Cenários de colaboração e integração de projetos com BIM

José Martins Júnior, Heitor Silva, Bianca de Araújo

José Valdivan Martins Júnior é Arquiteto, Mestre em Arquitetura. Membro da Coordenação de Projetos de Arquitetura do Instituto Federal da Paraíba - IFPB. Estuda processos colaborativos de projeto de arquitetura, gerenciamento de projetos e Modelagem de Informação da Construção (BIM).

Heitor de Andrade Silva é Arquiteto, Doutor em Arquitetura. Professor do Departamento de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, e dos Programas de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo e em Arquitetura, Projeto e Meio Ambiente. Estuda processos projetuais, e ensino de projeto em arquitetura e design.

Bianca Carla Dantas de Araújo é Arquiteta, Doutora em Arquitetura. Professora do Departamento de Arquitetura e do Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Estuda acústica arquitetônica, arquitetura bioclimática, e representação e linguagem.


Como citar esse texto: MARTINS JR., J. V.; SILVA, H. A.; ARAÚJO, B. C. D. Cenários de colaboração e integração de projetos com BIM. V!RUS, São Carlos, n. 18, 2019. [online] Disponível em: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus18/?sec=4&item=11&lang=pt>. Acesso em: 26 Abr. 2024.

ARTIGO SUBMETIDO EM 28 DE AGOSTO DE 2018


Resumo:

Atualmente, o BIM (Building Information Modelling) destaca-se como tecnologia da informação voltada à AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção), contribuindo, de forma relevante para potencializar o trabalho colaborativo e otimizar os processos de projeto dos escritórios de arquitetura e engenharia. No Brasil, apesar do aumento em pesquisas sobre o tema são necessários novos estudos que reflitam experiências de aplicação da tecnologia em contextos profissionais pouco explorados, a exemplo do Nordeste do País, e especificamente em Natal-RN. Para Souza, et al. (2009), a avaliação e divulgação de experiências de implantação do BIM em escritórios de arquitetura é relevante, pois encoraja novas empresas a utilizar a tecnologia. Assim, o objetivo geral deste trabalho é caracterizar processos colaborativos visando à integração de projetos e identificar cenários de colaboração, decorrentes da implantação do BIM em escritórios de arquitetura de Natal/RN. A pesquisa exploratória qualitativa baseia-se no estudo de casos, ou seja, na análise de processos colaborativos entre escritórios de arquitetura e engenharia da Cidade. Visando enriquecer o estudo, efetivaram-se, também estudos de referência em escritórios nacionais e internacionais sobressaindo no uso da tecnologia. Os dados foram coletados principalmente mediante entrevistas semiestruturadas e submetidos à análise de conteúdo das comunicações (BARDIN, 2011) apontam que Natal-RN apresenta dois cenários1 de colaboração com uso do BIM.

Palavras-Chave: Projeto de arquitetura, Processos colaborativos, Integração de projetos, Building Information Modeling (BIM)



1 Introdução

Este artigo visa refletir acerca da ideia de colaboração laboral facilitada pela plataforma digital BIM no processo de desenvolvimento de projetos de arquitetura e de engenharia, no contexto de Natal, RN. A noção de colaboração se alia à integração de projetos, um componente essencial da discussão, visto que remete a problemáticas de ordem social, bem como a experiências práticas de aplicação da tecnologia em contextos profissionais pouco estudados, como no Nordeste do Brasil. 

É desafiador projetar com uma plataforma que facilita a concepção interativa num contexto em que a apropriação das ferramentas que a constitui, por operadores (não acadêmicos) de diferentes áreas, encontra-se em processo de consolidação. Esse campo de estudo pode, por um lado, desfazer mitos referentes ao papel das tecnologias digitais na contemporaneidade; por outro, pode identificar um considerável potencial de ampliação do projeto colaborativo articulado por softwares compatíveis e articulados por um pensamento integrado, e pode ainda revelar a demanda por métodos coerentes e apropriados aos contextos em que estão inseridos.

Entre as tecnologias digitais voltadas ao projeto de arquitetura, a Modelagem da Informação da Construção (BuildingInformationModeling – BIM) sobressai, cada vez mais, devido aos diversos benefícios que podem trazer não apenas aos escritórios de arquitetura, mas à ampla indústria da Arquitetura, Engenharia e Construção – AEC. Assim, os sistemas de desenho assistido por computador (Computer-AidedDesign – CAD) têm sido substituídos pela plataforma BIM, ainda que lentamente em alguns contextos, a exemplo do mercado nacional. 

Uma das vantagens do BIM, em relação a outros sistemas, é o maior potencial para realização do trabalho colaborativo. Conforme Kowaltowski, et al. (2011), o BIM traz a ideia de uma prática de projeto integrado, a partir das primeiras fases de projeto, e oferece recursos que estimulam e facilitam o trabalho colaborativo, bem como a integração de disciplinas (arquitetura, estrutura, instalações elétricas, hidrossanitárias e projetos especiais), desde o início da concepção e não apenas ao final do processo, visando gerar um único modelo construtivo virtual.

