiosas, ou eram impossíveis, afetando a qualidade construtiva de forma irreversível ou a lucratividade da operação da edificação. Os estudos empíricos sobre estes ganhos são internacionalmente numerosos mas o Brasil ainda carece de verificações de caráter científico sobre os impactos em produtividade e aumento de qualidade decorrentes do uso dos processos BIM. Internacionalmente podemos citar os estudos de ALLEN CONSULTING GROUP. Productivity In The Buildings Network : Assessing The Impacts Of Building Information Models. . Melbourne: [s.n.]. , 2010 e os da SMARTMARKET REPORT. The Business Value of BIM in North America : Multi-Year Trend Analysis and User Ratings (2007 -2012). . [S.l: s.n.]. , 2012 e JONES, STEPHEN A. JONES;BERNSTEIN, M. H. The Business Value of BIM in Australia and New Zealand : How Building Information Modeling is Transforming the Design and Construction Industry. . [S.l: s.n.]. , [S.d.] Estudos

semelhantes começam a ser feitos nos países mais avançados no assunto tais como Finlândia, Suécia, Dinamarca, Estados Unidos, Inglaterra, Singapura, Coréia, Japão, China. O Brasil já tem desenvolvido muitas edificações com este processo na fase de projeto, mas o sistema de incentivos, de normas, de criação de bibliotecas de produtos, e principalmente de pesquisa nas Universidades somente teve um impulso maior a partir de 2012. No que tange à produção acadêmica brasileira, ela está ainda restrita às tentativas de apresentar os processos e tecnologias com fins eminentemente práticos e de implantação setorial nas fases de projeto e de construção da edificação, mas ela não trouxe ainda as visões de integração de todos os ciclos para os campos da economia, da inovação e competitividade e principalmente da sua institucionalização nos campos do ensino e produção científica, da regulação governamental e da normatização. Inicialmente tratada como algo de um futuro distante, no Brasil a conceituação do BIM sem a magnitude do “I” de informação, trouxe um atraso que começa a ser sentido pelas grandes construtoras brasileiras no exterior que não conseguem vencer concorrências internacionais para obras de infraestrutura de caráter complexo tais como metrôs, aeroportos, hidroelétricas com preços competitivos e no plano interno, também não conseguem estruturar as PPPs (parcerias público privadas) de forma transparente porque não dominam as técnicas e processos de simulação de operações a longo prazo que o BIM permite. O poder público não consegue legislar, aprovar os projetos e fiscalizar sua conformidade dentro de parâmetros de tempo e transparência de forma aceitável, a cobrança de impostos municipais é feita de forma ineficiente e as informações para sustentabilidade e planejamento urbano ficam muito prejudicadas. O uso dos processos BIM como solução do trade-off entre conseguir maior produtividade e estímulo à inovação na indústria da construção civil. Retomando a teoria de Dubois e Gadde (2002) que considera as amarrações fracas como uma das causas da baixa inovação na indústria e as incertezas e interdependências como a origem das causas diretas de sua baixa produtividade, vamos chegar à conclusão que os processos BIM são uma ferramenta poderosa para a solução de ambos os problemas. Número de tecnologias e interdependências: Na medida em que as diversas disciplinas que participam do projeto são feitas de forma concorrente (hidráulica, elétrica, estruturas, ar condicionado, simulação energética, de evacuação, etc) numa forma digital e contêm todas as informações necessárias às especificações dos componentes standard e aquelas a fabricar, além tempos de ajustes no canteiro, duas fontes de interdependências são analisadas. 1ª) Os processos de detecção antecipada de interferências físicas são conduzidos para suas eventuais soluções. São eliminadas as necessidades de amarrações frouxas na terminologia de Dubois e Gadde. 2ª) Através das técnicas PERT-CPM (Program Evaluation and Review Technique e Critical Path Method) conduz-se as análises BIM 4D que tenta otimizar os tempos totais compatibilizando as expectativas de prazo de conclusão da construção do empreendimento com as necessidades dos “stakeholders”. Novamente são eliminadas outras fontes de amarrações frouxas e as eventuais folgas das atividades podem ser utilizadas para a fabricação de especificações não padronizadas (fonte de estímulo à inovação).

