Professor Zhang Jianping: a digitalização a impulsionar a construção inteligente

Sincronização WeChat · Xiaowei · 2023-11-06

O artigo a seguir é proveniente deExploração da Construção Inteligente, pelo comitê editorial

Resumo

A construção inteligente é um novo modelo de construção voltado para todo o ciclo de vida do produto de engenharia, que integra profundamente as tecnologias da informação de nova geração, com o objetivo de formar uma cadeia industrial integrada e um sistema operacional colaborativo que percorre o planejamento e a aprovação do projeto, o planejamento e o projeto, a produção e a construção, a entrega do produto e os serviços de operação e manutenção, constituindo a via principal para promover a transformação e a modernização do setor da construção. Diante das tecnologias-chave que a construção inteligente precisa superar, este artigo propõe, sob o suporte da digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia, o pensamento digital e o caminho digital voltados para a construção inteligente, bem como o BIM inteligente orientado por dados e sua aplicação em todo o processo, explorando uma trajetória tecnológica viável para a construção inteligente.

Palavras-chave: construção inteligente digitalização BIM inteligente projetos de engenharia

1. Estratégia de desenvolvimento da digitalização do país e do setor

1. Estratégia de desenvolvimento da digitalização do país e do setor

Atualmente, o rápido desenvolvimento das tecnologias da informação de nova geração promoveu enormemente a transformação digital e a modernização de todos os setores. Entre elas, as tecnologias de comunicação e de percepção de nova geração, representadas pelas comunicações 5G, pela internet das coisas e pela internet industrial, tornaram possível a obtenção eficiente e rápida de big data, fornecendo a base de dados para a digitalização do setor; as tecnologias de computação de dados de nova geração, centradas na computação em nuvem, no big data, no blockchain etc., realizaram o armazenamento distribuído, o processamento e a computação eficiente de dados em escala ultragrande e, combinadas com tecnologias de chips como GPU e FPGA, forneceram o ambiente de capacidade de computação para a digitalização do setor; as tecnologias de análise de dados de nova geração, representadas pela mineração de dados, pela percepção e reconhecimento e pela aprendizagem profunda, impulsionaram o desenvolvimento das tecnologias de inteligência artificial de nova geração orientadas por big data, fornecendo o suporte algorítmico para a digitalização do setor. As tecnologias da informação de nova geração elevaram de forma expressiva a capacidade de obter, processar, tratar e utilizar dados, permitindo que os dados agreguem valor e se tornem “ativos de informação”, o que impulsionará o desenvolvimento e a transformação de todos os setores.

Impulsionado pelas novas teorias e novas tecnologias, o governo chinês, avaliando a conjuntura no momento oportuno, formulou uma série de importantes estratégias de desenvolvimento para promover a Internet+, o big data e a inteligência artificial, incluindo as “Diretrizes de Opiniões sobre a Promoção Ativa da Ação ‘Internet+’”, publicadas pelo Conselho de Estado em julho de 2015, o “Programa de Ação para Promover o Desenvolvimento do Big Data”, publicado em setembro de 2015, e o “Plano de Desenvolvimento da Inteligência Artificial de Nova Geração”, de julho de 2017. Para implementar a estratégia nacional de desenvolvimento, os órgãos competentes do Estado e do setor da construção também publicaram, sucessivamente, uma série de políticas correspondentes. Entre as políticas típicas estão: em março de 2020, o Comitê Central propôs as direções prioritárias de desenvolvimento da “nova infraestrutura” nacional, acelerando a construção de novos tipos de infraestrutura, como redes 5G e centros de dados; alinhando-se à “nova infraestrutura”, o Ministério da Habitação e Desenvolvimento Urbano-Rural (MOHURD) propôs a estratégia de desenvolvimento da “nova construção urbana”, conduzindo a transformação e a modernização das cidades e promovendo a construção da modernização urbana. Em julho de 2020, o MOHURD, em conjunto com 13 ministérios e comissões, publicou as “Diretrizes de Opiniões sobre a Promoção do Desenvolvimento Coordenado da Construção Inteligente e da Industrialização da Construção”, que definiram a estratégia de desenvolvimento e o sistema industrial do setor da construção da China e propuseram a meta de desenvolvimento de a China ingressar, até 2035, nas fileiras das potências da construção inteligente.

No entanto, os métodos tradicionais de construção e o sistema de gestão do setor da construção da China são relativamente atrasados e apresentam problemas de alto consumo, altas emissões e baixa eficiência; além disso, a infraestrutura de dados é frágil e o nível de digitalização é baixo. No contexto da estratégia nacional de digitalização, a transformação digital e a modernização inteligente do setor da construção enfrentam desafios severos, o que restringiu gravemente o desenvolvimento da construção inteligente e da industrialização da construção apoiadas pela digitalização e pela inteligência.

