Uma Breve História do BIM

Por Vanessa Quirk

 

Essa breve história do BIM (“o software que interrompeu os métodos tradicionais de representação e colaboração em arquitetura”) veio até nós graças ao nosso amigo no Architecture Research LabMichael S Bergin.

Modelagem da Informação da Construção (BIM) é um termo que se tornou onipresente nos campos de design e construção nos últimos 20 anos, mas de onde veio? A história é rica e complexa, com participantes dos Estados Unidos, Europa Ocidental e do bloco soviético competindo para criar a solução perfeita de software de arquitetura para interromper os fluxos de trabalho 2D do CAD.

Os benefícios de um modelo de projeto de arquitetura vinculado a um banco de dados relacional provaram ser incrivelmente valiosos, com os empreiteiros se tornando os principais impulsionadores da tecnologia BIM pela primeira vez em 2012.

  

O que exatamente é o BIM?

 O software BIM deve ser capaz de representar as propriedades físicas e intrínsecas de um edifício como um modelo orientado a objetos vinculado a um banco de dados. Além disso, a maioria dos softwares BIM agora possui mecanismos de renderização, uma taxonomia específica de recurso otimizada e um ambiente de programação para criar componentes de modelo. O usuário pode visualizar e interagir com o modelo em vistas tridimensionais, bem como em planos ortográficos bidimensionais, seções e vistas de elevação do modelo. À medida que o modelo é desenvolvido, todos os outros desenhos do projeto serão ajustados de forma correspondente. Um Modelo de Informações de Construção pode ser projetado em um software que não seja estritamente “paramétrico” e onde todas as informações e geometrias sejam explicitamente definidas, mas isso seria complicado.

Um modelador de construção paramétrico permitirá ao usuário criar restrições, como a altura de um nível horizontal, que pode ser vinculado à altura de um conjunto especificado de paredes e ajustado parametricamente, criando um modelo de banco de dados dinâmico vinculado à geometria. Esse desenvolvimento atendeu a uma necessidade no setor de arquitetura de poder alterar desenhos em várias escalas e entre folhas de desenho fragmentadas. A quantidade de horas necessárias para a produção de desenhos diminuiu constantemente com o tempo, com a tendência geral do trabalho não agrícola nos Estados Unidos desde 1964. A melhoria da produtividade aumentou em conjunto com a tecnologia de computador que automatizou tarefas tediosas em todas as disciplinas. Embora alguns dos primeiros programas de representação arquitetônica usassem uma metáfora BIM, as limitações de potência do computador e as interfaces de usuário desajeitadas para plataformas BIM contribuíram para o crescimento de programas bidimensionais de desenho de linhas, como AutoCAD e Bentley Microstation.

  

O Começo

Os fundamentos conceituais do sistema BIM remontam aos primeiros dias da computação. Já em 1962, Douglas C. Englebart nos dá uma visão estranha do futuro arquiteto em seu artigo Augmenting Human Intellect.

 

o arquiteto começa a inserir uma série de especificações e dados – um piso de seis polegadas, paredes de concreto de doze polegadas com um metro e meio de altura dentro da escavação e assim por diante. Quando ele termina, a cena revisada aparece na tela. Uma estrutura está tomando forma. Ele a examina, ajusta … Essas listas se transformam em uma estrutura interligada cada vez mais detalhada, que representa o pensamento de amadurecimento por trás do design real.

 

Englebart sugere o projeto baseado em objeto, manipulação paramétrica e um banco de dados relacional; sonhos que se tornariam realidade vários anos depois. Há uma longa lista de pesquisadores de design cuja influência é considerável, incluindo Herbert Simon, Nicholas Negroponte e Ian McHarg, que estavam desenvolvendo uma trilha paralela com os Sistemas de Informação Geográfica (SIG). O trabalho de Christopher Alexander certamente teria tido um impacto, pois influenciou uma escola primitiva de cientistas da computação de programação orientada a objetos com Notas sobre a síntese da forma. Por mais ponderados e robustos que fossem esses sistemas, as estruturas conceituais não poderiam ser realizadas sem uma interface gráfica através da qual interagir com esse Modelo de Construção.

 

Visualizando o modelo

Desde as raízes da interface gráfica do SAGE e do programa Sketchpad de Ivan Sutherland em 1963, programas de modelagem sólidos começaram a aparecer com base nos desenvolvimentos na representação computacional da geometria. Os dois principais métodos de exibição e registro de informações de formas que começaram a aparecer nas décadas de 1970 e 1980 foram a geometria sólida construtiva (CSG) e a representação de contorno (brep). O sistema CSG usa uma série de formas primitivas que podem ser sólidas ou vazias, para que as formas possam combinar e interceptar, subtrair ou combinar para criar a aparência de formas mais complexas. Esse desenvolvimento é especialmente importante na representação da arquitetura, pois penetrações e subtrações são procedimentos comuns no design (janelas, portas).