Este processo deve ser totalmente compartilhado com os processos e entidades de “supply-chain” conforme preconizam as teorias de Dubois e Gadde e de Dorée e Holmen. Superposição de estágios ou elementos da construção: A superposição de estágios ou de elementos menores da construção é uma fonte de interdependência já tratada pelo BIM 4D conforme visto no ítem anterior. Falta de especificação completa da atividade: Dependendo do LOD (Level of Detail ou Level of Development) em que estejam as especificações do modelo BIM, os requerimentos para simularmos o BIM 4D, o BIM 5D (custos) e o BIM 6D (manutenção e operação) já são os antídotos contra a falta de documentação e especificação no canteiro de obras. Esta é uma característica dos processos BIM que mais beneficiam a produtividade na construção civil. Falta da familiaridade com os recursos e o os ambientes locais. Dependendo da forma com que são feitas as simulações 4D são obtidos também a otimização dos canteiros de obras com as suas respectivas movimentações de materiais, alocação de espaço para armazenamento e alocação de recursos para transporte entre depósitos e canteiros Falta de uniformidade dos materiais, trabalho e times em relação ao tempo e lugar. Esta fonte de incertezas é eliminada pela combinação do BIM3D, BIM4D, BIM5D e BIM 6D. É plausível admitir-se que quanto mais completo for o nível da engenharia simultânea utilizado numa edificação maior o nível de assertividade da sua construção, menores são os prazos totais de construção, menores serão os números de retrabalhos e menores serão os custos de construção e operação. Imprevisibilidade do ambiente: Uma das vantagens do BIM e da engenharia simultânea em geral é que os modelos 3D digitais possibilitam simulações rápidas e sem custo quando os requisitos do programa se modificam com muita rapidez ou de forma imprevisível. As simulações podem colocar o modelo sob condições extremas e verificar sua resiliência funcional, quanto a sua sustentabilidade, quanto à sua evacuação forçada, quanto ao seu projeto acústico etc.... Os ajustes são feitos quando os custos de mudança são pequenos. Algumas destas imprevisibilidades são fontes de inovação: materiais e componentes novos são lançados durante as fases de projeto e podem ser incluídos facilmente na planta devido ao uso dos modelos 3D para se avaliar seus impactos, interferências, custos de manutenção e de operação.

Um quadro de referência para a produção da literatura prática e acadêmica sobre o BIM Embora as diversas disciplinas que hoje constituem o corpo de conhecimentos chamado de BIM tenha sido implantado de forma prática através da evolução dos processos de automação dos projetos 2D e 3D possibilitados pelo usos dos softwares CAD, esta evolução foi tão rápida e tão abrangente que a prática clamou por um quadro de referência teórica para ajudar a entender o sucesso deste processo inovativo e disciplinar o seu futuro prático e acadêmico.. O processo tradicional totalmente linear se viu tomado pela incorporação e integração de disciplinas conexas básicas tais como projeto estrutural, de hidráulica, de elétrica, de ar condicionado e também de disciplinas que só eram lembradas no fim do processo de desenvolvimento de projeto tais como segurança contra incêndios, de projetos de evacuação, de sustentabilidade energética, de acessibilidade, de impacto no tráfego das vizinhanças, nos processos de operação e manutenção e finalmente na requalificação urbana no seu entorno. Tal ampliação de abrangência foi tão radical que alguns de seus principais líderes e acadêmicos sentiram uma premente necessidade de criar um quadro de referência teórica que pudesse explicar não só o passado recente mas principalmente as expectativas de seu desenvolvimento futuro. Do ponto de vista acadêmico os artigos e conceitos desenvolvidos por Bilal Succar da Universidade de Newcastle na Austrália (Succar, 2009,2010) e seus colegas e professores Guillermo Aranda-Mena, John Crawford, Agustin Chevez da School of Property Construction and Project Management da RMIT University e Thomas Froese do Department of Civil Engineering, University of British Columbia em Vancouver são os pilares deste quadro de referência teórica chamado genericamente de BIM Framework. Depois de descrever os fundamentos do BIM Framework, mostramos que ele não é um conceito fechado, e que ele permite a criação de escalas e sub-escalas que vão adicionando métricas para medir a desempenho em BIM sob óticas cada vez mais detalhadas. Como último passo descrevemos uma recente evolução das ideias de Succar representadas pelos “ Cinco componentes da performance em BIM” desenvolvidos detalhadamente em 2013. Inicialmente Succar define um espaço tridimensional com os eixos Campos (Fields), Estágios (Stages) e Lentes (Lenses). Por Fields entendemos os domínios e as suas relações com seus principais agentes e os seus “deliverables” Ele é composto por BIM Technology, BIM process, BIM Policy, BIM Interactions e BIM overlaps. Por BIM Lenses entende-se o estudo da amplitude e profundidade de cada foco. Por BIM Stages se delineia o grau de maturidade das implementações práticas quando comparadas com seus potenciais e promessas teóricas.

