بعد ششم BIM برای توسعه پایدار زیر ساخت ها

در کشورهای توسعه یافته، زیر ساخت‌های بزرگ از جمله پل، راه‌آهن، سد و... از اهمیت فزاینده‌ای برخوردار بوده و این زیرساخت‌ها ارتباط مستقیمی با شاخص‌های اقتصادی کشورها دارند. از سوی دیگر، به دلیل پیچیدگی طراحی این زیرساخت‌ها در روش‌های سنتی، فرایندهای ساخت‌وساز زمان‌بر و خسته‌کننده بوده و خطر کاهش نرخ بهره‌وری اغلب این پروژه‌ها را تهدید می‌کند. در این پژوهش، ابتکاری برای توسعه مدل ۶ بعدی در جهت مدیریت دارایی چرخه عمر پل‌ها انجام‌گرفته است که شامل یک نمونه واقعی نیز می‌شود. جایی که بعد ششم مدل‌سازی اطلاعات به بررسی و تجزیه‌وتحلیل ردپای کربن در طول چرخه عمر پرداخته و نتایج به‌دست‌آمده حاکی از آن است که مواد خام دارای بیشترین نرخ انتشار کربن هستند. در این مقاله به بررسی مطالعات انجام شده در رابطه با مدل‌سازی اطلاعات ساخت در بعد ششم برای مدیریت دارایی چرخه عمر زیرساخت پرداخته‌ایم ([1]).

شکل 1. بعد های مختلف مدل سازی اطلاعات ساخت.

1.معرفی

پروژه‌های زیربنایی بزرگ مانند پل‌ها نیازمند مواد خام و ماشین‌آلات قابل‌توجهی هستند که به نوبه خود حجم قابل‌توجهی از گازهای گلخانه‌ای (GHG) را ایجاد می‌کنند. گازهای گلخانه‌ای (GHG) مختص مرحله ساخت نبوده و در مراحل مختلفی همچون بهره‌برداری، تعمیر و نگه‌داری، بازسازی و تخریب نیز به میزان مختلف تولید می‌شوند.
امروزه پذیرفته شده است که ارزیابی چرخه حیات  (LCA) یک روش مفید برای ارزیابی رد پای کربن در طول چرخه عمر کامل یک محصول، فرایند یا فعالیت است. انجام ارزیابی چرخه عمر یک ساختمان یا یک زیرساخت معماری، مهندسی (AEC) نسبت به صنایع تولیدی به‌مراتب سخت‌تر و پیچیده‌تر است. تعدد تأمین‌کنندگان، مواد و منابع مختلف انرژی، تعداد ذی‌نفعان زیاد، پروتکل‌ها و استانداردهای مختلف فنی و ... از جمله عوامل این پیچیدگی‌اند.
دراین‌بین اهمیت دیجیتالی کردن فرایندها و عبور از ساخت‌وساز سنتی به سمت دنیای فناوری امری بسیار حیاتی است. تا جایی که تقریباً می‌شود گفت که ادامه ساخت‌وساز آن هم در ابعاد بزرگ به‌هیچ‌وجه به‌صرفه نخواهد بود. در ساخت‌وساز به شیوه سنتی که از آن به‌عنوان روش دوبعدی مستندات هم یاد می‌کنند نیاز به دانش فنی بالا، احتمال بالای خطای انسانی، سختی فهم و ایجاد ارتباط بین مطالب، جلسات پیچیده و طولانی و... عواملی هستند که سبب تأخیر در پروژه، افزایش بیش از حد هزینه‌ها، ساعات کاری سنگین و... می‌شود. طبق آنچه گفته شد، پل‌ها نمونه‌ای معمولی با نرخ دوباره‌کاری بالا محسوب می‌شوند.
مدل‌سازی اطلاعات ساخت، پتانسیل کاهش هزینه‌های پروژه، افزایش بهره‌وری، افزایش کیفیت پروژه، کاهش زمان تحویل پروژه و... را ارائه می‌دهد. در کشورهای مختلف در خصوص فراگیری مدل‌سازی اطلاعات ساخت (BIM)، استراتژی‌های متعددی در عرصه‌های مختلف از جمله کمک به بهبود مصرف انرژی تدوین شده است. مثلاً دولت انگلستان در استراتژی ساخت‌وساز خود مدل‌سازی اطلاعات ساخت را ابزاری برای تحقق دستیابی به ۲۰ درصد صرفه‌جویی در بهره‌وری انرژی در صنعت لحاظ کرده است. این صرفه‌جویی شامل ۲۰ درصد کاهش مصرف و ۲۰ درصد افزایش مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر بوده است.