O processo de design requer uma conexão visceral com a mídia em que o designer está trabalhando. Isso representou outro desafio, já que os arquitetos exigiram uma maneira de dizer ao computador o que fazer que fosse menos entediante do que os cartões perfurados usados ​​nos primeiros computadores. O desenvolvimento de canetas leves, monitores montados na cabeça e várias engenhocas nos primeiros dias da interação homem-computador (HCI) está bem documentado em outros lugares. Uma história rigorosa da HCI do ponto de vista arquitetônico pode ser encontrada no livro de Nicholas DeMonchaux, Spacesuit: Fashioning Apollo. O texto esculpe uma narrativa dos precursores da tecnologia BIM e CAD à medida que foram entrelaçados na corrida espacial e na Guerra Fria.

 

Design de construção de banco de dados

Ver edifícios através das lentes do banco de dados contribuiu para a decomposição da arquitetura em seus componentes constituintes, exigindo uma taxonomia literal das partes constituintes dos edifícios. Um dos primeiros projetos a criar um banco de dados de construção com sucesso foi o BDS (Building Description System), que foi o primeiro software a descrever elementos individuais da biblioteca que podem ser recuperados e adicionados a um modelo. Este programa usa uma interface gráfica do usuário, visualizações ortográficas e em perspectiva e um banco de dados classificável que permite ao usuário recuperar informações categoricamente por atributos, incluindo tipo de material e fornecedor. O projeto foi desenhado por Charles Eastman, que foi treinado como arquiteto em Berkeley e passou a trabalhar em ciência da computação na Carnegie Melon Uniersity. Eastman continua como especialista em tecnologia BIM e professor na Georgia Tech School of Architecture.

Eastman afirma que os desenhos para construção são ineficientes e causam redundâncias de um objeto que é representado em várias escalas. Ele também critica os desenhos impressos por sua tendência a deteriorar-se ao longo do tempo e não representa o edifício à medida que as reformas ocorrem e os desenhos não são atualizados. Em um momento de profecia, a noção de revisão automatizada de modelos surge para “verificar a regularidade do projeto” em um artigo de 1974.

Eastman concluiu que o BDS reduziria o custo do projeto por meio de “eficiências de desenho e análise” em mais de cinquenta por cento. O projeto de Eastman foi financiado pela DARPA, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada e foi escrito antes da era dos computadores pessoais, em um computador PDP-10. Muito poucos arquitetos conseguiram trabalhar no sistema BDS e não está claro se algum projeto foi realizado usando o software. O BDS foi um experimento que identificou alguns dos problemas mais fundamentais a serem enfrentados no projeto arquitetônico nos próximos cinquenta anos. O próximo projeto da Eastman, GLIDE (Graphical Language for Interactive Design), criado em 1977 na CMU, exibiu a maioria das características de uma moderna plataforma BIM .

No início dos anos 80, havia vários sistemas desenvolvidos na Inglaterra que ganharam força e foram aplicados a projetos construídos. Estes incluem GDS, EdCAAD, Cedar, RUCAPS, Sonata e Reflex. O sistema RUCAPS, desenvolvido pela GMW Computers em 1986, foi o primeiro programa a usar o conceito de fases temporais dos processos de construção e foi usado para auxiliar na construção em fases do Terminal três do aeroporto de Heathrow (Laiserin – History of BIM). A fundação do Centro de Engenharia de Instalações Integradas (CIFE) em Stanford, em 1988, por Paul Teicholz, marca outro marco no desenvolvimento do BIM, pois criou uma fonte de estudantes de doutorado e colaborações do setor para promover o desenvolvimento de modelos de construção ‘quadridimensionais’ com atributos de tempo para construção. Isso marca um ponto importante em que duas tendências no desenvolvimento da tecnologia BIM se dividirão e se desenvolverão nas próximas duas décadas. Por um lado, o desenvolvimento de ferramentas especializadas para várias disciplinas para atender à indústria da construção e melhorar a eficiência na construção. Por outro lado, está o tratamento do modelo BIM como um protótipo que pode ser testado e simulado com base nos critérios de desempenho.

