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 کردهاند؛ 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 نقشههای CAD، که امروزه بسیار رایج هستند، هرچند در بستر رایانهای ساخته میشوند، اما تصاویر غیرهوشمندی از مولفههای ساختمانی هستند که هیچ اطلاعاتی از ماهیت و نقش خود در سیستم در برندارند.—-BIM در تاسیسات مکانیکی

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 کلیساخت 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 ۱۹۸۵ در ارتباط با استفاده از نرمافزارها در طراحی بخشی از فرودگاه هیتروی لندن مطرح شد. عبارت “مدل اطلاعات ساختمان” نیز در مقالهای در سال ۱۹۹۲ ارایه گردید ولی تا حدود ۱۰ سال (حدود سال ۲۰۰۲) رواج نداشت.

در سال ۲۰۰۲ شرکت Autodesk مدلسازی اطلاعات ساختمان را استراتژی خود برای بهرهگیری 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 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 (۱) 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 لوله ها سوراخ کرده است.—-BIM در تاسیسات مکانیکی

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 ۱۰ درصد سرمایه اولیه گزارش شده است.

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 سهبعدی، “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.

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.

نقش BIM در فاز طراحی تاسیسات

با توجه به فناوری مدلسازی سهبعدی دقیق فضاها و تاسیسات، این دادهها میتوانند به عنوان ورودیهای مستقیم محاسبات طراحی (محاسبات بار گرمایی و سرمایی، اندازهگذاری لولهها، کانالها و سایر تجهیزات، جانمایی تجهیزات و…) در نرمافزارهای BIM استفاده شوند و دقت و سرعت فرآیند طراحی را به طرز چشمگیری افزایش دهند. این امر میتواند زمان فرایند طراحی را حدود ۲۰ تا ۵۰ درصد کاهش دهد

توسعه مدل اطلاعاتی ساختمان به ابعاد چهارم و پنجم، یعنی زمان و هزینه، برآورد دقیقتری از طراحی ارائه شده برای تاسیسات به دست میدهد. یکی از مهمترین این موارد، بحث متره و برآورد است که همانطور که پیشتر توضیح داده شد، روش سنتی تعیین آن میتواند هزینههای زیادی را به کارفرما تحمیل کند. در ساختار BIM با توجه به هوشمند بودن مدل اجزای سیستم تاسیسات، این اجزا توسط نرمافزار شناخته میشوند و متره دقیق آنها در خروجی برنامه تهیه میگردد. همین امر، بسته به میزان خطای رایج در متره و برآورد در هر پروژه، میتواند مانع اتلاف هزینه ۲ تا ۱۰ درصدی از بودجه اولیه تاسیسات پروژه و همچنین، حذف نیاز به استخدام یک نیروی انسانی برای تهیه متره و صورت وضعیت گردد.

نقش BIM در فاز اجرایی تاسیسات

فناوری مدلسازی اطلاعات ساختمان در فاز اجرایی، در وهله اول با توجه به سهبعدی بودن مدلها، باعث سهولت در درک طرح ها توسط پیمانکار مجری میگردد. به علاوه، با توجه به رفع کلیه تداخلات احتمالی بین عناصر مختلف ساختمانی با تاسیسات، میتواند منجر به صرفهجویی قابلتوجهی در هزینه و زمان اجرا گردد [۳]. در شکل (۵) یک نمونه بررسی و اعلام تداخل بین کانال تاسیساتی و تیر سازهای مشاهده میشود که توسط نرم افزار Navisworks انجام شده است. همچنین، در ساختار BIM، احتیاجی به دوبارهکاری و صرف هزینه و زمان و نیروی انسانی برای تهیه نقشه کارگاهی (شاپ) نیست. در این ساختار نقشهها اساسا در پایان فرآیند طراحی به نقشه شاپ تبدیل میشوند.

با توجه به یکپارچه بودن مدلهای اطلاعاتی ساختمان، در نقشههای کارگاهی که در واقع از همان فاز اولیه طراحی شدهاند، امکان تداخل بین عناصر مختلف تاسیساتی و سایر عناصر ساختمانی وجود ندارد. بنابراین نقشههایی که به دست مجری میرسد، نیازی به رفت و برگشتهای رایج برای برطرفسازی تداخلات ندارد. همچنین با کمک مفهومی به نام Level of Development، میتوان دقت و میزان جزئیات مدلسازی شده در مدل سهبعدی ساختمان را تعیین کرد [۴]. این مفهوم که عددی بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ میباشد، نمایانگر جزئیات موجود در مدل اطلاعاتی ساختمان است. برای مثال یک مدل با LOD 500 به قدری دقیق است که جزئیات رزوه پیچ فلنچهای فلنچهای لولهها نیز در آن قابل مشاهده است. شکل (۶) تاثیر LOD بر دقت مدلسازی یک نمونه تیر سازهای را نشان میدهد.——BIM در تاسیسات مکانیکی