2. A digitalização é o caminho indispensável da construção inteligente

2. A digitalização é o caminho indispensável da construção inteligente

2.1 A construção inteligente e suas tecnologias-chave

A construção de engenharia é o processo completo de construção de um projeto de engenharia, incluindo o planejamento e a aprovação do projeto, o planejamento e o projeto, a produção e a construção e os serviços de operação e manutenção.

A construção inteligente é um novo modelo de construção voltado para todo o ciclo de vida do produto de engenharia, que integra profundamente as tecnologias da informação de nova geração, visando alcançar, sob a condução da digitalização, a integração e a colaboração de todo o ciclo de vida e de toda a cadeia dos projetos de engenharia, do planejamento e da aprovação ao planejamento e projeto, à produção e construção, à entrega do produto e aos serviços de operação e manutenção, de modo que o processo construtivo realize a digitalização do projeto, a industrialização da construção e a modernização da gestão, constituindo a via principal para acelerar a transformação e a modernização do setor da construção e concretizar a mudança fundamental do modo de produção.

O conteúdo da aplicação da construção inteligente abrange principalmente a percepção, o reconhecimento e a coleta inteligentes de dados ao longo de todo o processo, bem como o posicionamento, o rastreamento, a transmissão, o monitoramento e a gestão desses dados; a modelagem digital e as plataformas de gestão de dados; o projeto colaborativo digital; a produção fabril e a construção automatizada; e a gestão de decisões orientada por dados.

A construção inteligente integra profundamente as tecnologias construtivas com as tecnologias da informação de nova geração, como BIM, computação em nuvem, big data, internet das coisas e inteligência artificial, e inclui especificamente as seguintes tecnologias-chave:

Tecnologia de modelagem digital e simulação de engenharia: com base no BIM, define-se o produto de engenharia e constroem-se relações de associação de dados multidimensionais; por meio da simulação de sua lógica espacial, de sua lógica física e de sua lógica de negócios e do mapeamento dinâmico real de todo o processo construtivo, realiza-se o gêmeo digital do produto de engenharia e de seu processo de construção.

Tecnologia de percepção, reconhecimento e controle inteligentes: por meio de diversos sensores, percebe em tempo real as informações de estado do processo construtivo e do canteiro de obras e, integrando tecnologias como BIM, internet das coisas, internet móvel, computação em nuvem, reconhecimento inteligente, posicionamento em tempo real e monitoramento digital, realiza a percepção, o reconhecimento e a coleta inteligentes dos dados de todo o processo construtivo do projeto, bem como seu posicionamento, rastreamento, transmissão, monitoramento e gestão, apoiando o canteiro de obras inteligente e a logística inteligente.

Tecnologia de decisão inteligente orientada por big data de engenharia: estabelece modelos de conhecimento baseados em big data e novos paradigmas de mineração de dados; por meio da mineração, da análise e da percepção de dados (data insight), realiza alertas de tendências de ultrapassagem de limites, extração das causas de desvios e análises preditivas em múltiplos aspectos da construção de engenharia, como cronograma, custo, qualidade e segurança, apoiando a gestão inteligente de decisões baseada em dados + algoritmos.

Máquinas de engenharia automatizadas e inteligentes: com base nas máquinas de engenharia tradicionais, integram tecnologias de percepção e reconhecimento, posicionamento e navegação e controle automático, realizando a produção de processamento digital e a construção robótica orientadas por BIM e por dados, em substituição ao trabalho humano em ambientes adversos, aumentando a eficiência do trabalho e reduzindo a mão de obra.

2.2 O pensamento digital da construção inteligente

Em síntese, a construção inteligente tem por base as tecnologias da informação de nova geração e se apoia na digitalização, na conexão em rede e na inteligência, sendo a digitalização o ponto central para a sua realização.

O objetivo atual de desenvolvimento do setor da construção é promover a transformação digital e a modernização do setor e das empresas, visando remodelar, por meio das tecnologias digitais, as relações organizacionais, os modelos de negócio e os modos de produção das empresas e do setor, alcançando a gestão orientada por dados. Sua estratégia global consiste em tomar a digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia como base e a construção inteligente como ponto de entrada e, por meio da modelagem digital BIM e de sua aplicação em todo o processo, elevar de forma integral os três pilares, ou seja, os recursos de dados, a capacidade de computação e os algoritmos, fornecendo a base e o suporte de dados para a transformação digital e a modernização do setor e das empresas.