Um exemplo posterior, mas proeminente, de uma ferramenta de simulação que deu feedback e soluções “sugeridas” com base em um modelo é o Building Design Advisor, desenvolvido no Lawrence Berkeley National Lab a partir de 1993. Este software utiliza um modelo de objeto de um edifício e seu contexto para realizar simulações. Este programa foi um dos primeiros a integrar análises e simulações gráficas para fornecer informações sobre o desempenho do projeto, dadas condições alternativas em relação à orientação, geometria, propriedades do material e sistemas de construção. O programa também inclui assistentes básicos de otimização para tomar decisões com base em vários critérios armazenados em conjuntos chamados “Soluções”.

 

“A entrada de dados à esquerda gera as escadas à direita que podem ser ajustadas parametricamente. O GLIDE de Charles Eastman foi um dos primeiros programas a incorporar a maioria dos principais recursos presentes no software BIM atualmente.” Imagem via artigo de Charles Eastman “GLIDE”.

 

Edifício virtual

Enquanto os desenvolvimentos aconteciam rapidamente nos Estados Unidos, o bloco soviético tinha dois gênios da programação que acabariam definindo o mercado BIM como é conhecido hoje. Leonid Raiz e Gábor Bojár seriam o co-fundador e fundador do Revit e ArchiCAD. O ArchiCAD foi desenvolvido em 1982 em Budapeste, Hungria, por Gábor Bojár, um físico que se rebelou contra o governo comunista e abriu uma empresa privada. Gábor escreveu as linhas de código iniciais penhorando as jóias de sua esposa e contrabandeando a Apple Computers através da Cortina de Ferro (História). Utilizando tecnologia semelhante ao Sistema de Descrição de Edifícios, o software Radar CH foi lançado em 1984 para o Sistema Operacional Apple Lisa. Isso mais tarde se tornou o ArchiCAD, o que torna o ArchiCAD o primeiro software BIM que foi disponibilizado em um computador pessoal.

O software demorou a iniciar, pois Bojár teve que enfrentar um clima de negócios hostil e as limitações do software de computador pessoal; portanto, o ArchiCAD  não foi usado em projetos de larga escala até muito mais tarde. O ArchiCAD  obteve ganhos substanciais na base de usuários entre 2007 e 2011, principalmente como uma ferramenta para o desenvolvimento de projetos residenciais e comerciais pequenos na Europa. As melhorias recentes fizeram do ArchiCAD  um participante importante no mercado, apesar de questões fundamentais, como a falta de um componente de fase e um ambiente de programação complicado (mas flexível) para os componentes de sua família usando GDL (Geometric Description Language). Atualmente, Graphsoft afirma que mais de 1.000.000 projetos em todo o mundo foram projetados usando o ArchiCAD .

Pouco tempo depois que a Graphisoft começou a vender os primeiros assentos da Radar CH, a Parametric Technology Corporation (PTC) foi fundada em 1985 e lançou a primeira versão do Pro / ENGINEER em 1988. Este é um programa CAD mecânico que utiliza uma modelagem paramétrica baseada em restrições. motor. Equipados com o conhecimento de trabalhar no Pro / ENGINEER, Irwin Jungreis e Leonid Raiz se separaram da PTC e fundaram sua própria empresa de software chamada Charles River Software em Cambridge, MA.

Os dois queriam criar uma versão arquitetônica do software que pudesse lidar com projetos mais complexos que o ArchiCAD. Eles contrataram David Conant como seu primeiro funcionário, que é um arquiteto treinado e projetou a interface inicial que durou nove lançamentos. Em 2000, a empresa havia desenvolvido um programa chamado ‘Revit’, uma palavra inventada que implica implicar revisão e velocidade, que foi escrita em C ++ e utilizava um mecanismo de mudança paramétrica, possibilitado por meio de programação orientada a objetos. Em 2002, a Autodesk comprou a empresa e começou a promover fortemente o software em concorrência com seu próprio software baseado em objetos ‘Architectural Desktop’.

O Revit revolucionou o mundo da Modelagem de Informações da Construção (BIM), criando uma plataforma que utilizava um ambiente de programação visual para criar famílias paramétricas e permitindo que um atributo de tempo fosse adicionado a um componente para permitir que uma ‘quarta dimensão’ de tempo fosse associada à construção. modelo. Isso permite que os contratados gerem cronogramas de construção com base nos modelos BIMe simulem o processo de construção. Um dos primeiros projetos a usar o Revit para o planejamento de design e construção foi o projeto Freedom Tower em Manhattan. Esse projeto foi concluído em uma série de modelos BIMseparados, mas vinculados, vinculados a cronogramas para fornecer estimativa de custos em tempo real e quantidades de material. Embora o cronograma de construção da Freedom Tower tenha sido repleto de questões políticas, melhorias na coordenação e eficiência no canteiro de obras catalisaram o desenvolvimento de software integrado que poderia ser usado para visualizar e interagir com modelos de arquitetos, engenheiros e empreiteiros em sobreposição simultaneamente.