Apesar das várias capacidades do BIM, Menezes (2011) indica que a plataforma, assim como ocorreu com os sistemas CAD, teve sua implantação no Brasil com, aproximadamente, 20 anos de atraso em relação ao exterior, sendo utilizado inicialmente no meio profissional e, em seguida, no campo acadêmico. Mais recentemente, “o mercado, apesar de contar com inúmeras fontes de informação, ainda está mostrando um desconhecimento do assunto” (NETTO, 2015). 

Nesse panorama, inclui-se o Nordeste do país e, mais especificamente, Natal/RN, onde, preliminarmente, verificou-se que o conhecimento e a aplicação da tecnologia precisam avançar, tanto no meio acadêmico quanto no meio profissional (em escritórios de arquitetura e engenharia). Não foram identificados inclusive, estudos que refletem a aplicação do BIM em escritórios de arquitetura da Cidade.

Com base nas premissas supracitadas, considerando-se as lacunas de estudo e a necessidade de pesquisas sobre o uso do modelo único construtivo no contexto local, bem como a importância dos processos colaborativos e das práticas de projeto integrado com o auxílio da plataforma BIM, o objetivo geral deste trabalho é caracterizar processos colaborativos visando à integração de projetos, e identificar cenários de colaboração, decorrentes da implantação do BIM em escritórios de arquitetura de Natal/RN. 

Conforme classificação de Gehardt e Silveira (2009), a pesquisa é do tipo qualitativa, exploratória, e baseia-se no estudo de multicasos, ou seja, em processos de projeto colaborativos, decorrentes da colaboração entre escritórios de arquitetura e engenharia, visando à integração das disciplinas (arquitetura, estruturas, instalações hidrossanitárias, HVAC – aquecimento, ventilação e ar condicionado). O levantamento de dados nas empresas deu-se, principalmente, por meio de entrevistas semiestruturadas e explanação de projetos, seguido da análise de conteúdo conforme Bardin (2011).

2 Colaboração e BIM 

O modelo geométrico, elaborado com o BIM, funciona não apenas como representação do edifício, mas também como construção virtual com banco de dados associado à edificação projetada, que pode ser consultado e atualizado durante todo o ciclo de vida da construção – do projeto à obra, reforma, retrofit e outras intervenções. Na implementação da Modelagem da Informação da Construção em escritórios de projeto, um dos relevantes pontos a ser observado é o da colaboração da equipe visando integrar projetos. Para isso, os processos devem ser revistos e os diversos especialistas (colaboradores) se ajustarem às novas práticas e ferramentas digitais de trabalho colaborativo. Segundo Manzione (2013),

a colaboração na AEC compreende complexos fluxos de trabalho em que diferentes agentes precisam ser incorporados em um conjunto comum de informações por um longo período de tempo [...]. Para o autor, [...] durante o processo de projeto, quando a tecnologia BIM é utilizada, a colaboração acontece através da troca ou do compartilhamento dos modelos BIM ou de seus subconjuntos (MANZIONE, 2013, p. 125, grifo nosso).

O mercado da construção dispõe de diversas Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), voltadas ao compartilhamento e trocas de modelos BIM. Essas tecnologias favorecem a colaboração e comunicação entre projetistas, gerando diferentes cenários de colaboração durante a integração dos dados e modelos. As trocas e compartilhamentos “vão desde mecanismos rudimentares, como a simples troca física de arquivos, até tecnologias sofisticadas de servidores de modelo” (MANZIONE, 2013, p. 125).

Conforme Jørgensen et al. (2008), podem ser identificados diferentes cenários de colaboração sobre o desenvolvimento de modelos em um projeto de construção baseado em IFC2Industry Foundation Classes. Esses autores esboçam três cenários (Modelos Separados, Modelos Separados com Modelo Agregado e Um Modelo Compartilhado), diferenciados em relação ao quanto os parceiros de projeto trabalham juntos e como as atividades de modelagem são coordenadas.

Segundo Manzione (2013, p. 3), “o estudo do trabalho colaborativo requer que sejam considerados quatro recursos-chave: pessoas, processos, tecnologia e dados”. 

São diversos os agentes envolvidos nos processos colaborativos associados à elaboração do modelo de informação. Desde consultores e projetistas de diversas especialidades, a profissionais da construção, proprietário, incorporadores, construtores, fornecedores e fabricantes de componentes construtivos e equipe de obras. Quanto mais complexas as demandas e maior o porte do empreendimento, maiores tendem a ser a rede de colaboradores, a interação entre eles, e a necessidade de processos colaborativos adequados.

Com os avanços no uso do BIM, surgiram novos cargos, ferramentas e funções adaptações das práticas colaborativas e desenvolvimento de novas competências das equipes e profissionais. Diversas ferramentas foram desenvolvidas para auxiliar a comunicação e colaboração dos agentes envolvidos no desenvolvimento de projetos. 

No processo de projeto colaborativo com o BIM, são inúmeros os fatores que podem limitar a colaboração entre os agentes e dificultar o desenvolvimento da construção virtual. Geralmente, é possível definir esses fatores como sendo limitações relacionadas aos processos, aos agentes ou às tecnologias, como processo fragmentado e sequencial, resistência ao trabalho colaborativo e problemas de interoperabilidade.

