تطبيقات BIM-IoT
في ادارة الصيانة والتشغيل للمنشاءات
باستخدام منظومة zBuilder©
نظراً لحجم التحديات التي تواجه قطاع صيانة وتشغيل المنشآت، وازدياد تكاليف التشغيل والاتجاه القوى لحفظ الطاقة الناضبة في كافة مجالات الحياة. فكان لابد من إيجاد حلول خارج الصندوق لحلها نظراً لكبر حجم التحديات والحفاظ على مصادر الطاقة وتقليل التلوث الناتج أصبح أمراً محتوماً وليس رفاهية بأي شكل من الأشكال.
فوجب إيجاد منظومة تكنولوجية بخبرات عالمية وعربية متوافقة مع أنظمة العمل المحلية الخاصة بمنطقة الشرق الاوسط وتكون مصممة على أحدث التكنولوجيات التى تساهم بشكل كبير وفعال في أهداف الاستدامة والمبانى الذكية والمنشاءات الخضراء وهي منظومة zBuilder التى تم عليها البحث المقدم هنا.
المقدمة
تعددت استخدامات BIM في كافة مجالات الإنشاءات، وان كان دوره محصوراً لفترة طويلة في مراحل التصميم والانشاء فقط .إلى أن ظهرت لها فوائد واستخدامات عدة في ما بعد مرحلة الإنشاء وأثناء مرحلة التشغيل التى تصل إلى أضعاف مدة مرحلة الإنشاء مما يزيد من أهميتها ويطرح اتجاه قوى لابد من استخدامه وتفعيله بشدة .
تعريف مهام إدارة الصيانة والتشغيل :
تتمثل المهام الرئيسية لهذه الإدارة في ضمان أعلى كفاءة لأي معدة او اصل يعمل في المنشأة ، والحفاظ على القدرة التشغيلية المستمرة ، وخفض استهلاك الطاقة والعوادم المنبعثة من هذه المنظومة . وهذا بخلاف خفض تكاليف التشغيل ، واستخدام الاستثمارات بأعلى كفاءة ممكنة.
وهذه المهام الصعبة , تتضمن عدة مسؤوليات رئيسية :
1- أعمال صيانة : رصد وتخطيط استخدام الطاقة ، وتخطيط قدرة المرفق ، والتنبؤ بالتقلبات المحتملة. يحتاج مدير المنشأة إلى التأكد من أن فريق العمل لديه جميع الموارد اللازمة للعمل بكفاءة.
2- الاتصالات: تنطوي إدارة المرافق على اتصال ثنائي الاتجاه: من جهة ، تعني معالجة مخاوف الفريق العامل في البيئة. من ناحية أخرى ، يجب على المدير بناء اتصال مع العملاء النهائيين لمعرفة ما إذا كانوا راضين عن الخدمات التي تقدمها المنشأة.
3- إدارة موارد العمل: تتبع إنتاجية الموظف ، وتوزيع المهام بين أعضاء الفريق ، والبحث عن موهبة جديدة عند الحاجة.
4- إدارة مشروع: التخطيط طويل المدى ، وتصور المشاريع الجديدة ، وجمع فريق قادر على تحقيق رؤية المدير في الحياة. يجب أن يكون أخصائي FM قادرًا على تقدير مدة المشروع بأكمله والتنبؤ بالميزانية.
5- إدارة الطوارئ: التأكيد على السلامة و وتقليل اضرار التهديدات الأخرى بمجرد ظهورها.
تحديات ادارة الانشاءات والصيانة :
طبيعة ادارة الصيانة والتشغيل صورة رقم 1- انها الادارة الاخيرة لتنفيذ المشروع والتى تتلقى كل البيانات والمعلومات والتغييرات التي قد طرأت على المشروع .
وتبقى لمسار المعلومات يظهر حجم اعتراضات واختلافات لمسار المعلومات حتى الوصول إلى إدارة التشغيل مما يعني فقد الكثير من المعلومات وعدم دقتها وعدم فهرستها بشكل ناجح .
صورة رقم 1
مما يعني أن المعلومات الرئيسية التي سيبدأ منها مهندسى الصيانة والتشغيل سوف تستهلك الكثير من الوقت والمجهود لترتيبها وإعدادها للاستخدام الأمثل مع حجم المعدات والأصول التي تندرج تحت مسئوليتهم وبالذات في حالة المشاريع العملاقة من حيث حجم المعلومات وتشعب مصادرها.
الجديد في ادارة وصيانة المنشآت العملاقة :
ظهرت تكنولوجيات كثيرة من ضمنها المشاريع المتكاملة IPD Integrated Project Delivery إنترنت الأشياء IoT والنظم السحابية Cloud Computing وغيرها من هذه التكنولوجيات الحديثة والتي يمثل تواجدها معاً تطور قوى نظم إدارة التشغيل والصيانة.
