ستخدام نظم معلومات البناء في إعداد الخطط الزمنية لمشروعات التشييد

ستخدام نظم معلومات البناء في إعداد الخطط الزمنية لمشروعات التشييد

Applying Building Information Modeling (BIM) in Preparation of Time Schedules of Construction Projects

المهندس/ محمد محمد سيد عبد الله

INLINE_DRAWING: InlineDrawingINLINE_DRAWING: InlineDrawing

INLINE_DRAWING: InlineDrawingINLINE_DRAWING: InlineDrawingINLINE_DRAWING: InlineDrawing

يواجه قطاع الهندسة والعمارة والتشييد AEC (Architecture, Engineering and Construction) انخفاض ملحوظ في معدلات الأداء والإنتاجية في مرحلة التشييد خلال العقود القليلة الماضية إذا ما تم مقارنته بباقي الصناعات. غالباً ما تواجه المشاريع درجة عالية من الغموض ونتيجة لذلك، فإن قيود (محددات) الجودة ونطاق المشروع والزمن والتكلفة في خطر مستمر من حيث عدم الوفاء بها أو تنفيذها. من ناحية، هناك العديد من العوامل التي تسبب هذا الاضمحلال بالنسبة للصناعات الأخرى، وعليها القيام بالنموذج التنظيمي وإدارة المعلومات. الاستخدام المنخفض لتكنولوجيا الاتصالات والمعلومات ICT (Information and Communication Technologies)، الميل نحو نقل المخاطر بدلاً من تقاسمها بين أصحاب المصلحة في المشروع وهيمنة أساليب التعاقد الغير فعالة تعتبر من بعض هذه العوامل. من ناحية أخري، تحاول بعض المفاهيم الناشئة حديثاً وضع حد لهذا الوضع، مثل فلسفة البناء السلس Lean Construction، التسليم المتكامل للمشروع ‘Integrated Project Delivery’ (IPD، ونمذجة معلومات البناء ‘Building Information Modeling (BIM) كمنهجيات للعمل. تكامل تكنولوجيا ال BIM مع تكنولوجيا 4D وهي عبارة عن (3D + Time) لإدارة الوقت بشكل أفضل هو جوهر التقرير الحالي. بعد تحليل متطلباتهم النظرية، تم تقييم الإمكانيات المختلفة لأدوات 4D BIM بالإضافة الي متطلبات سير العمل، مع إيلاء اهتمام خاص للفرص والقيود. سير العمل في الجزء العملي تم اكتماله باستخدام البرامج التالية: Autodesk Revit and Autodesk Navisworks and Microsoft Office Project. هذه الأدوات، والتي تسمح بتطبيق منهجية نمذجة معلومات البناء BIM، اتضح انها مفيدة جداً لتلبية وتسهيل العديد من وظائف إدارة المشاريع، في كلاً من مرحلة التخطيط والبناء. علاوة على ذلك، فهي تعتبر منصة مثالية لبيئة عمل تعاونية وشفافة. الفرصة لتصور ومحاكاة عملية البناء هي المفتاح لتقليل والحد من مخاطر المشاريع المذكورة في الأعلى. ومع ذلك، تشير التجربة الي ان النجاح في تحسين الإنتاجية لا يعتمد فقط على استخدام تكنولوجيا الاتصالات والمعلومات، لأن معالجتهم الخاطئة يمكن أن تؤدي الي نتائج عكسية. وفي الوقت نفسه، مقاومة التغيير تمثل حاجزاً يقف عائقاً امام تبني أي منهجية جديدة. هذا هو السبب في أنه من المهم حقاً فهم الإطار الذي يجب ان تنفذ فيه جميع هذه الأدوات، وذلك لأن مجموعة الأفكار المدمجة من قبل جميع هذه المفاهيم يمكن ان تكون ضرورية. في النهاية، كلهم يتجهون نحو هدف مشترك وهو: تحسين قطاع التشييد والبناء.