Os campos que envolvem o BIM no Quadro de Referência criado por Bilal Succar:

corpos regulatórios

companhias de seguro Corpo de Bombeiros

CAMPO DAS POLÍTICAS Instituições educacionais

centros de pesquisa

proprietários operadores gerentes de projeto

advogados

overlap processos e políticas

CAMPO DOS PROCESSOS

overlap processos e tecnologias

arquitetos engenheiros

fornecedores

fabricantes empreiteiros

overlap políticas e tecnologias

Provedores de web solutions

desenvolvedores de software

CAMPO TECNOLÓGICO provedores de redes

companhias de hardware

Revendedores de software

Figura 4 - BIM Fields –adaptada de SUCCAR, B. et al ; 2012..

BIM Fields é apresentado nesta figura referindo-se ao conceito de BIM como um conjunto de políticas, processos e tecnologias que geram uma metodologia para gerenciar o essencial do projeto de uma edificação no formato digital através de todo o seu ciclo de vida. Pentilä (2006). Uma das finalidades de Succar ao desenvolver os conceitos

de BIM Framework desde 2008 é criar métricas que meçam adequadamente o desenvolvimento do campo. Em sua essência as atividades que compõem o BIM são de natureza colaborativa e as suas métricas deveriam refletir o grau de coesão que os diversos tipos de agentes e entidades da cadeia da construção civil desenvolvem conhecimento nas comunidades de prática para preencher as inevitáveis lacunas que aparecem em novos processos com difusão tão acelerada. Estas lacunas são de ordens regulatórias, educacionais, normativas, legais, contratuais, tecnológicas e processuais. O segundo conceito importante desenvolvido dentro do BIM Framework refere-se ao grau de coesão e integração que uma organização consegue ao conduzir suas atividades em BIM. Se no fundo, o BIM é uma aplicação sofisticada da engenharia simultânea nada mais apropriado do que criarmos algum tipo de

classificação que meça o grau de integração entre os agentes das diversas disciplinas de projeto, construção e operação do empreendimento. Esta classificação é representada pelos BIM Stages que vai da simples capacidade em modelar em 3D até conduzir todas as atividades de forma integrada até se chegar ao IPD.

do

PRÉ-BIM

MODELAGEM

COLABORAÇÃO

1

2

INTEGRAÇÃO 3

ao IPD

PROJETO requerimentos & especificações derivados de dados históricos de [O]

P

Eixo y: quantidade relativa de detalhas incluídos dentro do modelo BIM em cada fase do ciclo de vida do projeto.

CONSTRUÇÃO

C

Modelagem encoraja “fast tracking”.

OPERAÇÔES O

TROCA de DADOS ENTRE P&C e C&P

TROCA de DADOS ENTRE C&O e O&C

No Stage 1 a instituição é capaz de modelar em 3D mas as informações não são usadas para superpor os períodos de projeto e de inicio da construção. PROJETO requerimentos & especificações derivados de dados históricos de [O] Colaboração instiga “fast itracking”.

