Do BIM à IA: explorações de vanguarda na inovação tecnológica dos institutos de projeto

Contexto de desenvolvimento e conceitos básicos da tecnologia de IA e do BIM 

▌1. Contexto de desenvolvimento 

Com o veloz desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a inteligência artificial (IA) e a modelagem da informação da construção (BIM) tornam-se gradualmente uma força importante na transformação do setor da construção. A profunda integração entre ambas não apenas eleva a eficiência da gestão de projetos, mas também otimiza sobremaneira todo o processo de projeto arquitetônico, execução e O&M, infundindo nova vitalidade ao desenvolvimento sustentável da construção. O setor de projeto arquitetônico caminha para novos avanços.

▌2. Conceitos básicos

Inteligência artificial (IA): como um ramo da ciência da computação, a IA visa capacitar as máquinas a executar tarefas que normalmente exigem a inteligência humana, como aprendizado, raciocínio e autocorreção. Por meio de tecnologias como aprendizado profundo, processamento de linguagem natural e visão computacional, a IA penetra gradualmente todos os domínios, promovendo transformações sem precedentes.

Modelagem da informação da construção (BIM): o BIM é um método de representação digital baseado em modelos tridimensionais que integra todas as informações do ciclo de vida completo de um projeto de construção, incluindo formas geométricas, relações espaciais, informações de atributos e requisitos de execução, entre outras. A aplicação da tecnologia BIM torna o projeto, a construção e o O&M das edificações mais eficientes e colaborativos, conduzindo a indústria da construção a desenvolver-se continuamente rumo à base tecnológica.

Vantagens da integração entre IA e BIM

▌1. Otimização inteligente do projeto

Na fase de projeto, a introdução da tecnologia de IA permite que o modelo BIM execute cálculos e análises mais complexos, como análise de resistência estrutural e simulação de consumo energético. Por meio de algoritmos de aprendizado de máquina, a IA pode aprender automaticamente e otimizar as soluções de projeto, reduzindo a intervenção humana e aumentando a eficiência e a qualidade do projeto. Ao mesmo tempo, a IA pode gerar soluções de projeto diversificadas conforme as necessidades dos usuários e as tendências do mercado, atendendo a demandas personalizadas.

Na fase de desenho, o Instituto Chinês de Projeto de Arquitetura utiliza o software Zhuhuitong para realizar a modelagem tridimensional a partir de desenhos de projeto arquitetônico em duas dimensões, concluindo rapidamente a criação do modelo BIM em LOD 200. Esse modelo se integra sem emenda aos principais softwares BIM do mercado, como o formato Revit, permitindo projeto e distribuição altamente eficientes. Combinado a algoritmos de inteligência artificial, o software Revit passou a oferecer recursos de modelagem inteligente, capazes de identificar e tratar automaticamente detalhes do modelo do edifício e de gerar modelos arquitetônicos em conformidade com os padrões e parâmetros de projeto.

Na fase de revisão de desenhos, o sistema inteligente de revisão de projetos por IA desenvolvido pela iFlytek utiliza algoritmos de aprendizado de máquina para reconhecer as cláusulas das normas do setor da construção, permitindo a revisão com um clique, encurtando o tempo total do fluxo de revisão e elevando a eficiência e a qualidade da verificação dos desenhos.

▌2. Simulação precisa da execução

A combinação entre BIM e IA torna a simulação da execução mais precisa e eficiente. Por meio de simulação dinâmica do modelo BIM com algoritmos de IA, é possível prever problemas e riscos potenciais do processo construtivo e definir medidas de resposta com antecedência.

Na fase de execução, a IA pode ajustar em tempo real o plano de obra conforme o andamento da construção e as condições reais do canteiro, assegurando a conclusão do projeto no prazo e com qualidade. A tecnologia BIM permite visualização e simulação dinâmica do processo construtivo por meio da modelagem 3D e da gestão 4D do tempo. Essa simulação não só apresenta o andamento da obra, como também antecipa problemas potenciais e otimiza os planos de execução. Com o modelo BIM, é possível simular a distribuição do canteiro, a alocação de mão de obra e de equipamentos, identificando e corrigindo desconformidades para tornar o plano de obra mais preciso e eficiente. A aplicação do modelo 3D BIM de distribuição do canteiro durante a execução, otimizando a alocação de recursos do terreno e considerando a realidade da obra, permite organizar racionalmente o canteiro e reduzir, por exemplo, a dupla movimentação de materiais. A IA também pode auxiliar o planejamento do canteiro e a gestão inteligente do estaleiro, elevando a eficiência construtiva e o nível de gestão por meio de monitoramento e manutenção em tempo real.