2. مدل‌سازی اطلاعات ساخت (BIM) و اهمیت آن

باتوجه‌به تأثیرات نامطلوب و ضعف‌های سیستم ساخت‌وساز سنتی و ضرورت نفوذ تکنولوژی در بخش‌های مختلف از جمله صنعت ساخت، می‌توانیم از مزیت‌های فوق‌العاده BIM در جهت بهبود راندمان و بهره‌وری استفاده کنیم. برخی از این مزیت‌ها شامل صرفه‌جویی قابل‌توجه در زمان و هزینه و کاهش دوباره‌کاری، شناسایی خطرات بالقوه و ایجاد یک طرح ایمنی، توسعه یک طرح توالی عملیاتی دقیق و به‌روزرسانی مداوم اطلاعات و تأثیر آن بر تعمیر و نگه‌داری هستند. در پروژه‌های ساخت‌وساز معماری، مهندسی (AEC) مراحل چرخه عمر شامل توجیه و طراحی، تولید ساخت، نگه‌داری و تخریب و تجزیه می‌شوند که دراین‌بین سرمایه اصلی و دارایی ارزشمند هر پروژه‌ای مدل اطلاعاتی آن خواهد بود. در واقع یک پلتفرم اطلاعاتی برای تولید و توزیع یکسان اطلاعات بین همه ذی‌نفعان است که امروزه اهمیت آن برای ذی‌نفعان تثبیت شده است.
برای ارزیابی چرخه حیات هر پروژه‌ای طبق استاندارد ISO 14040 باید 4 مرحله زیر انجام شود:
الف- تعریف هدف و محدوده پروژه
ب- فهرست چرخه عمر
ج- ارزیابی تأثیر چرخه عمر
د- تفسیر و تجزیه‌وتحلیل نتایج
با انجام مراحل فوق در چرخه عمر پروژه‌های ساخت، سهم اصلی را مرحله بهره‌برداری تشکیل می‌دهد. حال‌آنکه طبق بررسی صورت گرفته در مطالعه موردی پل، به نمایندگی از زیر ساخت‌های بزرگ دریافتیم که مصالح سازه پل تأثیر زیست‌محیطی اصلی را در طول چرخه عمر پروژه تشکیل می‌دهد.

3. استخراج داده و ارزیابی اثرات زیست‌محیطی

برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی از معادله انتشار کربن که توسط دولت انگلستان و بر اساس فاکتورهای تبدیل گازهای گلخانه‌ای (GHG) و تحت سرپرستی وزارت انرژی تجاری و استراتژی صنعتی منتشر شده است استفاده شد.
این معادله بیان می‌کند که انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) برابر است با حاصل‌ضرب دادهای مربوط به فعالیت‌های مرتبط با مصالح مختلف در ضریب تبدیل انتشار مصالح مربوطه که مقدار آن مشخص است.

شکل 2. میزان انتشار گازهای گلخانه ای.