لمحة عن إنترنت الأشياء IoT :
بلغ عمر مصطلح إنترنت الأشياء اكثر من 20 عامًا. لكن الفكرة الفعلية للأجهزة المتصلة كانت من مدة أطول ، على الأقل منذ السبعينيات. في ذلك الوقت ، كانت الفكرة غالبًا تسمى “الإنترنت المضمن” أو “الحوسبة المنتشرة” . لكن المصطلح الفعلي “إنترنت الأشياء” صاغه كيفن أشتون في عام 1999 أثناء عمله في شركة بروكتر أند غامبل التي كانت تعمل في تحسين سلسلة التوريد ، جذب انتباه الإدارة العليا إلى تقنية جديدة مثيرة تسمى RFID نظرًا لأن الإنترنت كان الاتجاه الأكثر سخونة في عام 1999 ولأنه كان منطقيًا إلى حد ما، فقد أطلق على عرضه التقديمي “إنترنت الأشياء”.وعلى الرغم من أن كيفين جذب اهتمام بعض المديرين التنفيذيين لشركة بروكتر آند جامبل ، فإن مصطلح إنترنت الأشياء لم يحظى باهتمام واسع النطاق خلال السنوات العشر التالية لذلك ..
بدأ مفهوم إنترنت الأشياء يكتسب بعض الشعبية في صيف عام 2011 ، قامت شركة جارتنر ، شركة أبحاث السوق التي اخترعت “دورة الضجيج للتكنولوجيات الناشئة” ، بإدراج ظاهرة ناشئة جديدة في قائمتهم: “إنترنت الأشياء” . في العام التالي كان موضوع أكبر مؤتمر على الإنترنت في أوروبا LeWeb هو “إنترنت الأشياء” في الوقت نفسه، بدأت المجلات الشهيرة التي تركز على التكنولوجيا مثل Forbes و Fast Company و Wired باستخدام IoT كمفرداتهم لوصف الظاهرة. في أكتوبر 2013، نشرت IDC تقريرًا يشير إلى أن إنترنت الأشياء سيكون سوقًا بقيمة 8.9 تريليون دولار في عام 2020 !!!
لمحة عن المشاريع المتكاملة IPD:
إن تسليم المشروع المتكامل ( IPD ) هو طريقة تسعى إلى زيادة الكفاءة وإشراك جميع الأطراف (الأشخاص والأنظمة وهياكل الأعمال والممارسات) من خلال جميع مراحل التصميم والتصنيع والبناء. IPD تجمع الأفكار من الأفكار المتكاملة وطريقة LEEN لإدارة المشاريع . حيث تتمثل أهداف IPD في زيادة الإنتاجية وتقليل الهدر والهالك ، وتجنب تجاوزات الوقت ، وتحسين جودة المنتج النهائي، وتقليل التعارضات بين المالك والمهندس المعماري والمقاول أثناء البناء. تؤكد IPD على استخدام التكنولوجيا لتسهيل التواصل بين هذه الأطراف المشاركة في عملية البناء.
في الممارسة العملية، نظام IPD هو عملية حيث تجمع جميع التخصصات في مشروع البناء كفريق واحد. يشمل أعضاء الفريق الأساسي المعماري والاستشاريين وكذلك المقاول العام والمقاولين من الباطن. وبناء على الاستخدام المتزايد لنمذجة معلومات البناء BIM في صناعة البناء يسمح بمشاركة أسهل للمعلومات بين المشاركين في المشروع باستخدام IPD ويعتبر أداة لزيادة الإنتاجية طوال عملية البناء. على عكس طريقة التصميم وبناء المشروع المعتادة والتي تضع المقاول عادة في الدور الرائد في مشروع المبنى ، يمثل IPD عودة إلى مفهوم “الباني الرئيسي” حيث يقوم فريق المبنى بأكمله بما في ذلك المالك ، المهندس المعماري ، المقاول العام ، مهندسي البناء، المصنعين والمقاولين من الباطن وتعمل بشكل تعاوني في جميع أنحاء بناء العملية. يمثل اعتماد IPD كمعيار للممارسات المتكاملة الجيدة في مشاريع البناء مشاكله الخاصة.,كانت الحاجة إلى التغلب على تحديات تكنولوجيا المعلومات المتكاملة أحد العوامل الدافعة وراء نمو الحوسبة السحابية في مجال البناء عبر الإنترنت منذ عام 200، تطور جيل جديد من شركات التكنولوجيا باستخدام SaaS لتسهيل IPD.
