سطح توسعه (Level Of Development) مفهومی بنیادین در مدلسازی سهبعدی است که به میزان دقت و جزئیات یک مدل اشاره دارد. این مفهوم، به ویژه در زمینههای مرتبط با گرافیک کامپیوتری و بازیهای ویدئویی، بهخوبی شناخته شده است. با این حال، در سالهای اخیر، LOD جایگاه برجستهای در مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) نیز پیدا کرده است. مدلسازی اطلاعات ساخت که به عنوان یک رویکرد جامع در مدیریت و طراحی پروژههای صنعت ساخت شناخته میشود، به شدت به استفاده از مدلهای سهبعدی وابسته است. در این روش، مدلها به عنوان پایگاه دادهای از اطلاعات دقیق دربارهی اجزای مختلف پروژه عمل میکنند (در این مقاله به کاربرد BIM در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی پرداخته شده است).
LOD در بستر BIM به سطح تکامل و توسعهی جزئیات مدلهای ساختهشده اشاره دارد. این سطح از جزئیات میتواند در مراحل مختلف چرخه حیات پروژه – از طراحی اولیه تا ساخت و بهرهبرداری – تغییر کند. به عبارت دیگر، LOD تعیین میکند که مدل تا چه حدی باید دارای جزئیات باشد و همچنین چه اطلاعاتی در هر مرحله از پروژه مورد نیاز است. انتخاب سطح مناسب LOD در هر مرحله از پروژه، میتواند به بهبود کارایی، کاهش هزینهها و افزایش دقت در طراحی و ساخت کمک کند.
ضرورت توجه به LOD در محیط BIM در این است که با تغییر سطح توسعه، حجم و پیچیدگی اطلاعات نیز تغییر میکند. این موضوع به ویژه در پروژههای بزرگ و پیچیده اهمیت پیدا میکند، جایی که مدیریت بهینهی اطلاعات میتواند تأثیر مستقیمی بر موفقیت یا شکست پروژه داشته باشد. از طرف دیگر، BIM به عنوان یک ابزار قدرتمند برای همکاری میان تیمهای مختلف در چرخه حیات پروژه، نیازمند تعیین دقیق LOD است تا تمامی افراد درگیر در پروژه و ذینفعان، از اطلاعات مورد نیاز خود بهرهمند شوند و هماهنگی لازم بین بخشهای مختلف پروژه حفظ شود.
هدف این مقاله بررسی مفهوم LOD در مدلسازی سهبعدی، ارتباط آن با BIM و بررسی چالشها و راهکارهای پیادهسازی LOD در پروژههای BIM است. در ادامه، به بررسی مفاهیم پایهای LOD و BIM، نقش LOD در BIM و چگونگی تعامل این دو مفهوم در پروژههای صنعت ساخت خواهیم پرداخت. همچنین، به بررسی برخی از چالشهای موجود در این زمینه و راهکارهای پیشنهادی برای بهبود این فرایند خواهیم پرداخت.
1. مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM)
مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) یا Building Information Modeling، یکی از پیشرفتهترین و تحولسازترین روشها در صنعت ساخت مدرن است. BIM به عنوان یک فرایند دیجیتالی و یکپارچه، امکان طراحی، ساخت و مدیریت پروژههای صنعت ساخت را با استفاده از مدلهای سهبعدی هوشمند فراهم میآورد. این مدلها نه تنها هندسه و ظاهر فیزیکی یک سازه را نمایش میدهند، بلکه اطلاعات دقیقی درباره اجزای مختلف آن از جمله مصالح، هزینهها، زمانبندی و عملکردهای مورد انتظار را نیز در بر دارند.
BIM به عنوان یک ابزار قدرتمند، با هدف بهبود هماهنگی و همکاری بین تیمهای مختلف پروژه، از جمله معماران، مهندسان سازه، مهندسان تأسیسات و پیمانکاران طراحی شده است (در این مقاله به نکات مهم برای پیادهسازی موفق مدلسازی اطلاعات ساختمان (BIM) پرداخته شده است). در این فرایند، مدلهای سهبعدی به عنوان یک پایگاه داده مرکزی عمل میکنند که تمامی اطلاعات مربوط به پروژه در آن جمعآوری و ذخیره میشود. این اطلاعات در طول چرخه حیات پروژه – از طراحی اولیه تا ساخت، بهرهبرداری، و حتی نگهداری – بهروزرسانی و استفاده میشوند.