 

“Esta captura de tela do Radar CH (mais tarde ArchiCAD) mostra até que ponto os recursos de modelagem BIM foram desenvolvidos em 1984, a primeira grande versão do BIM em um computador pessoal.” Imagem via Graphisoft

 

Rumo a uma arquitetura colaborativa

Houve uma tendência para a composição de arquivos de arquitetura com os engenheiros que criam os sistemas para suportá-los, que se tornou mais prevalente nos últimos sete anos, à medida que a Autodesk lançou versões do Revit especificamente para engenheiros estruturais e mecânicos. Esse aumento da colaboração teve impactos no setor maior, incluindo um afastamento dos contratos de design-lance-construção para a entrega integrada do projeto, onde muitas disciplinas normalmente trabalham em um conjunto de modelos BIM mutuamente acessíveis que são atualizados em graus variados de frequência. Um arquivo central pega um objeto e aplica um atributo de propriedade para que um usuário que esteja trabalhando em um determinado projeto possa visualizar todos os objetos, mas possa alterar apenas aqueles que foram retirados de um ‘workset’. Esse recurso lançado no Revit 6 em 2004, permite que grandes equipes de arquitetos e engenheiros trabalhem em um modelo integrado, uma forma de software colaborativo. Atualmente, existem várias empresas trabalhando para a visualização de modelos BIM em campo usando realidade aumentada.

Uma ampla variedade de programas usados por arquitetos e engenheiros dificulta a colaboração. Diferentes formatos de arquivo perdem fidelidade à medida que se movem pelas plataformas, especialmente modelos BIM, pois as informações são hierárquicas e específicas. Para combater essa ineficiência, o formato de arquivo International Foundation Class (IFC) foi desenvolvido em 1995 e continuou a se adaptar para permitir a troca de dados de um programa BIM para outro. Esse esforço foi aumentado pelo desenvolvimento de um software de visualização como o Navisworks, que foi desenvolvido exclusivamente para coordenar os diferentes formatos de arquivo. O Navisworks permite a coleta de dados, simulação de construção e detecção de conflitos e é usado pela maioria dos contratados importantes nos EUA atualmente.

Seguindo os passos do Building Design Advisor, programas de simulação como Ecotect, Energy Plus, IES e Green Building Studio permitem que o modelo BIM seja importado diretamente e os resultados sejam coletados a partir de simulações. Em alguns casos, existem simulações criadas diretamente no software base, esse método de visualização para iteração de design foi introduzido no Vasari da Autodesk, um programa beta independente, semelhante ao Revit Conceptual Modeling Environment, no qual os estudos solares e os níveis de insolação podem ser calculados usando dados climáticos semelhantes ao pacote Ecotect. A Autodesk, através do crescimento e aquisição de uma ampla variedade de softwares relacionados ao BIM contribuiu para a expansão do que é possível a partir da análise de um modelo. No final de novembro de 2012, o desenvolvimento do formit, um aplicativo que permite que o início conceitual de um modelo BIM seja iniciado em um dispositivo móvel é um salto para a empresa.

 

Prática Contemporânea e Design Acadêmicos

Alguns adotaram uma postura negativa em relação ao BIM e aos paramétricos, pois assumem grande parte do processo de design e limitam qualquer trabalho produzido pelo usuário referente ao conhecimento do programa. Isso pode permitir que um designer iniciante, que aprendeu a executar comandos básicos, se torne um produtor incrivelmente prolífico, enquanto um arquiteto altamente educado e experiente pode ser prejudicado pela inexperiência com uma interface de programas ou conceitos subjacentes. Isso cria um potencial para uma quebra de linha geracional que se torna mais severa à medida que uma nova tecnologia ganha paridade de mercado.

Algumas plataformas BIM que possuem uma pequena participação de mercado, mas causaram grandes impactos no mundo do design, como o Generative Components (GC), desenvolvido pela Bentley Systems em 2003. O sistema GC está focado na flexibilidade paramétrica e na geometria de escultura e suporta superfícies NURBS. A interface depende de um ambiente de script baseado em nó semelhante ao Grasshopper para gerar formulários. O Digital Project é um programa semelhante desenvolvido pela Gehry Technologies por volta de 2006, com base no CATIA, um programa de design (e um dos primeiros programas de CAD) desenvolvido como projeto interno pela Dessault systems, fabricante francesa de aviões. Essas duas plataformas geraram uma espécie de revolução no design, pois o poder de iterar e transformar resultou em formas arquitetônicas especialmente complexas e provocativas.

