LEVANTAMENTO DE ESTUDOS DAS INTERAÇÕES ENTRE...

LEVANTAMENTO DE ESTUDOS DAS

INTERAÇÕES ENTRE BUILDING

INFORMATION MODELING (BIM) E

CONSTRUÇÃO ENXUTA

Ricardo Mendes Junior (UFPR )

[email protected]

Marcelo Gechele Cleto (UFPR )

[email protected]

Marlon Camara Garrido (UFPR )

[email protected]

Dois desenvolvimentos importantes estão causando mudanças fundamentais na

indústria da construção: BIM (Building Information Modeling) e construção enxuta.

Embora ambos sejam conceitualmente independes e distintos, há várias

interconexões possíveis entre ambos e os resultados são potencializados com a

implementação conjunta. O presente trabalho traz um levantamento realizado sobre

revisão bibliográfica do tema de interação entre a tecnologia Building Information

Modeling (BIM) e Lean Construction. O tema é recente na literatura e fascina devido

à complexidade de entendimento e possibilidade de aplicação prática. Inicialmente,

são brevemente abordados a tecnologia BIM e os princípios da construção enxuta -

adaptados da produção enxuta. São apresentados doze princípios dentre os diversos

existentes na literatura propostos para a análise das relações com a tecnologia BIM.

Na sequência, estudos obtidos e relatados aqui, tratam sobre a interação entre os

assuntos. A grande sinergia encontrada na aplicação conjunta, propõe uma poderosa

ferramenta aplicável em empreendimentos de construção, conforme relatam os

estudos de caso. As pesquisas apresentadas destacam os ganhos que pode-se obter

com o BIM para redução de atividades que não agregam valor, aumento no valor do

produto pela consideração das necessidades dos clientes através da colaboração em

equipe no projeto, redução da variabilidade pela qualidade, redução do tempo de

ciclo, aumento da transparência do processo, apoio um sistema puxado de produção,

XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10

Curitiba, PR, Brasil, 07 a 10 de outubro de 2014.




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apoio na padronização das tarefas e uso para o controle visual. Mais recente, uma

ferramenta para gestão de obras por fluxo puxado em BIM é explicada: o chamado

KanBIM.

Palavras-chaves: Lean Construction, Building Information Modeling, Sistema Toyota

de Produção, KanBIM, Gestão visual




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1. Introdução

Dois desenvolvimentos importantes estão causando mudanças fundamentais na indústria da construção. O

primeiro é uma abordagem conceitual do gerenciamento do projeto e construção – a construção enxuta (lean

construction)– e o segundo é uma tecnologia da informação transformadora – a modelagem de informação da

construção (Building Information Modeling – BIM). Embora ambos sejam conceitualmente independentes e

distintos, parece haver sinergias entre estes que se estendem além da natureza essencialmente circunstancial de

suas abordagens contemporaneamente maduras (SACKS et al, 2010). Este trabalho apresenta um levantamento

de pesquisas relacionadas à interação de práticas BIM com princípios da construção enxuta.

O estudo iniciou com a revisão bibliográfica para compreensão dos conceitos de BIM e dos princípios da

construção enxuta. Para encerrar, uma busca por publicações recentes relacionando os dois temas foi realizada.

A leitura, teoria e resultados encontrados estão relatados no corpo do texto.

2. BIM – Building Information Modeling

O glossário do BIM handbook (EASTMAN et al. 2011) define BIM como “um verbo ou adjetivo para descrever

ferramentas, processos e tecnologias que são facilitadas por um documento digital automatizado sobre uma

edificação, seu desempenho, seu planejamento, sua construção e finalmente sua operação”. O resultado da

atividade BIM é um “modelo de informação da construção”. A atividade BIM é o processo de geração e

gerenciamento de informações da construção de um modo interoperável e reutilizável (BIOTTO, 2012).