یکی از ویژگیهای کلیدی BIM، امکان شبیهسازی و تحلیلهای پیشرفته است. با استفاده از مدلهای BIM، میتوان سناریوهای مختلف را شبیهسازی و تحلیل کرد و به این ترتیب تصمیمات بهتری در مراحل اولیه پروژه اتخاذ نمود. به عنوان مثال، میتوان تأثیرات تغییرات طراحی بر روی هزینهها، زمانبندی و عملکرد پروژه را به سرعت ارزیابی کرد و از بروز مشکلات در مراحل بعدی جلوگیری کرد. این امر به کاهش ریسکهای مرتبط با پروژه و افزایش کارایی کمک میکند.
BIM به طور کلی شامل چندین بُعد مختلف است که هر کدام اطلاعات خاصی را در بر دارند:
- مدل سهبعدی (3D): این بُعد شامل اطلاعات مربوط به هندسه و ظاهر فیزیکی سازه است. مدل سهبعدی به عنوان هسته اصلی BIM عمل میکند و تمامی اطلاعات دیگر بر اساس آن سازماندهی میشوند.
- زمانبندی (4D): در این بُعد، اطلاعات مربوط به زمانبندی پروژه به مدل سهبعدی اضافه میشود. این بُعد به پیمانکاران و مدیران پروژه امکان میدهد که فرایند ساخت را شبیهسازی و بهینهسازی کنند.
- هزینهها (5D): در بُعد 5D، اطلاعات مربوط به هزینههای پروژه به مدل اضافه میشود. این بُعد به بهبود مدیریت مالی پروژه کمک میکند و امکان پیشبینی دقیقتر هزینهها را فراهم میآورد (در این مقاله به یکپارچه سازی زمان (4D) و هزینه (5D) در BIM پرداخته شده است).
- مدیریت پایداری (6D): بُعد 6D یکی از جنبه های اصلی فرایند طراحی، انتخاب مصالح ساختمانی و انتخاب پایدارترین مواد و مصالح با اثرات زیست محیطی کمتر است. با تجزیه و تحلیل پتانسیل گرمایش مصالح مختلف مصرفی در صنعت ساخت، به انتخاب محصولات سازگار با محیط زیست کمک میکند. پایداری چیزی فراتر از استفاده از چند ماده بازیافتی است. فناوری BIM می تواند به ایجاد فرهنگ پایداری در صنعت ساخت کمک کند که نسلهای آینده بتوانند از آن بهرهمند شوند (در این مقاله به بعد ششم BIM برای توسعه پایدار زیرساختها پرداخته شده است).
- مدیریت پروژه (7D): بُعد 7D توسط تیم فنی و اجرایی پروژه در عملیات اجرایی، بهرهبرداری و نگهداری در چرخه حیات پروژه استفاده میشود. بعد هفتم BIM به ذینفعان پروژه امکان میدهد اطلاعات مربوط به تمامی مستندات، مدارک فنی و اجرایی پروژه مربوطه مانند وضعیت طراحی، تامین، اجرا و نصب، مشخصات فنی، دستورالعملهای نگهداری و عملیات، قراردادها، ضمانتنامهها و غیره را در مدل یکپارچه اطلاعات ضمیمه و ردیابی نماید. استفاده از تکنولوژی 7D-BIM میتواند جایگزین آسان تر و سریعتر مستند سازی و آرشیو به روش سنتی باشد.
پس میتوان بیان نمود، یکی از مهمترین مزایای استفاده از BIM، افزایش همکاری و هماهنگی بین تیمهای مختلف پروژه است. در پروژههای سنتی، هر تیم ممکن است از ابزارها و فرایندهای متفاوتی استفاده کند و این موضوع میتواند منجر به بروز مشکلاتی در هماهنگی و تبادل اطلاعات شود. اما در BIM، تمامی تیمها از یک مدل مرکزی و یکپارچه استفاده میکنند که تمامی اطلاعات پروژه در آن ثبت و ذخیره میشود. این مدل به تمامی افراد درگیر در پروژه امکان میدهد که به اطلاعات دقیق و بهروز دسترسی داشته باشند و بدین ترتیب هماهنگی بهتری بین بخشهای مختلف پروژه برقرار میشود.
از دیگر مزایای BIM میتوان به افزایش دقت در طراحی، کاهش خطاها و اشتباهات، بهبود مدیریت زمان و هزینهها و افزایش کیفیت نهایی پروژه اشاره کرد. با استفاده از BIM، میتوان پروژهها را به گونهای طراحی و مدیریت کرد که تمامی جوانب آن به دقت مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد و از بروز مشکلات در مراحل بعدی جلوگیری شود.