Patrick Schumacher cunhou o movimento de modelos de construção paramétricos na arquitetura, especificamente aqueles que permitem superfícies NURBS e ambientes de script como “parametricismo” em seu “Manifesto Parametrista” de 2008.

““O estágio atual de avanço dentro do parametrismo se relaciona tanto ao avanço contínuo das tecnologias de design computacional como é devido à realização do designer das únicas oportunidades formais e organizacionais oferecidas. O parametrismo só pode existir por meio de técnicas paramétricas sofisticadas. Finalmente, técnicas de design computacionalmente avançadas, como scripts (em scripts Mel ou Rhino) e modelagem paramétrica (com ferramentas como GC ou DP) estão se tornando uma realidade difundida. Hoje é impossível competir na cena avant-garde contemporânea sem dominar essas técnicas.”

 Como essas técnicas se tornaram cada vez mais complexas, tornou-se um componente das escolas de arquitetura que é especificado para treinamento em software específico. Um aluno com conhecimento de apenas um tipo de plataforma de software pode muito bem ser treinado para projetar de acordo com os vieses dos programas que estão usando para representar suas ideias. O software executa tarefas úteis dividindo um procedimento em um conjunto de ações que foram explicitamente projetadas por um programador. O programador tem uma ideia do que é senso comum (Sack 14) e simula um fluxo de trabalho usando as ferramentas disponíveis para criar um objetivo idealizado. No caso de ferramentas BIM, o edifício é representado como componentes, incluindo paredes, telhados, pisos, janelas, colunas, etc. Esses componentes têm regras ou restrições predefinidas que os ajudam a executar suas respectivas tarefas.

As plataformas BIM normalmente representam paredes como objetos com camadas; essas camadas são definidas em termos de profundidade e altura de uma parede e são extrudadas ao longo do comprimento de uma linha. O programa tem a capacidade de calcular o volume de material contido no conjunto da parede e criar seções e detalhes da parede facilmente. Esse tipo de fluxo de trabalho é baseado no estoque existente de construção e nos padrões comuns da indústria e, portanto, um projeto produzido em uma plataforma BIM que enfatiza essas ferramentas provavelmente reforçará os paradigmas existentes, em vez de desenvolver novos. Além disso, os programadores que trabalharam nas primeiras plataformas BIM geralmente não tinham experiência em arquitetura, mas empregavam arquitetos / programadores híbridos que contribuíam para o desenvolvimento dos programas. Uma exceção notável que encontrei foi o trabalho de Charles Eastman, que recebeu um Mestrado em Arquitetura de Berkeley antes de trabalhar no Sistema de Descrição de Edifícios. As raízes das principais plataformas BIM atualmente em uso foram desenvolvidas por programadores com a entrada periférica de programadores / arquitetos híbridos e uma base global de usuários que contribui para o desenvolvimento do software por meio de ‘listas de desejos’ ou fóruns on-line onde as queixas podem ser exibidas sobre um fluxo de trabalho do produto. As queixas geralmente resultam em novos recursos e se baseiam na interface existente.

Embora o conceito geral e a tecnologia por trás do BIM estejam se aproximando de seu trigésimo aniversário, o setor apenas começou a perceber os benefícios potenciais dos Modelos de Informações da Construção. Quando chegamos a um ponto em que a maioria dos edifícios está sendo criada digitalmente, um mercado de construção existente onde crescerá a compra e venda local de materiais de construção e componentes estruturais. As práticas de design sustentável reforçam uma atitude de design para desmontagem e um mercado dessas peças é essencial. Tendências em interação com computador humano, realidade aumentada, computação em nuvem, design generativo e design e construção virtual continuam a influenciar rapidamente o desenvolvimento do BIM. Olhando para o passado, é mais fácil perceber que o momento atual é um momento emocionante para designers e programadores nesta indústria em evolução.

 

Referencias
Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston – The BIM Handbook
Malek S. – CAD/BIM Timeline
Charles Eastman – What is BIM?
Various at AUGI – The Origins of Revit
Lachmi Khemlani – AEC Bytes / Revit 6
Marian Bozdoc – The History of CAD
Jeremy Tammik – The History of Revit and its API

 

Disponível em: www.archdaily.com/302490. Acesso em: 31/10/2019.

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