برای استخراج داده باتکیه‌بر مدل‌سازی اطلاعات ساخت در چرخه حیات پروژه مراحل زیر را بررسی خواهیم کرد:
الف- مرحله برنامه‌ریزی: در این مرحله عامل اصلی محیطی مصرف سوخت‌های فسیلی در دوره اولیه بوده است. در طی این مدت سفرهای تحقیقاتی مختلفی صورت‌گرفته است که انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) بر اساس تعداد سفر و مصرف سوخت در هر سفر ثبت می‌شود.
ب- مرحله پیش ساخت: بر مبنای انرژی تجسم‌یافته مواد خام است که به‌صورت جداولی آماده موجود است.
پ- مرحله حمل‌ونقل مواد: حمل مصالح مختلف باتوجه‌به میزان مصرف سوخت در حمل ثبت می‌گردد.
ت- مرحله ساخت‌وساز: انتشار گازهای گلخانه‌ای در این مرحله عمدتاً از ماشین‌آلات شامل دستگاه‌های حفاری، جوشکاری، صاف‌کننده، برش دهنده، جرثقیل و ... است.
ث- مرحله تعمیر و نگهداری: این مرحله در پل‌ها در مقایسه با سایر زیر ساخت‌های تجاری و عملیاتی تقریباً ناچیز است و فقط هزینه اندکی بابت تعمیر و نگهداری خواهد داشت.
ج- مرحله تخریب: این مرحله نیز به‌صورت درصدی از میزان انتشار گاز گلخانه‌ای در مرحله ساخت‌وساز طبق رابطه انتشار کربن محاسبه مشود (این میزان معادل 8.95% از انتشار کربن در مرحله ساخت‌وساز است).

4. نتیجه‌گیری

باتوجه‌به بررسی انجام شده، تهیه مدل اطلاعاتی در بعد ششم (6D) که به‌منظور مسائل مربوط به نرخ انتشار کربن صورت می‌گیرد، حائز نکات بسیار مهمی است که این موارد نیاز به تلاش‌های گسترده ذی‌نفعان در جایگاه‌های مختلف دارد. از جمله این نکات ترغیب طراحان به استفاده از مواد کم‌کربن است که باتوجه‌به این امر تا حد قابل‌توجه به حفظ محیط‌زیست کمک خواهیم کرد. از طرف دیگر تلاش برای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و جایگزینی سلول‌های سوختی یا ماشین‌های الکتریکی هم بسیار مهم است. چرا که با استخراج و ثبت اطلاعات مربوط به این بخش توجه عمومی نسبت به این مسئله جلب شده و با برنامه‌ریزی مستمر و هدفمند می‌توان فرهنگ کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی را ترویج نمود. مسئله مهم بعدی ایجاد یک پلتفرم اطلاعاتی جامع برای ذی‌نفعان است که به کمک ایجاد مدل‌های اطلاعاتی برای پروژه‌های مختلف در دسته‌بندی‌های گوناگون این امکان پدید می‌آید تا با هم‌افزایی در بخش‌های مختلف نسبت به کاهش خطرات و افزایش بهره‌وری پروژه‌ها اقدام کرد. البته که استفاده از بسترهای جدید تکنولوژی که منجر به تهیه مدل‌های اطلاعاتی ساخت می‌شود نیازمند توجه ویژه به امر آموزش و تربیت پرسنل کارآزموده در این بخش است.

جایگاه مبانی ارائه شده در آموزش های موسسه ACEMI

در نقشه راه جامع موسسه مهندسی و مدیریت ساخت علوی پور، در سطح مهارت های سخت، دوره ای با عنوان (مدیریت پایداری پروژه) به صورت جامع ارائه شده است که بسیاری از این مبانی را در بر میگیرد. همچنین، دوره های "برنامه ریزی، زمانبندی، ارزیابی و کنترل پروژه" و "اجرا و مدیریت پروژه به روش اصول ناب" پیش نیازهای اصلی این دوره هستند. به جهت آشنایی با سایر دوره ها و تاریخ برگزاری آن ها می توانید به بخش تقویم آموزشی موسسه مهندسی و مدیریت ساخت علوی پور مراجعه نمایید.

[1] Kaewunruen, S. Sresakoolchai, J. Zhou, Z. 2020. Sustainability-Based Lifecycle Management for Bridge Infrastructure Using 6D BIM. journal sustainability.