Diferentemente do CAD tradicional, focado na produção de desenhos, nos últimos anos os programas BIM,

baseados em objetos 3D, passaram a representar a próxima geração da Tecnologia da Informação (Lee et. al.,

2006, p.758, apud FLORIO; ARAUJO, 2007, p. 4). Os sistemas BIM adotam modelos paramétricos dos

elementos construtivos de uma edificação e permitem o desenvolvimento de alterações dinâmicas no modelo

gráfico, que refletem em todas as pranchas de desenho associadas, bem como nas tabelas de orçamento e

especificações (COELHO; NOVAES, 2008).

O BIM é um conjunto de sistemas que capacita os usuários a integrar, reusar informação na construção e obter

domínio no conhecimento por todo o ciclo de vida de uso do edifício (FLORIO; ARAUJO, 2007). BIM é uma

representação digital de características físicas e funcionais de uma edificação que serve como fonte de

compartilhamento de conhecimento para informar sobre uma edificação, formando uma base de dados confiável

para apoiar a tomada de decisão durante todo seu ciclo de vida (BuildingSMART, 2008, apud BIOTTO, 2012,

pg. 44).

Segundo MENEZES et al. (2010) o uso dos sistemas BIM permite aos responsáveis pela construção a simulação

de etapas da construção, antevendo as interferências entre projetos antes mesmo de sua execução. O autor cita na

pesquisa que a grande vantagem dessa inovação é o aumento da precisão durante a construção, o menor




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desperdício de tempo e dinheiro, além de menos retrabalho

Para NBIMS (National Building Information Modeling Standart, 2008), BIM pode ser compreendido como um

produto: o modelo de informações do edifício; um processo colaborativo entre envolvidos, viabilizado por

tecnologia da informação; e um mecanismo de exigência de gerenciamento do ciclo de vida, como pode ser

visualizado na Figura 1.

Figura 1- BIM como processo colaborativo

FONTE: http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/green-building-design-resources

3. Construção enxuta

A construção enxuta é aplicação e adaptação dos conceitos e princípios da produção enxuta e do Sistema Toyota

de Produção (STP) para a construção. Assim como no STP o foco da construção enxuta é na redução de perdas,

aumento do valor para o consumidor e melhoria contínua (LIKER, 2005). Enquanto muitos dos princípios e

ferramentas do STP são aplicáveis na construção, há também muitos que na construção enxuta são diferentes

daquels do STP. Segundo Spear & Bowen (1999) o conhecimento tácito que fundamenta o Sistema Toyota de

Produção pode ser descrito em quatro regras básicas. Essas regras orientam o projeto, a execução e a melhoria de

todas as atividades, conexões e fluxos relacionados a todos os produtos e serviços. Em resumo, as regras são:

todos os trabalhos devem ser minuciosamente especificados em termos de conteúdo, sequencia, tempo e

resultado (a); todas as conexões cliente-fornecedor devem ser diretas, e deve existir um caminho inequívoco de

http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/green-building-design-resources




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“sim ou não” para enviar solicitações e receber respostas (b); todos os fluxos dos produtos e serviços devem ser

simples e diretos (c); todas as melhorias precisam ser feitas em conformidade com o método científico, sob a

orientação de um professor e no nível hierárquico mais baixo possível da organização (d).

Em um estudo comparando os sistemas de gestão da construção com a produção enxuta Koskela (1992) criou as

bases de uma nova filosofia de produção na construção, que passou a ser denominada de construção enxuta. Em

conflito com o método de produção baseado em conversões, o método Convercionista que somente foca nas

atividades de conversão, a nova filosofia foca em processos de conversão (transformação), fluxo e valor. Para o

mesmo autor, conversões são atividades que agregam valor e devem buscar eficácia e os fluxos, classificados

como transportes, esperas por informação, inspeções, etc., são atividades que não agregam valor ao cliente final.

Por isso devem ser buscadas redução por compressão ou eliminação destas ultimas atividades.