A digitalização é a via tecnológica de armazenar, transmitir, processar, tratar e aplicar os suportes de informação sob a forma de codificação digital; por meio da modelagem digital de objetos e processos físicos, forma-se, no computador, o gêmeo digital. A informatização, por sua vez, é o processo de utilizar as tecnologias da informação para transformar as estruturas econômicas e sociais tradicionais, com base no desenvolvimento da indústria de tecnologias da informação. A digitalização enfatiza a informatização e a automatização da aplicação da informação, reconstruindo o mundo físico no mundo digital; a informatização enfatiza a aplicação das tecnologias da informação, o compartilhamento dos recursos de informação e o desenvolvimento da indústria da informação, utilizando a informação e as tecnologias da informação para transformar o mundo físico e gerar a produtividade da informação. A digitalização é a base e o método da informatização, enquanto a informatização é o valor da digitalização, ou seja, a aplicação dos dados no mundo físico.

Do “10.º Plano Quinquenal” ao atual “14.º Plano Quinquenal”, a informatização do setor da construção, desenvolvida de forma vigorosa na China, utilizou as tecnologias da informação para realizar a produção, a gestão, a administração e a tomada de decisões das empresas de construção e dos projetos de engenharia, impulsionando o desenvolvimento considerável da informatização do setor. Contudo, como a digitalização sempre operou em nível baixo e as tecnologias de processamento de dados eram relativamente atrasadas, a implementação da informatização avançou com dificuldades e os resultados não foram satisfatórios. O processo tradicional de informatização centra-se nos negócios das empresas ou dos projetos e em seus fluxos operacionais, refletindo um pensamento orientado pelos negócios, que utiliza os meios de informação apenas para melhorar ou reformar um pequeno número de comportamentos. No modelo de informatização em que os negócios conduzem a TI, os dados dos processos de negócio são registrados nos sistemas, formando os resultados das operações e os registros históricos; o papel dos dados limita-se, então, à consulta, à estatística e à análise dos dados históricos posteriores.

O pensamento digital visa elevar o nível de operação digital e fazer os dados conduzirem a TI, podendo gerar novas formas de negócio ou novos modelos de produto. Esse gêmeo digital, além de ser o mapeamento dinâmico e real do objeto, pode, por meio da construção de relações de associação de dados multidimensionais, realizar a computação integrada do conjunto, refletindo a realidade, diagnosticando e resolvendo problemas e ensaiando o futuro.

2.3 O caminho digital da construção inteligente

A construção inteligente, apoiada na digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia, realiza a gestão dos dados de todo o processo construtivo, e seu caminho tecnológico deve incluir os seguintes aspectos.

(1) Modelagem e simulação digitais

O BIM é a base importante para a modelagem digital no setor da construção e para a realização do gêmeo de dados, sendo também a principal fonte do big data de engenharia. O aprofundamento da modelagem BIM em todo o processo dos projetos e de sua aplicação integrada realiza o gêmeo de dados de todo o processo construtivo e simula sua lógica espacial, sua lógica física e sua lógica de negócios. Ao integrar a percepção inteligente da internet das coisas e os dados dinâmicos on-line, estabelecem-se pontos de contato digitais multidimensionais; dados coletados por diferentes meios, mantendo on-line a “visão de dados”, realizam o crescimento polimórfico e acelerado do big data de engenharia, fornecendo a base de recursos de dados para a acumulação de big data do setor.

(2) Plataforma de gestão digital

Com base na arquitetura de rede distribuída de computação de borda, constroem-se plataformas BIM em nuvem autônomas e controláveis para projetos de engenharia e chega-se a estabelecer centros de big data das empresas e do setor, que fornecem armazenamento em nuvem distribuído, processamento e computação eficientes do BIM e do big data de engenharia, bem como mecanismos de criação, gestão e aplicação de modelos digitais holográficos e mecanismos de trabalho colaborativo e de controle da lógica de negócios, gerenciando o fluxo de dados e o fluxo de trabalho de todo o processo construtivo e elevando o suporte de capacidade de computação para a gestão, a mineração e a análise do big data do setor.

(3) Serviços de produtos digitais

Estabelecer um sistema abrangente de produtos e serviços de projeto, produção e operação digitais e, por meio do desenvolvimento de software de engenharia e de sua transformação em produtos, formar um ecossistema de software de toda a cadeia industrial centrado em softwares BIM autônomos e controláveis, interligado e articulado ao ecossistema de plataformas CIM autônomas, apoiando o planejamento e a aprovação, o planejamento e o projeto, a produção e a construção e a gestão da operação e manutenção dos projetos de engenharia orientados por dados, formando uma cadeia industrial integrada e concretizando a entrega de produtos de engenharia e os serviços de operação e manutenção verdes e sustentáveis.