الحوسبة السحابية : 
الحوسبة السحابية هي توفر موارد نظم الكمبيوتر عند الطلب وعلى حسب الحاجة، وخاصة تخزين البيانات (التخزين السحابي ) وطاقة الخوادم وإمكانياتها، بدون إدارة مباشرة من قبل المستخدم. يستخدم المصطلح بشكل عام لوصف مراكز البيانات المتاحة للعديد من المستخدمين عبر الإنترنت. غالبًا ما يكون للسحب الكبيرة، السائدة اليوم، وظائف موزعة على مواقع متعددة من الخوادم المركزية . إذا كان الاتصال بالمستخدم قريبًا نسبيًا، فقد يتم تعيينه كخادم عام و تعرف على أنها مجموعة العناصر المتصلة بالشبكة التي تقدم الخدمات لا تحتاج إلى معالجة فردية أو إدارتها من قبل المستخدمين ؛ بدلاً من ذلك، يمكن اعتبار مجموعة الأجهزة والبرامج التي يديرها موفر الخدمة بمثابة سحابة غير كاملة.
قد تكون محدودة الامكانيات لوحدة منظمة أو أن تكون متاحة للعديد من للمستخدمين (السحابة العامة). وتعتمد الحوسبة السحابية على تقاسم الموارد لتحقيق التماسك وتوفر الامكانيات والاستغلال المشترك مابين المستخدمين المتعددين. لاحظ مستخدمي النظم السحابية العامة والهجينة أن النظم السحابية تسمح للشركات بتقليل تكاليف البنية التحتية لتقنية المعلومات مقدمًا . ويوكدون أيضًا أن الحوسبة السحابية تسمح للمؤسسات بإعداد تطبيقاتها وتشغيلها بشكل أسرع ، مع تحسين الإدارة وقلة الصيانة، وأنها تمكن فرق تكنولوجيا المعلومات من تعديل الموارد بشكل أسرع لتلبية الطلب المتقلب وغير المتوقع ،من حيث توفير قدرة الحوسبة
تعريف منظومة zBuilder©
تعريف منظومة zBuilder أنها منظومة سحابية مبنية على أسس نمذجة معلومات البناء BIM بكل أبعادها بدءاً من النماذج ثلاثية الابعاد ومشاركة البيانات واكتشاف الاختراقات Clash Detection وتوفر بنية رئيسية لتبادل الآراء والمعلومات المربوطة Model Review بالموديل المشارك في مشروع معين. بالاضافة إلى ادخال عامل الزمن 4D وربطها بالموديل العامل عن طريق الاندماج المباشر مع برامج التخطيط مثل MS Project & Oracle Primavera وتبادل المعلومات من وإلى بكل سهولة ويسر بأقل مجهود بشري . بخلاف إمكانية مراجعة البرامج الزمنية اللحظى Online بالشكل العام المعتاد من البرامج المكتبية وإمكانية التعديل والتبديل وتبادل الآراء اللحظي Online.
بخلاف السماح بإدخال كافة الموازنات Budget للتكلفة 5D وإدخال كافة أنواع المصاريف الفعلية ومراقبة كافة بنود الأعمال من حيث التكلفة والوقت بشكل دقيق وواضح والسماحية بالاندماج مع أي برنامج من برامج مراقبة التكاليف المعمول بها في المجال.
بما يخص هذا البحث تحديداً .. هو امكانية ادارة ومراقبة الأصول والمعدات 7D بكل الإمكانيات المتاحة من برامج الادارة CMMS مع الاضافة الاهم وهو الربط مع BIM موديل كاملة بل وإمكانية الربط مابين إنترنت الأشياء IoT BIM موديل .
بل والأهم هو ادارة ومراقبة قطاع الاحتياجات والتعاقدات وهي ما يسمح بسهولة شديدة الوصول للموردين والوكلاء المشاركين في المشروع بكل تفاصيل توردياتهم وربطها ببنود الأعمال و BIM Elements كاملة …
الربط ما بين BIM and FM
ظهرت الأهمية القصوى للدمج والربط ما بين نمذجة المعلومات ونظام ادارة وصيانة المنشآت عندما أصدرت الهيئة الامريكية العامة للصيانة IFMA كتابا كاملاً عن أهمية نمذجة المعلومات في مجال الصيانة والادارة بل واوصت المهندسين التابعين لها باستخدام BIM في كافة مجالات الصيانة وإدارة المنشآت نظراً لفائدته العظيمة والقيمة لهم …
وإن كان الربط ما بين مبادىء إدارة الإنشاءات ونمذجة معلومات البناء هو أحد التحديات التي واجهت كل العاملين في قطاع نمذجة المعلومات نتيجة اختلاف مبادئ وأسس كل من النظامين. وإن كان تميز منظومة zBuilder هو إيجاد كل الطرق للربط ما بين النظامين بأقل تدخل بشري لإمكانية انسياب المعلومات ما بين كل من النظامين عن طريق كل النظم الفرعية التي سبق الاشارة اليها من نظام بنود أعمال المشروع + نظام التخطيط والمتابعة + نظام الاحتياجات …
حيث أن الأساس المعلوماتي في المنظومة هي عناصر BIM وهي الأساس أيضاً التي تم ربطها بكافة المعلومات الرئيسية في نظام إدارة وصيانة الأصول والمعدات …
حيث أصبح من أهم الأمثلة والاستخدامات هي الوصول لكل معلومات المعدات عن طريق النموذج الثلاثي الأبعاد بطريقة ظاهرة وواضحة وسهلة لمهندسين الصيانة.