هذا التقرير هو نتيجة لرسالة الماجستير الهندسي لإكمال الدراسة في هندسة التشييد من جامعة حلوان. يأتي الاهتمام لدراسة هذا الموضوع من أواخر عام 2014 عندما سمعت عن نمذجة معلومات البناء BIM لأول مرة في المملكة العربية السعودية، واثناء العمل في مشروع توسعة المسجد النبوي الشريف. لقد أدركت من البداية أن هناك شيئاً كبيراً يشارك في هذه المنهجية وأنه قد يتضمن تغييرات مهمة في قطاع التشييد، لذا بدأت في استكشاف منصة برنامجي Revit and Navisworks بنفسي. وقد ساعدت قاعدة البيانات الواسعة على شبكة الأنترنت الحصول على تدريب جيد علي استخدام كلاً من البرنامجين وكذلك الأشخاص الذين كنت اتواصل معهم على فهم منهجية BIM في قطاع التشييد. بهذا البحث، أريد المساهمة في العمل المستقبلي من اجل تبني منهجية عمل BIM في الوطن العربي من اجل إدارة أفضل للمعلومات خلال عملية التشييد والبناء وكذلك الإضافة القَيمة لأنشطتها.

وصف مشكلة البحث

يمثل التخطيط في مشاريع التشييد تحدياً كبيراً للأنشطة الاساسية في تنفيذ وادارة مشاريع التشييد. التخطيط الفعال هو أحد اهم جوانب بناء المشروع حيث يتأثر بها نجاح المشروع. مجموعة واسعة من منهجيات التخطيط بحثت ذلك اثناء التنفيذ ولكنهم ليسوا مؤهلين بما يكفي لإرضاء رغبة أطراف البناء وما زال هناك تفاوت هائل اثناء التنفيذ.

يتم إنشاء خطط البناء عادة بجهاز حاسب آلي من خلال رسومات ثنائية الأبعاد من مدة زمنية طويلة مع غياب الخصائص المكانية للبناء الفعلي. طريقة المسار الحرج Critical Path Method(CPM) هي الاكثر استخداما في جدولة عملية التشييد هذه الايام. حيث يقوم مخططي المشاريع بتقسيم عددا من الانشطة الصغيرة. كل الأنشطة تكون عبارة عن مخطط شبكي يمثل الجدول الزمنى المقترح للمشروع. طريقة الجدولة بنظام (CPM) ساعدت مخططي المشاريع في بناء المهام بكفاءة، ولكن العيب في طريقة (CPM) هي إمكانية تطور وتصحيح بدائل التسلسل للأنشطة. هذه العملية تعتمد عادة على كيفية تحديد حالات التأخير والاولويات التي ستعتمد على الخبرة ومدي استيعاب مخطط المشاريع لتلك الحالات.

الصعوبة الأخرى في استخدام طريقة (CPM) هي التخطيط لمرحلة التشييد حيث ترتبط بالتشكيل المكاني للمشروع. التشكيل المكاني لكل مشروع تشييد فريد من نوعه حيث انه يشكل الاساس لكمية كبيرة جداً من القرارات التخطيطية.

يفشل الجدول الزمني الناتج من طريقة ال (CPM) في تقديم معلومات كافية بشأن التشكيل المكاني والتعقيدات لمكونات المشروع.

هذا يعنى ان المستخدم عليه ان ينظر الى الرسومات ثنائية الأبعاد ويربط بينها وبين مكونات المبنى والانشطة ذات الصلة من جدول (CPM) لتحديد الجوانب المكانية للمشروع. التحليل المفصل لجداول ال (CPM) بالاقتران مع الرسومات ثنائية الأبعاد قد تؤدى الى عملية معقدة، مما يحد من امكانية تحديد المشاكل والاخطاء والفرص.

تفسيرات متضاربة حول الجدول الزمنى يمكن ان يفسرها مختلف اعضاء المشروع عند عرض الرسومات ثنائية الأبعاد والجداول الناتجة من طريقة (CPM). وهذا بدوره قد يؤدى الى الاتصال غير الفعال بين مختلف المشاركين في المشروع.

وجنبا الى جنب مع تصاميم بناء العديد من شركات البناء بناء نماذج ثلاثية الابعاد بمساعدة تطبيقات الكمبيوتر (CAD). التطبيقات المستخدمة على نطاق واسع في مشاريع التشييد. على الرغم من ان هذه النماذج ثلاثية الابعاد لا تستطيع عرض الوضع الدقيق للمشروع في وقت محدد ولكن تستطيع فقط ان تقدم صور ثابتة للمشروع. تكامل البيانات بين الجداول الزمنية والنماذج ثلاثية الابعاد والمعلومات الاخرى غير موجود. بدون عرض التقدم المستهدف في عملية الانشاء في موقع البناء مع مرور الوقت، سيعتمد المخططون كثيرا على خبرتهم وخيالهم والحكم حيث يرون البيانات من المستندات الورقية ووضع انسب اسلوب وتصور لعميلة البناء، ويتلقون الاستفادة الادنى من الكمبيوتر.