Vários autores apresentam uma lista de princípios tanto na literatura de produção enxuta quanto de construção

enxuta. Sacks et al. (2010) apresentam uma lista especificamente organizada para analisar as interconexões entre

BIM e construção enxuta, dentre os quais:

a) Reduzir a parcela de atividades que não agregam valor: consiste em reduzir senão eliminar a não

agregação de valor nas atividades de fluxo e conversão. Para se aplicar é preciso mapear a atividade

como um todo, obtendo controle total e buscar a melhoria continua;

b) Aumentar o valor do produto através da consideração das necessidades dos clientes: devem ser

estabelecidas sistematicamente as necessidades de clientes internos e externos. Através de mapeamento

por pesquisas de mercado, colaboração em equipe, difusão de conhecimento etc.

c) Reduzir a variabilidade: variabilidades podem ser em qualidade, em custo e prazo. A variabilidade deve

ser combatida através do controle pois esta tende a incorporar atividades que não agregam valor. A mão

de obra deve ser treinada em procedimentos padrão.

d) Reduzir o tempo de ciclo: o tempo de ciclo é a soma de todos os tempos para produzir um determinado

produto, desde transporte, espera, processamento e inspeção. Devem-se comprimir os fluxos e buscar

melhorias na conversão. Um exemplo é o aprendizado da mão de obra que pode incumbir em redução

no tempo de ciclo.

e) Aumentar a flexibilidade de saída: a saída pode ser moldada pelo cliente. Um exemplo é o uso de

vedação por gesso acartonado, onde o cliente pode modular o ambiente a seu gosto.

f) Aumentar a transparência do processo: este princípio ajuda o envolvimento da mão de obra no processo

de controle pois erros são facilmente detectados. Um exemplo é divulgação da situação de produção,

com técnicas como Last Planner System (Ballard, 2000).

g) Foco no controle do processo completo: obter controle holístico, pois devido a fronteiras

organizacionais no empreendimento bem como excessiva hierarquização, o controle se torna

segmentado. Através de parcerias com fornecedores, um padrão de requisitos pode ser exigido.

h) Construir melhoria continua no processo: através de medidas no fluxo e na conversão, controle dos

processos é possível se criticar as atividades e buscar melhoria.




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i) Melhoria do fluxo de balanceamento com melhoria da conversão: melhores fluxos requerem menor

capacidade de conversão e portanto menos investimentos em equipamentos. Fluxos mais controlados

tornam a implementação de novas tecnologias mais fáceis. E uma nova tecnologia de conversão pode

fornecer variabilidade menor, e assim benefícios no fluxo;

j) Selecionar uma abordagem de controle de produção apropriada: em um sistema puxado, uma atividade

produtiva é alcançada pela demanda das estacoes de trabalhos seguintes no fluxo, enquanto que num

sistema empurrado, um plano de atividades define o que será realizado. Entretanto, na realidade a

maioria dos sistemas controle de produção são um misto de sistemas puxados e empurrados, e a tarefa é

selecionar o melhor método para cada etapa de produção. Na construção, o sistema empurrado é obtido

pelos planos e cronogramas. O sistema last planner, com o procedimento lookahead de médio prazo, é

um exemplo de sistema puxado.

k) Padronização: tarefas padronizadas são a base da melhoria contínua e da capacitação dos funcionário

(Liker, 2005). A variabilidade tanto no tempo quanto no produto pode ser reduzida;

l) Usar o controle visual: identificar o processo e verificar instantaneamente se há algum desvio sobre a

referência. A gestão visual está muito próxima da padronização, onde a visualização dos métodos de

produção permite fácil identificação dos padrões.

4. Interação entre Lean e Building Information Modeling

Liker (2005) aponta que a Toyota permaneceu flexível (em comparação com seus competidores) escolhendo

somente as tecnologias de informação e comunicação que eram necessárias e que podiam reforçar seus processos

de negócios que já estavam funcionando bem, e ainda assegurando que haviam sido testadas e avaliadas com

atenção, antes de serem utilizadas. O BIM traz esta oportunidade para a indústria da construção por que reforça

os processos fundamentais da construção. Entretanto os resultados obtidos com os investimentos em TIC até o

momento estão abaixo dos satisfatórios (Dave et al. 2008).