بل وما تتطرق هذه القدرات أيضاً هو بدء الاستخدام في منظومة الواقع الافتراضي VR والواقع التخيلي AR باستخدام منظومة zBuilder .
الربط ما بين BIM and IPD-CMMS
إذ كان الربط ما بين BIM ومعلومات FM السابق ذكرها مبني أصلا على توحيد المعلومات، فهنا الرابط الرئيسى هو إجراءات التشغيل والعمل على اختلاف اتجاهاته . مما يعني إمكانية الربط ما بين نمذجة معلومات البناء BIM مع العمليات التشغيلية نفسها وليس فقط بيانات عناصر BIM.
ومن العمليات الشهيرة والأساسية في أي نظام CMMS هي عمليات إدارة الأصول والمعدات + عمليات تخطيط الصيانة الوقائية والوقتية + عمليات متابعة أوامر الشغل من حيث التكلفة والعمالة والطاقة .
وازدياد الأمر للوصول للمراحل الأكبر من حيث متابعة وإدارة مقدمي الخدمات والموردين المعتمدين والوكلاء الرئيسين وعمليات التوريد وعقود الصيانة والتوريدات وهو مارفع هذة النظام إلى مرتبة تكامل المشاريع IPD-CMMS
الربط ما بين FM and IoT
من أهم وظائف إدارة الصيانة والتشغيل هي سرعة الوصول للحالة الخاصة بكل معدة بل تحديد خطوات استباقية لتوقع مشاكل المعدات قبل حدوثها .. مما يوفر الكثير من الوقت والتكلفة وتقليل وقت التوقف بناء المعلومات اللحظية التي توفرها بسهولة ويسر نظم إنترنت الأشياء IoT.
بل والأهم هو وجود منظومة سحابية لإدارة هذه المنظومة ولتخزين هذا الكم من المعلومات بل وتحديد نقاط الخطر والثبات لكل معدة أو حتى لكل نظام .. وهو ما سمح به بشدة منظومة zBuilder التواصل اللحظي مع عدة انظمة للربط مع نظم إنترنت الأشياء وتحديد مستويات الخطر بل وتفعيل الخطوات الوقائية لتقليل مخاطر حدوث الأعطال حتى بأقل تدخل بشرى ممكن .
بل وقد تمادى الموضوع عن هذا الحد، للوصول إلى إظهار التحذيرات والمخاطر بطريقة ثلاثية الأبعاد عن طريق الربط مع نمذجة معلومات البناء BIM مما ساعد وسارع الكثير من مهندسي الصيانة والتشغيل لتحديد أماكن المشاكل بسرعة بل إلى سرعة التحرك الوقائي المناسب وإعداده بشكل مسبق وسريع ..
التوصية والملخص:
من كل ما سبق , فإن استخدام نمذجة معلومات البناء BIM أصبح من الضروريات حتى ما بعد مرحلة التصميم والإنشاء .. وقد تعاظمت افادته حتى أثناء مرحلة التشغيل والصيانة بشكل غير مسبوق
وايضا ان استخدام التكنولوجيات الحديثة والتي سبقتنا إليها الدول المتقدمة لم تعد رفاهية ولا إضاعة للوقت والمال .. بل أصبحت أساس من أساسيات العمل نظراً لحجم التوفير في الوقت والجهد والطاقة العظيم التى تساعد عليه مثل هذه التكنولوجيات. بل وان الربط مابين كل تكنولوجيا جديدة وأخرى يعظم بشدة الافادة منها بل ويبلور المردود منها بشكل أسرع وأوضح.
تطبيقات إنترنت الأشياء IoT وطرق ادارة المشاريع المتكاملة IPD ونظم ادارة المعدات والصيانة المتعددة IPD-CMMS لم تعد احلام وطموحات … بل أصبحت حقيقة واضحة في نظم معلوماتية كثيرة منفردة أو مجتمعة مثل المنظومة التي بني عليها البحث وهي منظومة zBuilder© .
د.م. محمد الفران
كلية الهندسة – جامعة القاهرة
www.zbuilder.online