كل هذه الظروف قد تؤثر على اداء مشاريع التشييد تأثيرا سيئاً. صناعة البناء بحاجة الى النظر في استخدام التكنولوجيا لتحسين اساليب العمل والكفاءات بهدف بناء صناعة تشييد أكثر جاذبية للمستثمرين الاجانب.

أهمية وغرض البحث

الهدف الرئيسي من هذا البحث التطبيقي هو تقديم- لفرق الإدارة- طريقة عملية بديلة للتخطيط وايضاً بديلة عن منهجيات التخطيط الموجودة حالياً، وكذلك تقييم تطبيقات أنظمة نمذجة معلومات البناء رباعية الابعاد بفوائدها المحتملة التي تمكننا من عرض وظائف إدارة المشروعات.

اولاً: من المتوقع ان تتحقق متطلبات النظرية العامة التي يجب ان تستوفيها تطبيقات أنظمة نمذجة معلومات البناء رباعية الابعاد.

ثانياً: عن طريق اختيار بعض الوسائل المتاحة التي تسمح ببيئة مناسبة لأنظمة النمذجة رباعية الابعاد، وتحليل ما إذا كانت هذه الوسائل المحددة أنجزت فعلاً الخطوط العريضة للاحتياجات التي يجب إنجازها أم لا.

بغض النظر عن هذا الهدف الرئيسي هناك اهداف اخري لا تقل أهمية.

هذه بعض المسائل البحثية التي تهدف هذه الدراسة للإجابة عنها في النهاية:

ما هي المشاكل التي تواجه صناعة التشييد؟
ما هي المفاهيم الحديثة والمبتكرة التي قد تساعد على حل هذه المشاكل؟
ما هي منهجية أنظمة نمذجة معلومات البناء وما هي تقنية النمذجة رباعية الأبعاد؟
هل من الممكن محاكاة عملية البناء قبل الذهاب إلى الموقع؟ إذا كانت الإجابة بنعم، إلى أي مدي يمكن استخدام الأدوات المختارة لهذا الغرض؟
كيف يمكن ان تساعد أنظمة نمذجة معلومات البناء رباعية الابعاد في مهام ووظائف إدارة المشروعات؟

التخطيط رباعي الأبعاد 4D Planning

الجدول الزمني رباعي الابعاد عبارة عن نموذج (CAD) ثلاثي الابعاد مرفقاً بالبعد الرابع وهو الزمن عبر جدول زمني. مفهوم الجدولة رباعية الابعاد المعتمدة على الزمن متواجد منذ حوالي 20 عام. في بداية الأعوام الاولي تم انتاج جدول زمني رباعي الابعاد كان فيه بعض التحديات التقنية. تكمن هذه التحديات في تطوير نماذج ثلاثية الابعاد من رسومات (CAD) ثنائية الابعاد وايضاً ربط عناصر ال (CAD) بجدول زمني حقيقي. التطور التكنولوجي يدفع الآن صناعة عناصرCAD)) قياسية ثلاثية الابعاد. بعض البرامج تسهل ربط مخرجات الجداول الزمنية من بعض البرامج القياسية المستخدمة مثل (Primavera) أو (Ms. Project) مع عناصر ال CAD)) لإنتاج جدول زمني- رباعي الابعاد – فعال. تتيح النمذجة رباعية الابعاد عملية المحاكاة وتقييم الجدول الزمني المخطط له.

تجميع العناصر في نموذج المبني يجب ان يتم وفقاً لمراحل التشييد وربطه بالأنشطة المرتبطة بها في الجدول الزمني. على سبيل المثال، إذا كانت هناك بلاطة خرسانية سوف يتم صبها على ثلاث مراحل، إذاً نموذج البلاطة يجب ان يتم تقسيمه الي ثلاث أجزاء وهكذا يسهل تخطيط تتابع الأنشطة بطريقة فعالة يسهل عرضها بالإضافة الي الأنشطة المؤقتة والهياكل مثل الشدّات والابراج الونشية يجب ان يتم اضافتها في نموذج المبني. معرفة وإدراك المقاول مهمة جداً في حالة إنشاء نموذج رباعي الابعاد في مرحلة التخطيط. إذا تم انشاء النموذج في مرحلة تصميم المبني، فإن المقاول يستطيع ابداء آراءه المهمة والقيمة بخصوص المبني وطريقة إنشاءه وتقدير لتكلفة الانشاء وتسلسل الأنشطة. وتعتبر المحاكاة رباعية الابعاد في عملية التخطيط وسيلة اتصال جيدة جداً لتحديد الاختناقات المحتمل حدوثها وايضاً وسيلة لتحسين التعاون المثمر بين مختلف فرق المشروع.