P

CONSTRUÇÃO

C

Eixo y: quantidade relativa de detalhas incluídos dentro do modelo BIM em cada fase do ciclo de vida do projeto.

OPERAÇÕES

TROCA de DADOS ENTRE P&C e C&P

O TROCA de DADOS ENTRE C&O e O&C

No Stage 2 a instituição estimula a colaboração dois a dois entre as disciplinas trocando informações de forma bilateral, Inicia-se as atividades básicas de detecção de interferências e aumentam muito as possibilidades de superposição entre projeto e construção (“fast track”) No estágio 3 as colaborações deixam de ser bilaterais e o empreendimento começa a tomar ares de obra coletiva ou seja ruma-se para o IPD onde a fase de operar o empreendimento passa a ser uma preocupação de todas as disciplinas de projeto e de construção. Voltando ao artigo de DUBOIS e GADDE (2002) a empresa já deve estar inserida nas comunidades de prática para manter adquirir e criar conhecimento sobre outros processos BIM.

PROJETO requerimentos & especificações derivados de dados históricos de [O] Integração força construção simultânea.

P

Eixo y: quantidade relativa de detalhas incluídos dentro do modelo BIM em cada fase do ciclo de vida do projeto.

CONSTRUÇÃO

C

OPERAÇÕES

0 TROCA de DADOS

TROCA de DADOS

Quanto mais próxima está a instituição do estágio 3 maior a necessidade de ter ligações “tight” com players de cada campo e “loose” com as comunidades de prática. passos tecnológicos A passos processuais A

do

PRÉ-BIM

passos tecnológicos C

passos tecnológicos B 1

passos sobre as políticas A

passos processuais B passos sobre as políticas B

passos processuais C

2

passos tecnológicos D 3

passos processuais D

passos sobre as políticas C

ao

IP

passos sobre as políticas D

As passagens de um estagio a outro não se fazem de forma abrupta e uniforme e sim através de passos tecnológicos processuais e sobre as políticas . O nível de complexidade entre os passos é muito heterogêneo Os tipos dos passos entre cada estágio são subdivididos da seguinte forma: Passos Tecnológicos Software Hardware Network

Passos Processuais Liderança Infraestrtura Recursos Humanos Produtos e Serviços

Passos s/ Políticas Contratuais Regulatória Preparatória

BIM Maturity Index das Instituições VS STAGE STEPS

1 1 1

3

0 0 0

Estágio 2 Alvo

0

B

0 0

Passo do alvo cumprido

0

Passos Tecnológicos

Passos Processuais

PREPARATORIO PR

REGULATORIO RG

CONTRATUAL CT

PRODUTOS &SERVIÇOS PS

RECURSOS HUMANOS HR

INFRAESTRUTURA IN

LIDERANÇA LD

NETWORK NT

HARDWARE HA

0

SOFTWARE SO

1

0

Passos de Políticas

Passo atingido em direção ao objetivo do estágio Passo não atingido em direção ao objetivo do estágio Passo não atingido em direção ao objetivo do próximo estágio

Relação entre BIM Campos , Stages e Lentes

Conceito ontológico: “conceito mental”

BIM Fields

Campo das Políticas

faz

Campo dos Processos

Campo Tecnológico Conceito ontológico: “área do conhecimento” Relação Ontológica:

Relação Ontológica: “faz parte”:

“ènvolve”: Building Information Modeling

envolve

Estágio 1: Modelando

BIM Stages

faz

Estágio 2 Colaborando Estágio 3 : Integrando

Representação Ontológica do Quadro de Referência do BIM Bill Succar (2008)

:

Lentes Disciplinares

BIM Lenses

faz

Lentes de Escopo

Lentes Conceituais

BIM Step Types

Regulatória

Contratual

Produtos e

Recursos

Infraestrutura

Liderança

Network

Hardware

Software

Difusão para o Ecossistema BIM

Tipos de Passos Tecnológicos

Tipos de Passos Processuais

Tipos de Passos das Políticas

Preparatória

Delivery Modes Pré-Requisitos do Software Conectividade Semântica Entregas Principais Níveis de Modelagem e Visualização “Clash Detection” entre desenhos e modelos virtuais Check dos códigos e normas de “compliance” (incêndio, acessibilidade) Plantas de projeto e sequenciamento da construção p/BIM 4D Quantidades de produto e preços p/BIM 5D Prototipificação para fabricações especiais Simulações p/ análises prévias (térmica, acústica, energética, layout....) Interoperabilidade (proprietária, Open, e não proprietária)

