نقش زمان‌بندی 4D در یکپارچه‌سازی BIM و Lean

در این مقاله به سوالات زیر پاسخ داده شده است

1. چطور ترکیب BIM و Lean با 4D کیفیت برنامه‌ریزی و اجرا را افزایش می‌دهد؟
2. چه چیزی باعث می‌شود 4D فراتر از ابزار بصری، نقشی فعال در کنترل پروژه داشته باشد؟
3. استفاده از 4D همراه با سیستم برنامه‌ریزان نهایی چه تاثیری بر قابلیت اتکای برنامه و همکاری تیمی دارد؟

با ظهور ابزارهای نوین، روش‌های جدیدی نیز پدیدار می‌شوند. در حوزه ساخت ناب (Lean Construction) و مدل‌سازی اطلاعات ساخت (BIM) نمونه‌های متعددی وجود دارد که نشان می‌دهد توسعه ابزارهای BIM، به بازتعریف فرایندها انجامیده است؛ فرایندهایی که در بسیاری موارد، همزمان چندین اصل بنیادین Lean را در بر می‌گیرند.
در این چهارچوب، می‌توان Lean و BIM را به دو ستون مکمل تشبیه کرد؛ Lean به‌مثابه یک پایه و BIM به‌عنوان پایه‌ای دیگر. هرچند اتکا به هر یک از این دو به‌تنهایی امکان‌پذیر است، اما در بازار رقابتی و پویای امروز صنعت ساخت، شرکت‌هایی که این دو رویکرد را به‌صورت توأمان و یکپارچه به کار می‌گیرند، توان بیشتری در حفظ تعادل، انطباق‌پذیری و ارتقای عملکرد پروژه‌های خود خواهند داشت.

 زمان‌بندی چهاربعدی (4D Scheduling) یکی از نمونه‌های شاخص تعامل مؤثر میان BIM و رویکردهای Lean است؛ جایی که از قابلیت‌های BIM می‌توان برای تحقق اهداف و پیامدهای ناب استفاده کرد (در این مقاله به یکپارچه‌سازی زمان BIM-4D و GIS برای مدیریت زنجیره تامین در صنعت ساخت پرداخته شده است). این رویکرد می‌تواند هم در پشتیبانی از روش‌های سنتی برنامه‌ریزی پروژه و هم به‌عنوان مکملی برای سیستم برنامه‌ریزان نهایی (Last Planner System) به‌کار گرفته شود.
این مقاله با هدف ارائه یک معرفی ساختاریافته از مفهوم زمان‌بندی چهاربعدی تدوین شده و نشان می‌دهد که چگونه برخی پروژه‌های شرکت Skanska از طریق به‌کارگیری 4D Scheduling توانسته‌اند به نتایج و دستاوردهای ساخت ناب در اجرای پروژه‌های خود دست یابند (در این مقاله به شبیه‌سازی بعد چهارم (4D) در BIM با کمک نرم افزار Navisworks پرداخته شده است).

لازم به توجه است که مدل BIM، مشابه نقشه‌های دوبعدی، در اصل نمایش‌دهنده طرح نهایی پروژه بوده و بنابراین یک وضعیت ثابت در زمان را بازنمایی می‌کند؛ یعنی وضعیت پروژه در زمان تکمیل. در مقابل، نرم‌افزارهای زمان‌بندی چهاربعدی (مانند Navisworks ،Synchro و VICO) یک خط زمان تعاملی در اختیار قرار می‌دهند که امکان نمایش پروژه در هر مقطع زمانی از چرخه اجرا را فراهم می‌سازد. به بیان دیگر، با استفاده از 4D می‌توان کل ساختمان را به‌صورت مجازی و پیش از آغاز عملیات اجرایی «ساخت» تا به برنامه زمان‌بندی بهینه دست یافت (در این مقاله به آشنایی با نرم‌افزار Navisworks برای مدل‌سازی 4D و 5D در BIM پرداخته شده است).
زمان‌بندی چهاربعدی با تمرکز بر قابلیت ساخت و جریان کار، به بهبود کیفیت برنامه زمان‌بندی پروژه کمک می‌کند و زمینه‌ای مؤثر برای ارتقای ارتباطات و همکاری میان ذی‌نفعان پروژه و کارفرما فراهم می‌آورد. برخلاف جریان سنتی و اغلب ناکارآمد انتقال اطلاعات که متکی بر توضیحات شفاهی درباره وضعیت فعلی پروژه و توالی فعالیت‌های آتی است، 4D این اطلاعات را به‌صورت بصری و قابل فهم ارائه می‌دهد. این قابلیت به‌ویژه در پروژه‌های بسیار پیچیده، ارزش و کارآمدی بالاتری دارد (شکل ۲).