استخدام تكنولوجيا البعد الرابع في مشاريع التشييد

في وقت تمثيل المبني، عادة ما تقدم أدوات التصميم التقليدية صورتها المكتملة والنهائية دون الانتباه او الاخذ في الاعتبار تغيرها مع مرور الوقت. نتيجة لذلك، أحد القيود الرئيسية لأي نموذج ثلاثي الأبعاد هو عدم قابليته لعرض الوضع الدقيق لمدى تقدم البناء. ومع ذلك يطلب المخططين رؤية ديناميكية أكثر لتسلسل الأنشطة أثناء عملية التشييد لكي يكونوا قادرين على تصور المراحل المتوسطة اثناء تلك العملية.

وبصرف النظر عن ذلك، فأن الأدوات التقليدية المستخدمة في التخطيط مثل المخططات والرسومات البيانية لا تساعد على تسهيل عملية تصور مرحلة التشييد لأنها لا تعرض الميزات المكانية وتتطلب مستوي عالي من الأفكار التجريدية والغامضة لتكوين عرض ذهني واضح ومحدد. على الرغم من أن الخبرة عامل مهم جداً في عملية التخطيط، هناك حاجة ملحة للحد من المخاطر من خلال ترك مساحة اقل للارتجال وبالتالي تقليل احتمالية عدم كفاية التفسيرات.

ظهرت تقنية التخطيط رباعي الأبعاد لمعالجة جميع المشاكل المذكورة سابقاً وقيادة النماذج الثابتة نحو سياق أكثر ديناميكية من خلال ادخال متغير الوقت للنموذج الزمن + 3D.

لدي النماذج رباعية الأبعاد استخدامات عدة طوال دورة حياة المشروع وتوفر الفرص في مراحل المشروع المختلفة. يمكن تمييز أربعة مراحل مختلفة فيما يتعلق بالاستخدام المحتمل للنماذج رباعية الأبعاد لمساعدة مشاريع التشييد:

ol>

مرحلة ما قبل التصميم
مرحلة تطوير التصميم
مرحلة المناقصات
مرحلة التشييد
مرحلة ما قبل التصميم: في مراحل التصميم والصياغة المبكرة، تعد تكنولوجيا رباعية الأبعاد مفيدة لتحليل بدائل التشييد الممكنة. حيث تسمح بالمقارنة بين عدة بدائل وحلول للتداخل بين الأجزاء العامة للمبني والجدول الزمني الأساسي لمرحة التشييد مثل المساحات والطوابق والمستويات ولكن ليس في مستوي العنصر نفسه حتى الآن.
مرحلة تطوير التصميم: مع تقدم التصميم وادراج المزيد من التفاصيل، تعتبر هذه التكنولوجيا ذات قيمة لتنفيذ تحليل قابلية البناء في تلك المرحلة. في حين ان تخطيط المشاريع يحظى بأهمية واسعة، فإن النماذج رباعية الأبعاد مفيدة جداً للتحقق من إمكانية تنفيذ ذلك التخطيط وان تسلسل عملية التشييد له معني. بعيداً عن هذا، فهي ذات فائدة جيدة لمقارنة واختيار أساليب وعمليات التشييد.
مرحلة المناقصات: يمكن للمقاولين استخدام النماذج رباعية الابعاد لإيصال وتواصل مراحل التشييد المختلفة للعميل، وكذلك الطريقة التي يتم بها تشييد المبني. بالتحديد، يمكن ان تقنع العميل وأصحاب العمل حول قدرة المقاول العام في تنفيذ المشروع وايصال مخرجاته. في نفس الوقت، ذكرت إدارة الخدمات العامة الأمريكية (GSA) ان استخدام النمذجة رباعية الأبعاد في العطاءات والمناقصات تحسن العملية اثناء طلبات العروض. لتلك الأسباب، لن تعمل تقنية ال 4D فقط كأداة بيع، ولكن ايضاً لاكتساب الدقة في عملية التقديرات عن طريق فهم أفضل لعملية تسلسل التشييد.
مرحلة التشييد: خلال مرحلة التشييد، واحدة من التحديات التي تواجه المقاولين هي عملية تنسيق الصفقات او مقاولي الباطن في الموقع نفسه لتجنب تداخلات التوقفات الزمنية. هذه قدرة اخري لتقنية النمذجة رباعية الأبعاد التي بمساعدتها يمكن توفير إدارة الموقع عن طريق رؤيته. فائدة أخري لهذه المرحلة هو عن طريق المقارنات بين ما هو منفذ فعلياً في الموقع والمخطط له من قبل مرحلة التشييد واستخدام تلك المقارنات في مراقبة المشروع. وبالتالي يمكن توسيع استخدام تكنولوجيا النمذجة رباعية الأبعاد للعمل كأداة لتحسين إنتاجية الموقع من خلال تعزيز التنسيق والاتصال بين التخصصات المختلفة في المشروع والمشاركين في المشروع. يجب الاهتمام بهذه الوظائف في تلك المرحلة من المشروع حيث ان تلك المرحلة لها التأثير الأكبر في هذا البحث.