Visão Cultura empresarial

Disponibilidade de banda Controle de acesso Segurança

Requerimentos mínimos de computador Equpamentos de Escritório e Periféricos Segundo local de trabalho • Mobilidade PréDiretrizes de Informação Tecnologias Web Decisões gerenciais Processos organizacionais Atividades de comunicação Recursos qualificados

Responsabilidades Recompensas Seguros Alocações de Risco Construindo regulações • Códigos e Diretrizes de Projeto Padrões • Best Practices Performance • Benchmarks Sustentabilidad • Sistemas de Classificações e • •

Os cinco componentes da mensuração do desempenho em BIM Após a criação do conjunto de artigos e conceitos baseados no BIM Framework, Bilal Succar desenvolveu uma série de métricas relacionadas com capacitações e competências em BIM. Estas métricas revisitam e aperfeiçoam seus conceitos originais de BIM Maturity Index e partem também dos fundamentos do BIM Framework. Estas métricas são: a) b) c) d) e)

BIM Capability Stages BIM Maturity Lvels BIM Competence Sets Organizational Scales Granularity Levels

A ) BIM Capability Stages é definido como as habilidades básicas de de conduzir uma atividade ou entregar um produto ou serviço em BIM. BIM Capability Stages define os requerimentos mínimos e marcos que precisam ser alcançados por times ou organizações que implantaram conceitos e tecnologias BIM. São três estágios que vão desde o pré-BIM um ponto de partida que representa o status na indústria antes a implantação de BIM até o pós BIM um ponto final variável que representa a meta de empregar o viDCO (virtually integrated design, construction and operation tools and concepts. viDCO é usado preferencialmente a IPD porque le representa a ultima meta em implantar o BIM e evitar qualquer confusão com termos contratuais dento dos EUA. Os três estágios são : BIM Stage 1 : Modeelagem baseada em objetos BIM Stage 2 Modelagem baseada em colaboração e BIM Stage 3: Integração baseada em redes. Estes estágios são definidos como os minimos requerimentos . assim para estar no estágio 1 a empresa precisa ter modelado em 3D pelo menos uma edificação . para estar no Estágio 2 precisa ter feito um modelo em 3D de forma colaborativa com alguma outra disciplina de projeto. No Estagio 3 a instituição precisa ter usado um projeto em 3D com pelo menos duas outras disciplinas de forma integrada. Os estágios podem ser subdivididos em passos . O que difere estágios de passos está relacionsdo com as magnitude das mudanças. Mudanças incrementais s são devidas a passos enquanto mudanças radicais aos Estágios B) BIM Maturity Levels O termo BIM maturity refer-se à qualidade , reprodubilidade e grau de excelencia dentro de uma capacidade em BIM. Embora capacidade denote a mínima habilidade , maturidade denota a extensão que daquela habilidade em desempenhar uma atividade ou entregar um serviço ou produto. BIM Maturity´s benchmarks são marcos ou níveis que times ou organizações conseguem para sinalizar melhorias de desempenho. Melhorias nos níveis de maturidade indicam melhorias de controle resultantes de menores variações entre as metas e os resultados reais, melhorias de previsibilidade e atingimento de orçamentos ,de prazos e de objetivos de desempenho em geral e finalmente, maior efetividade em