با وجود تمامی مزایای ذکر شده، پیادهسازی BIM نیز با چالشهایی همراه است. یکی از این چالشها، نیاز به تغییرات در فرایندهای سنتی و آموزش تیمها برای استفاده از ابزارهای جدید است. همچنین، هزینههای اولیه برای پیادهسازی BIM ممکن است بالا باشد، هرچند که این هزینهها در طولانیمدت با کاهش هزینههای ناشی از خطاها و افزایش کارایی جبران میشود.
در نهایت، BIM به عنوان یک ابزار کلیدی در صنعت ساخت مدرن، امکان مدیریت بهینهتر و کارآمدتر پروژهها را فراهم میآورد. این روش نه تنها به بهبود کیفیت و دقت پروژهها کمک میکند، بلکه با افزایش همکاری و هماهنگی بین تیمها، به کاهش هزینهها و زمانبندی پروژهها نیز کمک میکند.
2. ارتباط بین LOD و BIM
LOD و BIM به طور ذاتی با یکدیگر در ارتباط هستند و تعامل بین این دو مفهوم، نقش مهمی در موفقیت پروژههای صنعت ساخت ایفا میکند. در این بخش، به بررسی چگونگی تعامل LOD با BIM در مراحل مختلف پروژه و اهمیت تعیین سطح مناسب LOD در پروژههای BIM خواهیم پرداخت. همچنین، به چالشها و راهکارهای پیادهسازی LOD در محیط BIM اشاره میکنیم.
1.2. تعامل LOD با BIM در مراحل مختلف پروژه
LOD با تعیین میزان جزئیات مورد نیاز در هر مرحله از پروژه، به بهینهسازی فرایند طراحی و ساخت کمک میکند. در مراحل اولیه پروژه، معمولاً از LOD پایینتری استفاده میشود، زیرا در این مرحله نیاز به طراحی کلیات و ایدههای اولیه است. با پیشرفت پروژه و نزدیک شدن به مراحل اجرایی، LOD افزایش یافته و مدلها جزئیات بیشتری مییابند. این روند به تیمهای مختلف پروژه اجازه میدهد تا به تدریج و با دقت بیشتری به طراحی و اجرای پروژه بپردازند.
در محیط BIM، این روند به صورت یکپارچه و هماهنگ صورت میگیرد. مدلهای BIM که با استفاده از LOD مناسب ایجاد میشوند، به عنوان یک منبع اطلاعاتی مرکزی عمل میکنند که تمامی اعضای تیم پروژه میتوانند به آن دسترسی داشته باشند. این مدلها نه تنها شامل هندسه و ظاهر فیزیکی سازه هستند، بلکه اطلاعاتی مانند نوع مصالح، هزینهها، زمانبندی و حتی عملکردهای مورد انتظار را نیز در بر دارند.
2.2. اهمیت تعیین LOD مناسب در پروژههای BIM
انتخاب سطح مناسب LOD در هر مرحله از پروژه، تأثیر مستقیمی بر کارایی و دقت فرایندهای طراحی و ساخت دارد. اگر LOD در یک مرحله از پروژه بیش از حد بالا باشد، ممکن است منابع زیادی صرف ایجاد جزئیاتی شود که در آن مرحله ضروری نیستند. از سوی دیگر، اگر LOD پایین باشد، ممکن است اطلاعات کافی برای تصمیمگیریهای دقیق در دسترس نباشد و این موضوع میتواند منجر به بروز خطاها و اشتباهات در مراحل بعدی شود.
به عنوان مثال، در مرحله طراحی مفهومی، استفاده از LOD 100 یا 200 کافی است، زیرا در این مرحله تنها نیاز به یک نمای کلی از پروژه وجود دارد. اما با پیشرفت پروژه و ورود به مرحله طراحی دقیق و اجرایی، استفاده از LOD 350 و بالاتر ضروری میشود تا تمامی جزئیات مورد نیاز برای ساخت و اجرا در مدلها لحاظ شود. این تغییرات در LOD باید به دقت برنامهریزی و مدیریت شوند تا هماهنگی بین تیمهای مختلف حفظ شود و از بروز مشکلات جلوگیری شود.