بغض النظر عن مرحلة المشروع، ليس هناك أي شك في أن هذه النماذج رباعية الأبعاد تعزز فهم المشروع أكثر، خاصة في المشاريع الكبيرة ذات التعقيد العالي. منطقياً، فإن متطلبات النموذج تختلف اختلافاً كبيراً تبعاً لغرضها. إذا كان من المقرر استخدام النموذج كأداة محاكاة لمجرد التصور الانشائي (تحسين الإخراج)، على سبيل المثال، لإظهار مراحل وتسلسل التشييد للعميل بطريقة متحركة فإن المعلومات والتخطيط والمعايير المستخدمة لمثل هذه الرسومات لن تكون ذات أهمية. ومع ذلك إذا كان سيتم استخدامها لأغراض الإدارة من قبل المقاولين ومديري المشاريع، سيكون أكثر من ذلك بكثير من أجل تلبية الاحتياجات المرنة للمخططين. هذا هو العامل الأساسي لدي نمذجة معلومات البناء (BIM) لتقدم شيء جديد. في هذا العمل يجب إعطاء المزيد من الاهتمام لفرص أدوات الإدارة في المراحل المتقدمة، حيث انها تفتقر الي مزيد من إمكانية التطبيق ويمكن زيادتها الي إمكاناتها الكاملة.