alcançar metas definidas e estabelecer novas mais ambiciosas. Os 5 níveis de maturity deste indicador são AD –HOC , Defined, Managed, Integrated e Optimized. Eles são aplicados a cada um dos Stages do BIM Capability Stages C) BIM Competency Sets: um conjunto de competencias BIM é uma acumulação hierarquica de competencias individuais identificadas para as finalidades de implantar e avaliar BIM. Neste contexto, o termo competencia reflete um conjunto genérico de habilidades uteis para implantar e avaliar as capacidades em BIM e/ou sua maturidade. BIM competences são um reflexo direto dos requerimentos mínimos em BIM e seus entregáveis e podem ser agrupados em tecnologias, processos e políticas. D) BIM Organizational Scales: Para habilitar avaliações de BIM performance que levem em conta a divrsiedade de mercados disciplinas e tamanhos de empresas. Foi criada uma escala que pode ser usada para personalizar os esforços de avaliação a esta diversidade . Esta escala cuja construção é detalhada em (Succar et al, 2013, p137), tem a seguinte alta granularidade: 1- Market 2-Defined Market 3- Sub-Markets 4-Industry 5-Sector 6-Discipline 7-Speciality 8-Project team 9-Organization 10-Organizational unit, 11Organizational group, Organizational member-12 E)BIM Granularity Levels: As avaliações do conjunto de competências BIM (Competency Sets ) incluem um grande número de de competência individuais agrupadas sob um número grande de títulos. Visando a melhoria e maior flexibilidade das avaliações das Competencias em BIM (BIM Capabilities) e a dos seus correspondentes níveis de maturidade(BIM Maturity Levels) foi desenvolvido um filtro de granularidade com 4 níveis (Granularity Levels - GLevels). Progressão do mais baixos para o mais altos indica um aumento da granularidade e consequentemente um aumento da amplitude da avaliação, um detalhamento do “scoring” , maior formalidade, e maior especialização do avaliador. Usando níveis mais alto de granularidade (GLevel 3 ou 4) expõe competencias de forma mais detalhada que os níveis mais baixos (1ou 2). Esta variabilidade possibilita a preparação de diversas medidas de desempenho nas ferramentas BIM variando desde avaliações pouco detalhadas informais e auto-administradas até avaliações altamente detalhadas conduzidas por especialistas.

A adoção do BIM : Já vimos que os impactos da adoção do BIM no aumento da produtividade não são incompatíveis com os aumentos nos estímulos a inovar. Na nossa avaliação, os trade-offs entre produtividade e inovação desaparecem se atingirmos estágios avançados de difusão dos processos BIM em toda a Indústria da Construção no Brasil. Sabemos que um processo de adoção nessa magnitude envolve inúmeros fatores tais como educação, formação de mão de obra, regulação, incentivos produção científica, mensuração de impactos, somente para citar alguns. Mas sem dúvida, entre os mais eficazes estão os estímulos governamentais e eventuais regulações coercitivas para induzir nossa sociedade a se voltar para esse poderoso instrumento de modernização tanto da nossa engenharia de edificações quanto a de infraestrutura. Estudo recente conduzid na China com 92 edificações construídas atravé de processos BIM revelou que as pressões mais eficazes para esta adoçao foram os ismorfismos coercitivos e miméticos quando comparados com aqueles de ordem normativa. Em outras palavras as pessoas se convencem mais por que seus competidores respeitados estão adotando a inovação ou porque são obrigadas a fazê-lo (CAO, Dongping.; LI, Heng .; WANG, Guangbin . Impacts of Isomorphic Pressures on BIM Adoption in Construction Projects. … Construction Engineering and Management, p. 1–9, 2014.) Se adicionalmente conjugarmos estímulos tributários além das pressões miméticas e coercitivas, o Brasil a nosso ver, aumentaria muito a taxa de adoção dos processos BIM, beneficiando população, iniciativa privada, controle orçamentário, sustentabilidade ambiental, transparência nas contas públicas e exportação de serviços de engenharia. Como último tópico deste artigo, propomos uma métrica adicional para poder embasar eventuais estímulos à adoçao por parte da sociedade brasileira dos processos BIM.

A curva de McLeamy: Os fundamentos de aumento na produtividade alcançada no projeto, construção e operação de uma edificação que utiliza os processos BIM estão resumidos na curva de McLeamy que retrata o aumento dos custos de modificação do projeto e construção de uma edificação quanto mais tardia for esta decisão. Todos os processos que se utilizam da engenharia concorrente apresentam curvas semelhantes.