(4) Operação de negócios e tomada de decisões orientadas por dados

O gêmeo de dados baseado em BIM permite realizar o mapeamento dinâmico de todo o processo construtivo, construir automaticamente a complexa lógica espacial, física e de negócios e suas relações de associação de dados multidimensionais, utilizar e desenvolver algoritmos e ferramentas de análise de dados mais científicos e mais eficientes, aprimorar a decomposição e a análise dos dados em diferentes dimensões e impulsionar, por meio da análise de dados, a operação e a gestão refinadas do negócio. Com o apoio dos dados próprios da empresa e do big data do setor, formam-se análises tridimensionais e em camadas e julgamentos de tendências, gerando percepção e compreensão sobre a indústria, o setor, os produtos e os grupos de clientes e impulsionando o crescimento do negócio pela percepção de dados. A tomada de decisões, antes conduzida por processos e experiências, eleva-se à tomada de decisões orientada por dados.

(5) Equipamentos de engenharia inteligentes com integração homem-máquina

Ao integrar tecnologias de percepção e reconhecimento, posicionamento e navegação e controle automático, os equipamentos de engenharia inteligentes apresentam as características de autopercepção, autoadaptação e autocontrole. Adotando um novo modelo de integração homem-máquina baseado na interação entre homem, máquina e ambiente, formam-se diversos paradigmas colaborativos, como máquina-máquina e homem-máquina, capazes de realizar, durante a operação, o controle autônomo, o monitoramento inteligente e o diagnóstico de falhas.

3. O desenvolvimento da tecnologia BIM para a construção inteligente

3. O desenvolvimento da tecnologia BIM para a construção inteligente

Diante das estratégias de desenvolvimento do país e do setor, a forma de avançar na superação das tecnologias BIM, aprofundar a aplicação do BIM e fornecer a base e o suporte digitais para a digitalização do setor e para a construção inteligente tornou-se um problema crítico que exige solução urgente. Com base em mais de 20 anos de pesquisa e prática sistemáticas, a equipe de pesquisa BIM da Universidade de Tsinghua propôs, de forma inovadora, o BIM inteligente orientado por dados e sua aplicação em todo o processo, explorando uma trajetória tecnológica viável para a digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia e para a construção inteligente.

O BIM inteligente apresenta características típicas como a autonomia inteligente do BIM, a orientação por big data e o suporte de ambientes inteligentes. A autonomia inteligente do BIM origina-se da estrutura completa do modelo BIM, que deve incluir o modelo de produto, o modelo de processo e o modelo de decisão, com características de completude, correlação e dinamismo dos dados, de modo a apoiar a associação inteligente, a evolução automática, a atualização autônoma do modelo e a tomada de decisões orientada por dados.

3.1 Suporte de ambiente do BIM inteligente

Com o rápido desenvolvimento das tecnologias da informação de nova geração, a tecnologia BIM integra-se profundamente com a internet das coisas, a inteligência artificial, a computação em nuvem e o big data, evoluindo gradualmente para a tecnologia de BIM inteligente. O BIM inteligente requer, primeiramente, o suporte de ambientes de hardware e de software. O ambiente inteligente de hardware, com base na infraestrutura de informação da “nova infraestrutura”, conecta diversos equipamentos inteligentes por meio da internet, de modo que eles possam trocar informações automaticamente, acionar ações e executar controles, realizando a percepção, o reconhecimento e a coleta inteligentes dos dados de todo o ciclo de vida do projeto, bem como seu posicionamento, rastreamento, transmissão, monitoramento e gestão.

O ambiente inteligente de software, com base na infraestrutura convergente da “nova infraestrutura”, integra o BIM à computação em nuvem, ao big data, à internet das coisas e à inteligência artificial, realizando a fusão, o armazenamento, a mineração e a análise dos dados heterogêneos em massa de todo o ciclo de vida do projeto, dos dados à informação, ao conhecimento e até à sabedoria, apoiando a construção inteligente e a gestão.

3.2 Suporte de aplicação do BIM inteligente

A modelagem BIM em todo o processo dos projetos de engenharia e sua aplicação integrada constituem o suporte de aplicação do BIM inteligente e a única via para a modelagem digital e a acumulação de big data do setor. A aplicação integrada do BIM em todo o processo de engenharia inclui três níveis: a aplicação integrada de múltiplas especialidades, como obras civis, instalações eletromecânicas (MEP) e fachadas cortina; a aplicação colaborativa de múltiplos participantes, como o proprietário, o projetista, o construtor e o responsável pela operação e manutenção; e a aplicação entre fases, como planejamento, projeto, construção e operação e manutenção.