الأدوات المساعدة ووظائف النماذج رباعية الأبعاد

تصور الجدول الزمني Schedule Visualization: واحدة من أكثر الأدوات المساعدة شيوعاً للنماذج رباعية الأبعاد هي تنفيذها لعملية تصور تسلسل مراحل التشييد. كما تم تقديم ميزة إضافية للنماذج ثلاثية الأبعاد، التصور الزمني يمكن ان يسهل فهم كبير للجداول الزمنية، ليس فقط للمخططين، ولكن أيضاً لبقية الفريق وأصحاب المصلحة في المشروع. هذه الميزة تشجع التعاون بين جميع المشاركين، وتحقق درجة عالية من مستوي الشفافية والذي أثبت انه حيوي ومهم جداً. عملية تصور الجدول الزمني لا تقتصر على مرحلة التصميم فقط، ولكنه يخدم ايضاً اثناء مرحلة التشييد والبناء. يمكن تصور الجدول الزمني عن طريق لقطات أو مقاطع محاكاة. وأخيراً، الملاحة في النموذج رباعي الابعاد عن طريق المشي او الطيران هي إمكانية اخري للنماذج رباعية الأبعاد.
المحاكاة رباعية الأبعاد 4D Simulations: محاكاة عملية البناء هي طريقة بصرية لتقييم قابلية البناء والتقرب من الظروف الحقيقية في موقع التشييد قبل البدء في أعمال الموقع. وبعبارة أخري، يمكن أن تكون المحاكاة رباعية الأبعاد بمثابة نوع بروفة للبناء للحد من الغموض وتوقع مخاطر المشروع. يمكن ان ينطبقوا على المشروع كله أو على فترة زمنية معينة، على سبيل المثال: مرحلة الاعمال الانشائية. قد يكون انشاء مقطع فيديو أكثر فاعلية من اخذ لقطات من أجل وضوح أكثر يعكس ديناميكية موقع البناء فعلاً. فعلياً، يمكن تضمين الرسوم المتحركة لجعل الصور أكثر وضوحاً للجميع.
التكامل والتواصل بين المشاركين في المشروع Integration/communication of Project Participants: التقنيات رباعية الأبعاد تكون مناسبة ايضاً لاستخدامها في اجتماعات المشروع كوسيلة مثالية للتعاون. هذا وقد ذكر أن التواصل الفعال بين مختلف الصناعات والتخصصات امر حيوي خلال مرحة التشييد. في وقت التصور التقليدي لجداول البناء ليس من النادر الحصول على تفسيرات مختلفة من قبل الأعضاء المختلفة للمشروع. وبالتالي، إضافة مكون بصري الي الجدول الزمني يساعد في توضيح أي شك محتمل قدر الإمكان بالإضافة الي تحقيق تواصل وتنسيق أفضل بين المشاركين في المشروع.
صنع القرار Decision making: تنطوي عملية البناء على اتخاذ القرارات باستمرار خلال مراحل التصميم والتخطيط والتشييد للمشروع. ومع ذلك، فإن الحل ليس واضح دائماً، وفي بعض الأحيان يتم اتخاذ قرارات سريعة بشكل اعمي دون ان تكون متأكد تماماً من الخيار الأفضل والأكثر ملاءمة. النماذج رباعية الأبعاد هي وسيلة مساعدة لاتخاذ القرار من الممارسين كلما كانوا بحاجة الي صورة واضحة للموافقة او تجاهل الخيارات المختلفة. من المعروف ان تلك القرارات التي اتخذت في وقت مبكر هي التي يكون لها التأثير الأكبر على المشروع. تحليل بدائل البناء او الجدول الزمني هي بعض الأدوات المساعدة لاتخاذ القرار لهذه الأنظمة. تتفق العديد من المقالات العلمية والأوراق البحثية على حقيقة أن تقنية ال (4D) هي أداة قبل كل شيء لاتخاذ القرارات المناسبة.
إعادة التخطيط Re-planning: كما يمكن استخدامها للتخطيط، النماذج رباعية الأبعاد يمكن ان تستخدم لتغيير الجدول الزمني كلما لزم الأمر، من اجل إعادة توجيه المشروع نحو الهدف الصحيح. المرونة لتقديم هذه التغييرات أمر حيوي لكي نحصل على تدفق سلس ولا نضطر الي قضاء وقت زائد للقيام بذلك. خلاف ذلك، ان كان في كل مرة سوف يتم التغيير سوف تكون هناك حاجة كبيرة للوقت، فإن التقنيات رباعية الأبعاد لن يكون لها معني كبير. بعد كل ذلك، لا الهندسة ولا الجدول الزمني سيكون نهائي من البداية الي النهاية. وبالتالي، فإن الفكرة هي ان تكون قادر باستمرار على تغيير وتحديث النموذج حتى نهاية المشروع.
مراقبة الوقت Time monitoring: السيطرة على المهام المنجزة وكذلك المهام تحت التنفيذ هي وظيفة اخري مهمة لممارسات إدارة المشاريع. تتبع التقدم المحرز في الأنشطة المخطط لها امر حتمي لمعرفة إذا كان يتم انجاز الخطة، وفي حالة عدم وجودها، يجب اتخاذ تدابير مناسبة لمواجهة الموقف بنجاح. مقارنة ما هو مخطط ب ما هو منفذ فعلياً هي الجانب الرئيسي لمراقبة الوقت. استخدام آليات التصور مثل الألوان كأداة مؤقتة للمساعدة في مراقبة قيد الوقت بطريقة أكثر وضوحاً.
التحليل Analysis: يمكن استخدام النماذج رباعية الأبعاد لإجراء تحليل ذو طبيعة مختلفة، وجميعها ذات صلة بأنشطة إدارة المشروع. هذه هي بعض الاستخدامات البديلة لتلك التكنولوجيا:

اكتشاف النزاعات Clash Detection: يمكن أن يؤدي التسلسل الغير سليم للأنشطة الي انشاء نزاعات في الفراغ الزمني اثناء تنفيذ اعمال التشييد. هذا هو المعتاد بسبب عدم وجود محتوي مرئي للجداول الزمنية. توقع الصراعات المحتملة من شأنه تجنب المشاكل في موقع البناء، مثل أوقات الانتظار والاوقات المهدرة. توليد مساحات عمل لاستباق النزاعات في الفراغ الزمني او الاختناقات الزمنية هي وظيفة اخري يمكن اضافتها الي النماذج رباعية الأبعاد.