PE

DP

DC

CP

GC

OP

Relação esforço/efeito em custos

AP

AP

Anteprojeto

PE

Projeto esquemático

DP

Desenvolvimento de projeto

DC

Documentação da construção

PC

Compras e “Procurement”

GC

Gestão da Construção

OP

Operação da Edificação

1- Habilidade para impactar custos e capacidades funcionais 2- Custo de mudanças de projeto 3- Processo de projeto tradicional

4- Processo de projeto ideal

Quanto mais disciplinas BIM são implantadas no projeto de uma edificação nas suas fases iniciais maiores são a chances de redução de custos de construção, maiores as economias com a eliminação de retrabalhos e mais planejada e eficiente é a sua operação.

ESCALA DE MENSURAÇÃO do BIM INTEGRATED INDEX da EDIFICAÇÃO Porque uma nova métrica? Pelos fatores expostos anteriormente, acreditamos no papel da indução, regulação e coerção por parte dos órgãos governamentais brasileiros nas três esferas (municipal, estadual e federal) na adoção consistente do BIM no Brasil. Seja qual forem as estratégias adotadas pelos órgãos públicos brasileiros para incentivá-lo, algumas passarão por renúncias tributária e/ou por diminuição de taxas e contribuições ligadas à própria indústria das edificações. Quando isto ocorre precisamos de mensuração tanto do grau de adoção quanto do grau de benefícios para a sociedade destes incentivos. Mensurações de todos estes indicadores poderá ser um processo necessário mas longo, enquanto que a medição inicial por algum critério objetivo de quem realmente está adotando o BIM de forma perene, parece ser o primeiro passo para chegarmos a um corpo de conhecimentos que poderíamos chamar de BIM Economics.... Por esta razão estamos propondo o Índice de Utilização do BIM relativo a cada edificação. Este indicador, a ser armazenado pelas prefeituras teria uma grande importância na elaboração das políticas públicas e serviriam de termômetro para a velocidade de adoção do Bim além de estimular o preparo das prefeituras a armazenar as informações de forma digital. Baseado em tudo o que sabemos o BIM é mais eficiente quando adotado nas primeiras fases de um projeto, com o maior número de disciplinas trabalhadas e que elas sejam trabalhadas o máximo do tempo de forma simultânea (afinal estes são os princípios em paralelo do “concurrent engineering”). Desta forma propomos uma escala multiplicativa com três fatores : a)Fator de simultaneidade de disciplinas: Considerando-se o índice 100 para cada disciplina de projeto executada isoladamente o crescimento do fator se dará segundo a seguinte tabela com crescimento exponencial com fator de estabilização: Número de Disciplinas Simultâneas projetadas dentro do ambiente BIM

Índice

1

100

2

400

3

800

4

1600

5 ou mais

3200

b)Fator de Antecipação em relação às fases do projeto Fase de início dos projetos das disciplinas

Fator multiplicativo de antecipação das atividades de projeto

Anteprojeto

128

Projeto Esquemático

64

Desenvolvimento de Projeto

32

Documentação da Construção

16

Compras e “Procurement”

8

Gestão da Construção

4

Operação da Construção

2

Ou seja, quanto mais tarde o início do BIM menores os benefícios para o proprietário da edificação. c) Fator de Utilização do maior número de ferramentas BIM na mesma edificação Fase de início dos projetos das disciplinas

Fator multiplicativo de uso de múltiplas ferramentas

Só BIM 3D

1

BIM 3D e BIM 4D

1,25

BIM 3D,BIM 4D e BIM 5D

1,75

BIM 3D, BIM 4D, BIM 5D e BIM 6D

2

Evidentemente, por ser uma escala para uso em estímulos e renúncias fiscais ela deverá ter os seus passos e formatos de curva ajustados conforme o montante destas renúncias e políticas de incentivo à produtividade, ao planejamento urbano e à modernização e ampliação do ensino na área.

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