Para realizar a aplicação integrada nesses três aspectos, é indispensável o suporte das tecnologias de criação BIM em todo o ciclo de vida, incluindo a arquitetura do sistema BIM de todo o ciclo de vida e o ambiente de compartilhamento de informações, as tecnologias de modelagem BIM de todo o ciclo de vida, as tecnologias de armazenamento e gestão dos dados BIM de todo o ciclo de vida e as tecnologias de extração e integração de submodelos BIM, entre outras. Também são indispensáveis uma série de suportes de gestão da aplicação integrada do BIM, incluindo diretrizes normativas de aplicação do BIM, modos e métodos de gestão baseados em BIM e a organização e o controle dos fluxos de negócio baseados em BIM. Esses suportes técnicos e de gestão se fundem em uma plataforma BIM unificada, que apoia a aplicação integrada do BIM nos três níveis ao longo de todo o processo do projeto, forma uma modelagem digital BIM completa e fornece a base de dados para a digitalização de todo o processo do projeto e para a acumulação de big data de engenharia.

3.3 Suporte de gestão do BIM inteligente

A plataforma BIM e o centro de dados constituem o suporte de gestão do BIM inteligente e a base importante para a gestão e a mineração do big data de engenharia.

(1) Funções básicas e características técnicas da plataforma BIM

Como plataforma de aplicação orientada ao usuário, a plataforma BIM apresenta três funções básicas:

Fornecer mecanismos de criação, gestão e aplicação do BIM em todo o ciclo de vida dos projetos de engenharia, realizando o compartilhamento e a transmissão sem perdas de informações entre as fases de todo o ciclo de vida do projeto, os múltiplos participantes e as diversas especialidades.

Fornecer mecanismos de trabalho colaborativo e de controle da lógica de negócios, realizando o trabalho colaborativo de múltiplos participantes e a organização e a programação de seus fluxos de negócio.

Fornecer o ambiente de execução dos softwares de aplicação BIM e dos softwares de negócio relacionados, bem como funções básicas de negócio de uso geral, concretizando as diversas funções de negócio baseadas em BIM.

Em circunstâncias normais, uma plataforma BIM típica apresenta quatro características técnicas importantes:

Um sistema de estrutura BIM baseado em padrões abertos, capaz de expressar digitalmente, de forma completa, as entidades das instalações do projeto e sua lógica espacial, sua lógica física, sua lógica de engenharia e as características relacionadas.

Tecnologias de modelagem BIM capazes de construir as relações topológicas espaciais e as relações de lógica física e de engenharia do modelo, apoiando a associação inteligente, a evolução automática, a atualização autônoma e a orientação por dados do modelo.

Tecnologias de armazenamento BIM capazes de apoiar o armazenamento distribuído em nuvem de dados em nível de objeto, com capacidade de armazenamento e gestão de dados estruturados, dados não estruturados e dados em fluxo contínuo (streaming).

Tecnologias de integração BIM capazes de apoiar a extração e a integração dos dados BIM e sua fusão com dados heterogêneos da internet das coisas, de sistemas GIS e de sistemas externos.

(2) Plataforma em nuvem para o BIM inteligente

Como suporte central da tecnologia BIM e de suas aplicações, a plataforma BIM apoia a aplicação em todo o processo do projeto e carrega os dados holográficos do projeto; sua aplicação está estreitamente relacionada a questões importantes, como a garantia da segurança dos dados e a prevenção da perda de ativos de dados. No entanto, atualmente, uma parcela considerável dos projetos de construção da China ainda utiliza plataformas e softwares estrangeiros, o que representa riscos extremos. Com a popularização da aplicação do BIM, o desenvolvimento de plataformas BIM e de softwares de aplicação autônomos e controláveis da China recebeu grande atenção do Estado e do setor, tendo sido incluído entre as tecnologias e os produtos críticos (“de gargalo”) que exigem superação urgente. Por exemplo, a equipe de pesquisa BIM da Universidade de Tsinghua dedica-se há muito tempo à pesquisa sistemática da teoria, dos métodos, das tecnologias e das aplicações do BIM e desenvolveu uma plataforma BIM com propriedade intelectual totalmente independente e uma série de softwares de aplicação, cujos resultados foram convertidos em produtos tecnológicos e aplicados com sucesso em centenas de projetos de engenharia, ocupando posição de liderança no país e no exterior.