استخدام الموقع Site Utilization: يمكن ان تقدم النماذج رباعية الأبعاد صورة ديناميكية للمساحة المطلوبة في موقع البناء خلال مراحل التشييد المختلفة. عملية تصور موقع الموارد والمعدات والتجهيزات المؤقتة او حتى الأماكن المحتملة للمواد المكدسة المستخدمة في موقع المبني. علاوة على ذلك، يمكن توقع سلوك المعدات المتنقلة. على سبيل المثال، الاستخدام الشائع في هذا المجال هو توقع أنشطة الرافعة وذلك لتحليل قدراتهم على المناورة مسبقاً.

تخصيص الموارد Resource Allocation: لمعرفة الموارد (العمالة والمواد والمعدات) المطلوبة لكل نشاط النماذج رباعية الأبعاد يمكنها دمج الوظائف لتسهيل توزيعها الأمثل. كما تقترح الدراسات التي تحلل هذه الاحتمالات انه سوف يتم الحصول عليها عن طريق قاعدة بيانات توفر هذه المعلومات.

إدارة الصحة والسلامة Health & Safety: بما ان تدابير الصحة والسلامة جزء من أنشطة الجدول الزمني، فإن نمذجة معلومات البناء رباعية الأبعاد يمكن ان تكون مفيدة ايضاً لإدارة الصحة والسلامة. ممكن ان تتكون من دمج هذه الأنواع من العناصر والأنشطة في النموذج والمحاكاة.

الجزء العملي في الرسالة

لتطوير الجزء العملي من هذا البحث كان هناك 3 برامج حاسوب مختلفة مستخدمة وهم Autodesk Navisworks, Autodesk Revit, Microsoft Office Project

برنامج Revit هو واحد من برامج شركة Autodesk ويعتبر من منصات ال BIM المتوفرة في السوق. يجعل تنفيذ منهجية ال BIM ممكنة ولقد تم استخدام البرنامج لإنشاء نموذج BIM للجزء العملي من هذا البحث. في هذه الحالة، استخدم برنامج ال Revit كأداة تصميم لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد بسيط لتصديره لاحقاً الي برنامج ال Navisworks Manage، بما في ذلك جميع المعلومات على مستوي العنصر. على الرغم من ان برنامج ال Revit لديه تطبيق مدمج لتخطيط مرحلة التشييد بما في ذلك الزمن، فهي تعتبر طريقة معقدة وشاقة لتنظيم المراحل المختلفة ولا تخدم بشكل كامل عملية التسلسل رباعي الأبعاد. أداة المراحل “Phases tool” تسمح للمستخدم بتصور التعديلات التي تقام بمرور الوقت في مشروع معين وكذلك تعيين مراحل مختلفة لكل عنصر من عناصر النموذج، والذي يكون أمر مفيد حقاً لتخزين معلومات دورة الحياة للمبني. ومن ثم يمكن انشاء لقطات من المراحل المختلفة التي مر بها المبني. ومع ذلك، بسبب وجود أداة قوية مثل برنامج Navisworks للمحاكاة رباعية الأبعاد، والتي تعد أداة قوية جداً لتأدية هذ الغرض، هذا الخيار لا يهدف الي المزيد من التحقيق.
برنامج Microsoft® Office Project 2010 هو برنامج إدارة مشروعات لتطبيق مرحلة التخطيط في مشاريع التشييد، وقد تم استخدامه لإكمال الجدول الزمني وتحديد الأنشطة ومدتها وتسلسل العلاقات وعلاقتها ببعضها. تم استيراد الجدول النهائي لبرنامج Navisworks من أجل انشاء نموذج رباعي الابعاد.
برنامج Autodesk Navisworks Manage 2013 توفر مجموعة منتجات Autodesk Navisworks ثلاثة إصدارات مختلفة، كل منهم يحتوي على ميزات أكثر او اقل وهم: (1) Autodesk Navisworks Freedom (2) Autodesk Navisworks Simulate (3) Autodesk Navisworks Manage وهذه النسخة الأخيرة هي التي تستخدم لتنفيذ الجزء العملي نظراً لأنه يتضمن كل الميزات، على الرغم من ان نسخة المحاكاة ستكون كافية لأغراض ال 4D BIM. يعد برنامج Autodesk Navisworks Manage أداة لمراجعة تصميم أنظمة BIM مع إمكانات ال 4D BIM وذلك بفضل تكامل وظيفة “Timeliner”. لديها وظائف مفيدة غيرها، مثل اكتشاف التداخلات والاشتباكات من اجل تنسيق المشروع (Clash Detection). لم يكن من المتخيل ان يوفر برنامج ال Navisworks الفرصة للتعديل على نموذج ما، لكنه بالأحرى أداة للمراجعة والتنسيق والمحاكاة. لا توجد أي من الإجراءات يمكنها التعديل على الملف الأصلي في Navisworks او حتى بيانات النموذج الواردة فيه. وظيفة ال Timeliner ستكون الأكثر استخداماً في البرنامج. فهي لديها تطبيق مدمج لبناء الجداول الزمنية وذلك لإدارة المهام، على الرغم من أنه سوف نستخدم أداة أكثر قوة لتحقيق هذه الغاية: Microsoft Office Project 2010. من أجل التعامل مع مصادر البيانات الخارجية، هناك حوار يضاف ويتم حذفه وتعديله وتحديثه. علاوة على ذلك، يسمح Navisworks Timeliner بعملية تصور حالة النموذج عبر مختلف التواريخ بفضل علامة المحاكاة “simulate” على الرغم من ان clash detective أداة قوية جداً في برنامج Navisworks ولكن لن يتم استكشافها في هذه الحالة العملية.