با بهره‌گیری از زمان‌بندی چهاربعدی، دیگر صرفاً به نقشه‌ها و نمودارهای گانت محدود نیستیم؛ بلکه می‌توان برنامه زمان‌بندی را مستقیماً به کارگاه منتقل و آن را به شکلی بسیار قابل‌فهم‌تر از گذشته ارائه کرد. علاوه بر این، با تجهیز تیم‌های اجرایی به نرم‌افزارهای 4D بر روی دستگاه‌های همراه یا ایستگاه‌های ثابت BIM در کارگاه، امکان ثبت وضعیت تکمیل اجزا یا فضاهای مدل فراهم می‌شود. این رویکرد که با عنوان KanBIM¹ شناخته می‌شود به بصری‌سازی جریان کار کمک کرده و به‌ویژه در برنامه‌ریزی مبتنی بر مکان کاربرد و اثربخشی بالایی دارد.

در مدل‌سازی چهاربعدی، تنها اجزای سازه‌ای پروژه قابل نمایش نیستند؛ بلکه عناصری نظیر تجهیزات کارگاهی و برنامه تحویل مصالح نیز می‌توانند در مدل لحاظ شوند. فراتر از 4D، ابعاد دیگری نیز قابل اضافه شدن به مدل BIM هستند؛ از جمله هزینه‌های پروژه (5D)، هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداشت (6D) و ملاحظات ایمنی و بهداشت کار (7D). هرچند باید توجه داشت که تعاریف و دامنه این ابعاد هنوز به اجماع کامل در صنعت ساخت نرسیده‌اند.

یکپارچه‌سازی زمان‌بندی چهاربعدی (4D) و سیستم برنامه‌ریزان نهایی

رایج‌ترین کاربردی که تاکنون از زمان‌بندی چهاربعدی مشاهده شده و نگارنده نیز به‌عنوان متخصص 4D در آن مشارکت داشته است، مستندسازی بصری یک برنامه زمان‌بندی سنتی مبتنی بر نمودار گانت برای برنامه‌ریزان پروژه بوده است. با این حال، خوشبختانه روندهای اخیر در صنعت ساخت نشان می‌دهد که استفاده از 4D به‌تدریج از نقش صرفاً مستندسازی فراتر رفته و به‌صورت فعال در کنار مفاهیم نوین برنامه‌ریزی، نظیر برنامه‌ریزی مبتنی بر مکان و سیستم برنامه‌ریزان نهایی به کار گرفته می‌شود.

سال‌هاست که مشخص شده است استفاده از BIM در جلسات برنامه‌ریزی کششی (Pull Planning) (شکل ۳)، حتی مستقل از قابلیت‌های زمان‌بندی چهاربعدی، می‌تواند به بهبود قابلیت اتکای برنامه‌ها کمک کند؛ به‌ویژه از طریق تضمین کیفیت فعالیت‌ها بر اساس چهار معیار کیفی تعریف‌شده برای تکالیف:
- اندازه (Size) استخراج مقادیر از مدل BIM تنها با یک کلیک این امکان را فراهم می‌کند که، برای مثال، تیم بتن‌ریزی به‌طور دقیق بداند متعهد به اجرای چه حجم بتن (بر حسب مترمکعب) است و آیا این حجم از نظر اجرایی واقع‌بینانه و قابل تحقق است یا خیر.
- توالی (Sequence) با چرخش مدل، استفاده از صفحات برش و ابزارهای شفاف‌سازی، تیم‌های اجرایی می‌توانند مناسب‌ترین توالی اجرای کار را به‌منظور انطباق با طرح و الزامات اجرایی شناسایی کنند.
- اعتبار اجرایی (Soundness) BIM از طریق پارامترهای اطلاعاتی اجزا به انتقال میزان آمادگی و اعتبار فعالیت‌ها کمک می‌کند. از جمله این پارامترها می‌توان به وضعیت «سفارش مصالح»، «تحویل مصالح به کارگاه» و وضعیت‌های مختلف طراحی اشاره کرد.
- تعریف‌پذیری (Definition) آیا کار واقعی که باید انجام شود، به‌درستی در شرح فعالیت برنامه زمان‌بندی بازتاب یافته است؟ BIM با ایجاد درک مشترک میان ذی‌نفعان، احتمال سوءبرداشت را کاهش داده و موجب هم‌راستایی مدیریت پروژه و تیم‌های اجرایی نسبت به ماهیت کار برنامه‌ریزی‌شده می‌شود.
برنامه‌ریزی پشتیبانی‌شده با BIM اثربخشی خود را به‌طور عملی اثبات کرده است و افزودن قابلیت‌های زمان‌بندی چهاربعدی (4D) می‌تواند این فرایند را بیش از پیش بهبود بخشد؛ چراکه درک دقیق‌تری از آنچه در حال برنامه‌ریزی است فراهم می‌آورد. در پروژه‌های شرکت Skanska، با اتخاذ سیستم برنامه‌ریزان نهایی به‌عنوان چهارچوب اصلی تدوین و نگهداشت برنامه زمان‌بندی، زمان‌بندی چهاربعدی ابزاری بسیار قدرتمند برای کنترل و انتقال مؤثر برنامه در تمامی مراحل پروژه به شمار می‌رود.