A arquitetura da plataforma BIM em nuvem desenvolvida com base no conceito e nas tecnologias do BIM inteligente é apresentada na Figura 1. A plataforma BIM em nuvem, tendo por base as tecnologias de suporte subjacentes de big data e de computação em nuvem, incluindo servidores escaláveis, bancos de dados em nuvem, big data e armazenamento distribuído, pode fornecer serviços em nuvem seguros, altamente elásticos e de baixo custo, realizando o armazenamento distribuído de dados BIM em arquitetura de nuvem. Sobre essa base, foram desenvolvidas plataformas intermediárias de dados, como o mecanismo de dados, o mecanismo gráfico e o mecanismo de integração da internet das coisas, e, sob a forma de serviços de dados, serviços gráficos, serviços de interface e serviços de configuração, formou-se um sistema de serviços modular voltado para aplicações de projeto, construção e operação e manutenção. Para o processamento de dados em larga escala, a plataforma fornece algoritmos de leveza e de processamento eficiente dos modelos BIM, como a divisão de malhas complexas, a fusão de malhas repetidas, a simplificação de malhas, o cálculo de LOD, a compressão geométrica e o carregamento de tiles, apoiando o carregamento eficiente, de baixo consumo e fluido dos dados de modelos em larga escala; ao mesmo tempo, a plataforma aplica tecnologias como cache de alta velocidade, aceleração por cdn, carregamento assíncrono de dados, análise de big data e mecanismos de busca inteligentes, com capacidade de resposta rápida, operação conveniente e inteligência.

A plataforma BIM em nuvem possui capacidade flexível de integração de sistemas e de conexão de dispositivos, formando o suporte de ambiente inteligente, que inclui diversos dispositivos de coleta de dados, dispositivos de percepção inteligente, terminais de operação em múltiplas plataformas, sistemas externos e seus dispositivos de monitoramento, bem como terminais de visualização, entre outros. Ela pode apoiar e integrar sistemas de aplicação como os de construção, de operação e manutenção inteligente, de pátio de vigas inteligente e de quantitativos e preços dinâmicos de rodovias, bem como integrar dados de diferentes projetos, aproveitando as vantagens de cada aplicação.

Figura 1 Diagrama de arquitetura da plataforma BIM em nuvem, exemplificada pelo desenvolvimento da Universidade de Tsinghua

3.4 Suporte tecnológico do BIM inteligente

A formação e a aplicação da plataforma BIM e do centro de dados fornecem suporte tecnológico para aprofundar a integração das tecnologias inteligentes e utilizar o big data para impulsionar a gestão e a tomada de decisões inteligentes. As aplicações integradas do BIM com as tecnologias inteligentes incluem a gestão orientada por dados, o monitoramento digital dinâmico, o posicionamento por percepção inteligente e a tomada de decisão inteligente de “dados + algoritmos”, entre outras.

(1) Gestão orientada por dados

Por meio da plataforma BIM em nuvem, podem ser fornecidos aos usuários mecanismos de busca de dados espaço-temporais e análise agregada, localização automática do modelo e associação inteligente com os dados de negócio, articulação de negócios e análise de correlação, bem como funções de gestão orientada por dados, como a extração de modelos em múltiplos níveis.

(1) Busca de informações e análise agregada baseadas em características espaço-temporais: para as características espaciais de qualquer objeto ou componente do modelo, realiza a busca e a análise agregada dos dados de negócio da engenharia e dos dados de recursos de mão de obra, materiais e máquinas em qualquer momento específico, fornecendo apoio à gestão funcional especializada e à análise de decisões, como o cálculo dos quantitativos executados de qualquer parte em qualquer período, o custo ou os investimentos em mão de obra, materiais e máquinas.

(2) Localização automática do modelo e associação inteligente com os dados de negócio: por meio do estabelecimento de regras de mapeamento entre os componentes do modelo e os dados de negócio, realiza a associação dinâmica e inteligente entre o modelo e o negócio; quando o modelo é alterado ou os dados de negócio mudam, a associação é ajustada automaticamente.

(3) Articulação de negócios e análise de correlação: realiza a articulação inteligente e a análise de correlação entre os sistemas de negócio relacionados. Por exemplo, ao articular o sistema dinâmico de cálculo de quantitativos com o sistema de gestão de mão de obra, materiais e máquinas, os quantitativos de uma parte especificada em um período especificado e as necessidades de mão de obra, materiais e máquinas calculados pelo sistema de quantitativos podem ser automaticamente associados ao sistema de gestão de mão de obra, materiais e máquinas, permitindo avaliar se a alocação prévia de recursos de mão de obra, materiais e máquinas para a programação dos serviços atende à demanda e realizar a redistribuição e o tratamento correspondentes dos recursos.