الاستنتاجات لهذا البحث

أظهرت الدراسة عملية النمذجة رباعية الأبعاد كأداة واعدة لتخطيط التشييد. يوجد العديد من الآثار الإيجابية للنماذج رباعية الأبعاد المكتشفة التي لا يمكن تحقيقها من خلال طرق التخطيط التقليدية المستخدمة والتي سبق ذكرها في الفصل الثاني من البحث. الأهمية الأكثر فائدة للنماذج رباعية البناء هي القدرة على عملية تصور مراحل البناء، والتواصل بسهولة بين أفراد المشروع، وزيادة كفاءة عملية التخطيط. بالإضافة الي ان التخطيط رباعي الأبعاد يساعد في تحقيق خطط عمل مفصلة ودقيقة، والتخطيط للمنشآت المؤقتة، وحساب الكميات، وإدارة الموقع لوجستيا.

بمساعدة أفضل لعمليات التصور والتواصل، يتم التفاهم الجيد بين فريق المشروع (المخططين- العميل-أصحاب المصلحة) في معرفة نطاق العمل واهداف المشروع، والذي من دوره يؤدي بشكل كبير الي نجاح المشروع. تنفيذ النمذجة رباعية الأبعاد يسمح للمخططين بالكشف عن المشاكل قبل مرحلة البناء والتي تؤدي الى انخفاض كميات العمل المعادة وتقليل التداخلات بين الأنشطة. لذلك، إذا تم الحصول على خطة عمل أكثر موثوقية ودقة، بإمكانها ان تساعد على إكمال المشروع خلال كلاً من المدة الزمنية والميزانية المحددتين.

أشارت الأبحاث ودراسة الحالة العملية أيضاً الي بعض أوجه القصور في النمذجة رباعية الأبعاد. المشكلة الرئيسية كانت في مدي تعقيد النموذج وكيفية جعل ملاءمته أكثر اقناعاً. ومع ذلك، يمكن حل هذه العوائق عن طريق توفير التدريب المناسب لمساعدة المشاركين في عملية التخطيط رباعية الابعاد الرؤية بشكل أفضل وتحقيق أفضل استفادة من هذه العملية. تطوير أدوات 4D الجديدة يبسط ايضاً عملية اعتماد النمذجة رباعية الأبعاد وجعلها أكثر ملاءمة لفريق المشروع لكي يتعلم ويطور في التكنولوجيا رباعية الأبعاد.

جميع الأشياء يتم النظر فيها، من المستحسن ان يتم تقديم تقنية النمذجة رباعية الأبعاد على نطاق واسع في عملية صناعة التشييد. تنفيذ التكنولوجيا رباعية الأبعاد ممكن ان يكون تطور إيجابي لشركات البناء ويساعد في تقليل المشاكل الأكثر شيوعاً التي تواجهها مشاريع التشييد مع تعزيز كفاءة عملية التخطيط.