Algumas pesquisas que desenvolvidas nos últimos anos demonstram uma potencialidade do uso de BIM com

foco em aplicação nos princípios da CE discutidos acima. Há uma forte sinergia entre BIM e Lean Construction.

Projetos em pranchas, muitas vezes, ocasionam perdas de informação. O desperdício vem da espera e/ou busca

destas informações. O BIM remove estes desperdícios (Eastman et al., 2011).

Koskela et al. (2010) estabeleceram uma matriz com 14 princípios de qualidade total, propostos por Deming

(1986) e utilizados na nova filosofia de Koskela (1992), cruzados com potencialidades que o uso de BIM pode

proporcionar. As seguintes questões são colocadas:

O BIM como processo tem características que seriam intrinsecamente fundamentais na eliminação de

desperdícios dominantes na construção?

As organizações estimuladas a adotar BIM terão implantação neutra, favorável ou dificultosa, em




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termos Lean?

Quais características do sistema BIM promovem fluxos e quais os interrompem?

O BIM pode ser adotado sem práticas Lean e vice e versa, porém o efeito é potencializado com a implementação

conjunta (Koskela et al, 2009).

Eastman et al. (2011) relata um estudo de caso do Sutter Medical Center, nos Estados Unidos. Este estudo é

modelo de aplicação de BIM, porém um exemplo é citado ao falar que o uso de BIM 4D é utilizado para

otimizar o planejamento e visualização de fluxos. Isso acarreta na redução de tempos de ciclo.

Os mesmos autores relatam outro caso: Crussel Bridge, onde o BIM 4D era utilizado em reuniões semanais de

planejamento. Assim era possível planejar os processos pela visualização da produção futura. O modelo de

informações era integrado a uma base de dados que permitia puxar a produção programada, entregando materiais

e informações como estabelecido.

Koskela et al. (2010) propõem 56 interações na matriz de Lean e BIM, sendo 52 benéficas (Figura 2). O objetivo

do trabalho foi criar um Framework incentivando pesquisas a responder as questões relatadas acima. Cada uma

das 56 relações foi obtida com estudos de caso. Muitos destes foram retirados do livro BIM Handbook, de

Eastman et al. (2011) 1 ed. Os números representam constatações, que constam nos anexos do texto referência.

Números entre colchetes representam intervenções negativas. Deve-se ter uma visão holística, afim de afirmar

realização integral dos benefícios propostos. Isso junto a uma compreensão conceitual das teorias enraizadas na

teoria da produção na construção (Koskela et al., 2009). Os autores ainda citam que a compreensão dos gerentes

é necessária, para que estes percebam as interações positivas entre Lean e BIM, na prática.

Sacks, Radosavljevic & Barak (2010) desenvolveram um protótipo de sistema de gestão Lean com utilização de

plataforma BIM: o chamado KanBIM. Requisitos de um software que puxa o fluxo de produção com profunda.

Os autores comentam que o KanBIM é proposto como um conceito: um conjunto de requisitos para implantação

e operação do sistema de gestão da produção enxuta, baseado em BIM.

Sacks, Barak, Belaciano, Gurevich & Pikas (2013) implementam o modelo KanBIM em uma obra, a fim de

testar um protótipo do sistema. A pesquisa se inicia com a seguinte questão: Pode um sistema de informação de

fluxo de trabalho baseado em BIM ajudar as pessoas da construção a implementar estratégias lean de fluxo

puxado? Se sim, como e por qual extensão?

A Erro! Fonte de referência não encontrada. apresenta a interface (Sacks et al.,2013. O KanBIM tem como

requisitos funcionais, as seguintes categorias:

Processo de visualização;

Produto e método de visualização;

Computação e exibição do pacote de trabalho e seu nível de maturidade, em requisitos;

Apoio ao planejamento, negociação, compromisso e status de feedback;

Controle puxado de fluxo;




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Manter o fluxo de trabalho e plano de estabilidade;

Formalizar experimentação para melhoria continua.