▌3. Gestão inteligente de O&M

Na fase de O&M, a fusão entre IA e BIM também demonstra enorme potencial. Com a integração da tecnologia de Internet das coisas (IoT), o modelo BIM pode receber em tempo real os dados de estado operacional do edifício, enquanto os algoritmos de IA processam e analisam esses dados para prever falhas de equipamentos, otimizar o uso de energia e mais. Métodos orientados por dados permitem elaborar planos de manutenção preditiva, aumentar a eficiência do O&M, reduzir os custos operacionais e prolongar a vida útil da edificação. A tecnologia de IA pode realizar detecção de conflitos, simulação energética, controle de qualidade, estimativa de custos e otimização de cronograma ao analisar os dados do modelo BIM, elevando assim a eficiência e a precisão da gestão do projeto.

A combinação dos modelos BIM com a tecnologia de Internet das coisas também viabiliza o compartilhamento de dados e a colaboração: todos os sensores e instalações do edifício podem trocar dados com o modelo BIM, permitindo que projetistas, equipes de obra e proprietários colaborem de forma eficaz e ajustem tempestivamente as soluções de projeto. As equipes de operação e manutenção também podem, por meio do modelo BIM, visualizar de forma intuitiva os diversos dados das instalações e as informações dos equipamentos, facilitando a gestão predial. Ao mesmo tempo, os dados operacionais e o histórico das instalações do edifício podem ser arquivados, formando gradualmente bases de dados, o que torna a gestão de O&M digital e inteligente e viabiliza a gestão do ciclo de vida completo das instalações prediais, podendo elevar a produtividade, economizar custos e encurtar os prazos de obra.

Aplicações inovadoras das tecnologias de IA e BIM pelos institutos de projeto

▌1. Instituto Zhongnan de Projeto de Arquitetura

Com o suporte da tecnologia AIGC (inteligência artificial generativa), o Instituto Zhongnan de Projeto de Arquitetura, por meio do software autoral de concretização de ideias arquitetônicas 「Giant AI」, implementou a geração de imagens por IA, produzindo milhares de opções de imagens de efeito, fazendo com que os projetistas retomem o lápis em busca de inspiração criativa; o projeto assistido por IA já é aplicado em diversas categorias de projetos, e os modelos treinados de geração de imagens por IA já abrangem arquitetura, interiores, paisagismo, implantação geral das soluções, revestimento de fachadas, entre outros domínios.

O Instituto Zhongnan também vem investindo no campo dos grandes modelos de linguagem generativos, tendo desenvolvido autonomamente o assistente de segurança 「ChatADI」, equivalente a um ChatGPT para o setor de obras de construção. Baseado em mais de 70 anos de acervo de conhecimento do Instituto Zhongnan de Projeto de Arquitetura, em bases de conhecimento, normas e padrões da arquitetura e de setores correlatos, ele presta consultoria sobre questões técnicas de arquitetura, estruturas, planejamento, consultoria, aquecimento, ventilação e ar condicionado, abastecimento e drenagem de água, instalações elétricas e custo de construção, elevando a eficiência de trabalho dos projetistas.

A construção do Aeroporto Huahu de Ezhou tornou-se o primeiro grande aeroporto 「gêmeo digital」 da China a empregar profundamente a tecnologia BIM em todo o processo, integrando na 「nuvem」 quase dez milhões de códigos de componentes e mais de um bilhão de pontos de informação. Essa prática bem-sucedida impulsionou a transformação digital de alta qualidade da empresa e levou o negócio tradicional de projeto arquitetônico do instituto a expandir-se para novas áreas, como consultoria digital, serviços de cadeia de suprimentos, big data, proteção ecológica e cidades inteligentes.

▌2. Instituto de Projeto e Pesquisa da 1ª Companhia do 8º Bureau da China Construction

Ao projetar grandes conjuntos urbanos, a equipe de projeto de IA do Instituto de Projeto e Pesquisa da 1ª Companhia do 8º Bureau da China Construction utilizou ferramentas avançadas de IA para otimizar e controlar as soluções, explorando gradualmente métodos de projeto por IA utilizáveis, controláveis e usufruíveis. Além de empregar o ChatGPT como suporte de linguagem, a equipe de IA aplicou uma série de ferramentas de ponta de projeto assistido por IA, incluindo SD, Midjourney, UVR5, ArkoAI e Gamma, concluindo com êxito diversas tarefas complexas, como otimização inteligente de textos, apoio à elaboração de documentos de licitação, concepção de soluções, controle e otimização de fachadas e diagramação inteligente, capacitando o projeto arquitetônico com a tecnologia de IA.