(4) Extração de modelos em múltiplos níveis: de acordo com as necessidades da aplicação, extrai modelos de diferentes níveis de detalhe, podendo apoiar a gestão em múltiplos níveis, do nível macro ao refinado, respondendo com eficácia à gestão e à exibição BIM de projetos de grande escala, regionais e lineares de grande extensão.

(2) Monitoramento digital dinâmico

A integração do BIM ao monitoramento digital realiza o crescimento polimórfico dos dados; ao fundir o BIM com tecnologias como o monitoramento digital, a medição moderna e o escaneamento a laser tridimensional, resolve com eficácia o monitoramento e a análise dinâmicos da qualidade e da segurança no canteiro de obras, bem como os problemas de localização automática e de análise de precisão na construção de estruturas complexas. Paralelamente, em torno do canteiro de obras, realiza o monitoramento e a gestão ambiental em tempo real do local, incluindo a concentração de poeira, a concentração de material particulado, o índice de ruído e o videomonitoramento.

(3) Posicionamento por percepção inteligente

Por meio da integração do BIM com as tecnologias da internet das coisas, as informações de sensores, como códigos QR, RFID, sensoriamento infravermelho e escaneamento a laser, são associadas ao BIM, resolvendo o reconhecimento, o posicionamento, o rastreamento, o monitoramento e a gestão inteligentes nas aplicações do BIM. Os dispositivos de IOT podem ser localizados no modelo, com seus estados operacionais identificados dinamicamente, realizando o monitoramento em tempo real do estado dos dispositivos de IOT, rastreando os dados em tempo real e fornecendo serviços de alarme. A tecnologia de posicionamento por percepção inteligente já foi aplicada com sucesso no monitoramento da segurança e do meio ambiente durante o processo construtivo e no canteiro de obras, na configuração dos materiais de construção e no rastreamento logístico, bem como no monitoramento da operação de instalações e equipamentos, na percepção e no reconhecimento de falhas e no monitoramento do consumo de energia e das emissões de carbono na operação e manutenção inteligente dos projetos.

(4) Tomada de decisão inteligente de “dados + algoritmos”

Com base no armazenamento de dados de todo o processo do projeto em arquitetura de nuvem, nos mecanismos de busca de big data e nos mecanismos de fusão e mineração de dados, podem ser apoiados algoritmos de análise como a aprendizagem profunda, o processamento de linguagem natural e a percepção e o reconhecimento, estabelecendo um sistema de tomada de decisão inteligente de “dados + algoritmos”. Por meio de uma série de ferramentas de análise, como a busca e a análise agregada espaço-temporais, a análise preditiva de tendências, a mineração de padrões frequentes, o monitoramento de anomalias e a classificação e o agrupamento automáticos, é possível fornecer análises e decisões para as necessidades reais das fases de projeto, construção e operação e manutenção do projeto, bem como apoiar, com base na análise aprofundada de dados, as decisões da liderança e a gestão dos diversos negócios no nível empresarial.

4. Problemas e respostas

4. Problemas e respostas

Em conformidade com a estratégia nacional de desenvolvimento da digitalização e com a orientação política do setor da construção, tomar a construção inteligente como ponto de entrada para promover a transformação e a modernização do setor da construção já é uma tendência geral inevitável. No entanto, o setor da construção ainda enfrenta problemas como a infraestrutura de dados frágil e a insuficiência da acumulação de big data, razão pela qual o nível de digitalização não apresenta melhora evidente; a aplicação das tecnologias de inteligência artificial de nova geração ainda se encontra em estágio inicial, carecendo de soluções sistemáticas; e a aplicação difundida da tecnologia BIM, pedra angular da digitalização, ainda enfrenta inúmeros problemas, como o sistema normativo incompleto, as políticas e os regulamentos insuficientes, as tecnologias-chave ainda por superar e os softwares de aplicação não integrados, sobretudo a carência de tecnologias críticas, como os mecanismos de modelos de gêmeo digital e os softwares centrais de modelagem, o que dificulta as aplicações de projeto com BIM e a aplicação integrada do BIM, torna difícil alcançar uma modelagem digital BIM completa e não é suficiente para sustentar a digitalização de todo o processo dos projetos e a construção inteligente.