Figura 2 - Matriz de interação BIM e Lean Construction.

FONTE: Koskela et al. (2010)

Figura 3 - Interface do KanBIM

FONTE: Sacks et al. (2013)

As atividades apresentadas diariamente no KanBIM podem ter sua situação visualmente identificadas pela

seguinte classificação da Figura (Sacks et al., 2013).

Figura 4 - Classificação da situação da tarefa.

FONTE: adaptado de Sacks et al. (2013)




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O protótipo foi testado em apenas uma obra por curto período de tempo. Os autores dizem que é necessário testar

em outras obras.

Hamdi & Leite (2012) realizaram um estudo com objetivo de identificar aspectos de relacionamento BIM e Lean

com foco na fase da construção. A perspectiva utilizada foi a visão do General Contractor, pois a pesquisa

realizou um estudo de caso em obra nos Estados Unidos.

Baseado nas proposições realizadas por Koskela et al. (2010) e a matriz de interações entre BIM e Lean, foi

buscado a validação das mesmas interações. Com visualizações do modelo de informações BIM em reuniões

semanais de planejamento, os resultados desta pesquisa foram (Hamdi & Leite; 2012):

Tempo de ciclo de atividades foi reduzido, devido a checagem e correção de incompatibilidades no

BIM;

Utilização do Sistema Last PlannerTM (Ballard, 2000) com o índice PPC (percentual de tarefas

planejadas que foram concluídas) e levantamento de causas de não cumprimento das atividades, buscam

agir nas causas e consequentemente melhoria continua;

A empresa necessita de domínio de vários softwares. A longo prazo, o trabalho com IFC (Industry

Foundation Classes) viabilizaria a interoperabilidade entre softwares mais rápida;

Os pesquisadores acreditam na criação de uma ferramenta que combine princípios Lean com

funcionalidades Lean.

5. Conclusões

Dois desenvolvimentos estão causando mudanças fundamentais na indústria da construção. O primeiro é uma

abordagem conceitual do gerenciamento do projeto e a construção – a construção enxuta (lean construction), e o

segundo é uma nova tecnologia da informação – modelo da informação da construção, BIM (Building

Information Modeling). Embora ambos sejam conceitualmente independentes e distintos, vários autores

identificam interações (sinergias) entre ambos.

São apresentados doze princípios apresentados por Sacks et al. (2010) dentre os diversos existentes na literatura

para analisar as interconexões entre BIM e construção enxuta. Algumas pesquisas recentes são apresentadas que

buscam relacionar a tecnologia BIM com os princípios da construção enxuta. Dentre aqueles princípios são

destacados nestas pesquisas os ganhos que pode-se obter com o BIM para redução de atividades que não

agregam valor, aumento no valor do produto pela consideração das necessidades dos clientes através da

colaboração em equipe no projeto, redução da variabilidade pela qualidade, redução do tempo de ciclo, aumento

da transparência do processo, apoio um sistema puxado de produção, apoio na padronização das tarefas e uso




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para o controle visual.

Assim a tecnologia BIM apoiando a construção enxuta está entrando na agenda de pesquisadores, envolvendo

tanto a área de construção quanto os pesquisadores de produção enxuta, visto espera-se novos impulsos para a

aplicação dos princípios da produção enxuta no setor da construção, que ainda está defasada da indústria de

manufatura.

O artigo apresentou uma estrutura de interconexões entre BIM e a construção enxuta proposta por Sacks et al.

(2010) para servir de base para pesquisas futuras relacionadas com esta interação. Esta estrutura pode ser vista

como uma proposta para as novas tecnologias de informação que surgem, no caso o BIM, e os sistemas de

produção em que serão utilizadas. Este trabalho serviu de ponto de partida para novas pesquisas em andamento,

baseadas em aplicações práticas do BIM no controle de produção em empreendimentos habitacionais em

execução na cidade de Curitiba.

6. Referências Bibliográficas

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