O instituto continua explorando a aplicação do projeto assistido por BIM em projetos de contratação geral EPC. Combinando o tipo, o porte, o prazo, a complexidade do projeto e as condições futuras de execução e operação, elabora planos detalhados de aplicação da tecnologia BIM e, tomando como pontos de partida obras especializadas, unidades isoladas e itens individuais, expande continuamente a capacidade de projeto assistido por BIM em todas as disciplinas e em todo o ciclo de vida.

O projeto Jinan Urban Balcony C4, por meio do projeto padronizado de ligações e combinando tecnologias como computação em nuvem e projeto paramétrico, implementou de ponta a ponta o projeto orientado à manufatura e à montagem, estendendo os resultados do projeto à produção e ao processamento em fábrica e orientando a produção eficiente de componentes, peças e módulos. Simultaneamente, integrou-se à gestão da obra no canteiro, promovendo a montagem rápida de componentes, peças e módulos e elevando o nível de projeto e construção padronizados dos projetos de edifícios pré-fabricados.

Desafios que a tecnologia BIM impõe aos institutos de projeto

A tecnologia BIM é uma ferramenta importante para a transformação digital do setor da construção. Como poderosa fonte de energia do desenvolvimento inovador da construção, ela pode impulsionar a transformação digital das empresas, e a efetiva implementação das aplicações BIM pode abrir novas direções de desenvolvimento para o setor. No entanto, durante o processo de aplicação da tecnologia BIM também foram encontrados os seguintes desafios:

▌1. Grande dificuldade de implementação técnica

O ecossistema de softwares BIM ainda não está maduro, e os softwares especializados enfrentam desafios quanto à adaptação local, ao avanço tecnológico e à inovação. As tecnologias e os meios BIM existentes dificilmente sustentam o modelo de gestão atual, e as aplicações de software BIM são descontínuas, de modo que, ao transmitir o BIM de projeto para a fase de execução ou mesmo para a de O&M, faltam plataformas e ferramentas adequadas.

▌2. Elevados problemas de custo em tempo

Os institutos de projeto tradicionais carecem de motivação para construir plataformas BIM, sobretudo por escassez de talentos, alta barreira de uso e padrões e normas incompletos. Além disso, os projetistas precisam fazer treinamento de software em seu tempo livre, o que aumenta implicitamente os custos e o tempo no curto prazo.

A tecnologia BIM impõe requisitos rigorosos de coleta e tratamento de dados: se a coleta demandar tempo excessivo ou o processamento for lento demais, a eficiência e a qualidade do projeto serão afetadas. Ao mesmo tempo, o BIM amplia a carga de trabalho na fase de projeto e altera modos de trabalho eficientes acumulados ao longo dos anos, faltando ímpeto para sua promoção.

▌3. Fraca intensidade de apoio político

O desenvolvimento da tecnologia BIM exige um ambiente de mercado em contínua melhoria, políticas e apoio financeiro adequados por parte das regiões, bem como a formulação, pelos órgãos competentes do setor da construção, de políticas de orientação apropriadas às novas circunstâncias de desenvolvimento, para promover com eficácia a difusão e a aplicação do BIM na construção, elevando assim a qualidade e a eficiência do projeto e concretizando o compartilhamento de dados e a gestão informatizada ao longo de todo o ciclo de vida dos projetos de construção.

▌4. Baixa capacitação dos profissionais especializados

Com o contínuo avanço da tecnologia, a formação de talentos não acompanhou as necessidades de desenvolvimento do setor, e as elevadas exigências de especialização e visão integrada dos profissionais de BIM tornaram-se mais prementes. Embora a tecnologia BIM já seja amplamente aplicada no setor, os níveis de compreensão e conhecimento do BIM entre proprietários, projetistas, construtoras e demais partes ainda diferem bastante. Como a tecnologia BIM envolve conhecimentos complexos de engenharia e computação, elevar a compreensão e a capacidade de aplicação do BIM por todas as partes também constitui um desafio.

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