A transformação digital do setor e a construção inteligente envolvem múltiplos agentes da construção e são profundamente influenciadas pela orientação política, pelo ambiente de mercado, pela implantação da pesquisa e desenvolvimento e pelos mecanismos de promoção; seu desenvolvimento tem diante de si um longo e árduo caminho. Este artigo explora caminhos tecnológicos para conectar a cadeia de dados e a cadeia de negócios da construção de engenharia por meio da digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia; contudo, conectar a cadeia industrial e a cadeia de suprimentos da engenharia exige não apenas o suporte tecnológico, mas também a transformação abrangente e o empoderamento digital de diferentes elos, sistemas de produção, formas organizacionais, modelos de gestão e cooperações empresariais. Atualmente, a prioridade urgente é estabelecer a estrutura organizacional e os mecanismos de operação colaborativa para promover a construção inteligente e aperfeiçoar a infraestrutura de dados; ampliar os investimentos em pesquisa e desenvolvimento das tecnologias essenciais e dos softwares de plataforma, superando as tecnologias-chave críticas (“de gargalo”) e formando um ecossistema de software autônomo e controlável de toda a cadeia industrial, centrado em softwares BIM; e, por meio de um projeto de topo completo, planejar o roteiro da aplicação do BIM, do desenvolvimento da digitalização e da implementação da construção inteligente, promovendo, por fases e etapas, a aplicação aprofundada do BIM e a digitalização de todo o processo dos projetos de engenharia, de modo que a digitalização impulsione o rápido desenvolvimento da construção inteligente.

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Sobre o autor

Zhang Jianping, doutor, professor do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Tsinghua e orientador de doutorado.

Dedica-se há muito tempo ao ensino e à pesquisa em tecnologias da informação para a engenharia civil, sendo um dos primeiros pesquisadores e promotores da tecnologia BIM e do padrão IFC na China. Liderou a conclusão de dezenas de projetos de pesquisa, incluindo os Planos Quinquenais nacionais “10.º”, “11.º” e “13.º”, o programa 863 e o Fundo Nacional de Ciências Naturais. Conduziu pesquisas de resultados notáveis em CAD/CAE para engenharia civil, 4D-CAD, BIM, gestão do ciclo de vida de edificações, informatização do setor da construção, redução digital de desastres e tecnologias de tomada de decisão inteligente, com profunda erudição acadêmica, ocupando posição de liderança no país e no exterior em seus resultados de pesquisa. Publicou 6 obras e mais de 200 artigos acadêmicos. Recebeu 3 vezes o primeiro prêmio e 1 vez o segundo prêmio do Prêmio Huaxia de Ciência e Tecnologia da Construção; os prêmios de segundo e terceiro graus de Ciência e Tecnologia de Pequim; o segundo prêmio de Realizações de Ensino Superior de Pequim; e foi reconhecido como Trabalhador Nacional Avançado em Ciência e Tecnologia, Professor de Mérito do Ensino Superior de Pequim, Indivíduo Avançado do “Pioneiro da Educação” de Pequim e responsável por Curso Nacional de Excelência, entre outras honrarias.

Atualmente, acumula os cargos de membro do Comitê Especializado em Construção Verde do MOHURD, membro consultivo do Comitê Técnico de Normalização de Tecnologia da Informação do MOHURD, vice-presidente do Conselho Fiscal da Sociedade de Gráficos da China, consultor especialista do Comitê Acadêmico de Tecnologia BIM da Sociedade de Arquitetura da China, membro do conselho permanente do Comitê Especializado BIM/CIM da Associação Chinesa de Normalização da Engenharia de Construção, membro do conselho permanente da Aliança Chinesa de Desenvolvimento do BIM, consultor especialista da Aliança de Aplicação da Tecnologia BIM de Pequim e membro do Comitê Especializado BIM da Sociedade Internacional de Computação em Engenharia Civil e de Construção, entre outros.

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Consultoria em otimização de projeto: Posicionados como extensão e complemento da gestão de projeto das incorporadoras, concentramos nossa consultoria e otimização em edificações civis. Ao longo de todo o processo — ou nas etapas-chave definidas pelo cliente — controlamos a economia, a racionalidade e a segurança do projeto, eliminando custos desnecessários e melhorando de forma mensurável a qualidade dos desenhos: "menor custo, maior eficiência".

Consultoria BIM: Por meio de tecnologias de construção digital, ajudamos projetistas a reduzir erros e elevar a qualidade na fase de projeto; ajudamos construtoras a economizar e planejar instalações MEP de alta qualidade na fase de obra; e estendemos os modelos BIM à gestão de facilities na fase de operação — em colaboração com os principais fornecedores de software.

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