3. چالشها و راهکارهای پیادهسازی LOD در محیط BIM
پیادهسازی LOD در محیط BIM با چالشهایی همراه است. یکی از این چالشها، تعیین سطح مناسب LOD برای هر مرحله از پروژه است. این فرایند نیازمند تجربه و دانش کافی از نیازهای پروژه و تواناییهای تیمهای مختلف است. همچنین، هماهنگی بین تیمهای مختلف و اطمینان از اینکه همه اعضای تیم از LOD مناسب استفاده میکنند، از دیگر چالشهای این فرایند است. راهکارهای پیشنهادی برای غلبه بر این چالشها عبارتند از:
- تعریف دقیق استانداردها و دستورالعملها برای استفاده از LOD در پروژههای BIM. این دستورالعملها باید شامل جزئیات مربوط به نیازهای هر مرحله از پروژه و نحوه تغییر LOD در طول پروژه باشند.
- آموزش تیمها برای استفاده صحیح از LOD و درک اهمیت آن در فرایندهای طراحی و ساخت. این آموزشها میتواند به بهبود هماهنگی و همکاری بین تیمهای مختلف کمک کند.
- نظارت و مدیریت مستمر بر استفاده موثر از LOD در طول پروژه. این نظارت باید شامل بررسی مدلها و اطمینان از اینکه LOD مناسب در هر مرحله از پروژه به کار گرفته شده است، باشد.
در نهایت، پیادهسازی موفقیتآمیز LOD در محیط BIM میتواند به بهبود کارایی و دقت پروژههای صنعت ساخت کمک کند و از بروز مشکلات در مراحل اجرایی جلوگیری کند.
نتیجهگیری LOD مدل 3D و ارتباط آن با BIM
در این مقاله، به بررسی مفهوم سطح توسعه (LOD) در مدلسازی سهبعدی و ارتباط آن با مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) پرداختیم. LOD به عنوان یک ابزار کلیدی در مدیریت جزئیات مدلهای سهبعدی، نقش مهمی در بهینهسازی فرایندهای طراحی و ساخت ایفا میکند. این مفهوم به تیمهای مختلف پروژه کمک میکند تا با استفاده از سطح مناسبی از جزئیات، کارایی خود را افزایش داده و از بروز مشکلات در مراحل بعدی جلوگیری کنند.
از سوی دیگر، BIM به عنوان یک رویکرد جامع و یکپارچه در مدیریت پروژههای صنعت ساخت، امکان همکاری و هماهنگی بیشتر بین تیمهای مختلف را فراهم میآورد. در این رویکرد، مدلهای سهبعدی نه تنها به نمایش هندسه و ظاهر فیزیکی سازهها میپردازند، بلکه حاوی اطلاعات دقیقی دربارهی جنبههای مختلف پروژه نیز هستند. LOD و BIM با تعامل مؤثر خود، به بهبود کیفیت، دقت و کارایی پروژههای صنعت ساخت کمک میکنند.
در طول مقاله، به چگونگی تعامل LOD با BIM در مراحل مختلف پروژه اشاره شد و اهمیت تعیین سطح مناسب LOD در پروژههای BIM مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، چالشها و راهکارهای پیادهسازی LOD در محیط BIM مورد بحث قرار گرفتند. با توجه به این موارد، میتوان نتیجه گرفت که استفاده از LOD و BIM به طور همزمان میتواند به موفقیت پروژههای صنعت ساخت کمک کند و از بروز مشکلات در مراحل اجرایی جلوگیری کند.
در این مقاله به سؤالات زیر پاسخ داده شده است
1. LOD چه نقشی در بهینهسازی طراحی و ساخت دارد؟
2. چرا انتخاب LOD مناسب مهم است؟
3. چالشها و راهکارهای پیادهسازی LOD چیست؟
[1] Azhar, S. (2011). Building information modeling (BIM): Trends, benefits, risks, and challenges for the AEC industry. Leadership and Management in Engineering, 11 (3), 241-252.
[2] Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., & Liston, K. (2011). BIM handbook: A guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers and contractors (2nd ed.). Wiley.
[3] Bryde, D., Broquetas, M., & Volm, J. M. (2013). The project benefits of building information modelling (BIM). *International Journal of Project Management, 31 (7), 971-980. https://doi.org/10.1016/j.ijproman.2012.12.001
[4] Volk, R., Stengel, J., & Schultmann, F. (2014). Building Information Modeling (BIM) for existing buildings — Literature review and future needs. *Automation in Construction, 38, 109-127.
[5] Arayici, Y., Khosrowshahi, F., Ponting, A. M., & Mihindu, S. (2009). Towards implementation of building information modelling in the construction industry. Proceedings of the 5th International Conference on Construction in the 21st Century (pp. 12-14).