Kowaltowski, et al. (2011, p. 432) destacam, ainda, que, “sem eficiente interoperabilidade e efetiva colaboração, perde-se a ideia do BIM como processo de trabalho” [...] e que, “na prática, observa-se que poucas empresas e profissionais que utilizam ferramentas BIM buscam a interoperabilidade e a colaboração”. 

Mas não é simples alcançar a condição de plena colaboração, pois não é um processo rápido ou automático; exige tempo e mudança cultural. Urge rever a metodologia do processo de projeto, a forma de geração e compartilhamento das informações para criação do modelo da construção e os limites de atuação, regras e responsabilidade de cada profissional, envolvido no processo. A composição e a interação da equipe multidisciplinar também precisam ser avaliadas.

3 Métodos, técnicas e instrumentos de pesquisa 

A pesquisa baseou-se na análise de 6 estudos de caso em Natal/RN e 4 estudos de referência – 2 no Brasil, em São Paulo/SP e Recife/PE, e 2 na Argentina, em Buenos Aires e Rosário. Quanto aos procedimentos, a pesquisa é do tipo estudodecaso – que consiste “[...] no estudo profundo e exaustivo de um ou poucos objetivos, de maneira que permita seu amplo e detalhado conhecimento [...]” (GIL, 2002, p. 54).

Neste item, é apresentado um resumo das principais etapas, procedimentos e instrumentos utilizados no estudo dos multicasos. Com base em Gil (2002, p. 137), as etapas foram3

3.1 Formulação do problema

Buscou-se garantir que o problema a ser analisado fosse passível de verificação a partir do delineamento da pesquisa.

3.2 Definição da unidade-caso

Nessa etapa, definiram-se o tipo de caso estudado e os critérios de seleção. Conforme classificação de Stake (2000 apud GIL, 2002), o tipo de caso estudado é o instrumental, desenvolvido com o propósito de auxiliar no conhecimento ou redefinição de determinado problema. 

As unidades-caso estudadas foram os processos colaborativos visando à integração de projetos com uso do BIM, entre profissionais de arquitetura e engenharia em Natal-RN. Com maior foco no processo de arquitetura em relação ao de engenharia, os processos colaborativos foram mapeados com base nas descrições de cada empresa, considerando-se as disciplinas analisadas. 

Os principais critérios utilizados para definição dos estudos de caso foram:

  1. Maior possibilidade de maximização do aprendizado, conforme Stake (1995);
  2. A unidade-caso deveria apresentar em, pelo menos, uma das etapas do processo de projeto arquitetônico, trabalho colaborativo com uso do BIM visando à integração com pelo menos, uma disciplina de engenharia, independente do estágio de implementação do BIM nos escritórios4.

3.3 Determinação do número de casos

Para Gil (2002, p. 139-140), não há um número ideal de casos, costumando-se utilizar entre 4 (quatro) e 10 (dez) casos. Assim, foram realizados 6 (cinco) estudos em Natal-RN, visando compreender a realizada local e 4 (quatro) estudos de referência para ampliar e qualificar as análises e conclusões.

3.4 Elaboração do protocolo

O protocolo de entrevistas5 foi o principal instrumento de coleta de dados elaborado e aplicado. Além da caracterização do perfil do escritório, as questões envolvem três unidades de contexto: a) Tecnologia BIM: para verificar aspectos da implantação do BIM nos escritórios; b) Processo de Projeto Arquitetônico: para mapear o processo de projeto de arquitetura; c) Processos Colaborativos para Integrar Projetos: visando à compreensão dos processos colaborativos para integrar as disciplinas de arquitetura e engenharia.

3.5 Coleta de dados

A coleta de dados baseou-se, principalmente, em entrevistas presenciais, semiestruturadas gravadas em áudio e posteriormente transcritas, e complementadas com informações e imagens de projetos desenvolvidos. A coleta dos dados ocorreu em 2017 e 2018. 

3.6 Avaliação e análise dos dados

Após a coleta de dados, apoiado em Bardin (2011), deu-se a análise conteúdo baseada em 3 (três) fases fundamentais: pré-análise, exploração do material e tratamento dos resultados – a inferência e a interpretação.

Com base em Manzione (2013), Ledo e Pereira (2004), foram definidas 10 (dez) categorias de análise: fases de projeto, ferramentas (softwares), equipe, formas de comunicação, produto, worksets, forma de compartilhamento dos modelos, coordenação, interoperabilidade, fatores que limitam a colaboração e a integração de projetos. 

3.7 Conclusões

Realizadas as análises, foram apresentadas as conclusões sobre os 6 (seis) estudos de caso de Natal/RN. 

4 Processos de Projeto Colaborativo com uso do BIM 

Neste item, são apresentadas análises dos 6 Estudos de Caso em Natal/RN e 4 Estudos de Referência – 2 no Brasil, em São Paulo/SP e Recife/PE, e 2 na Argentina, em Buenos Aires e Rosário. Antes, faz-se uma breve descrição dos estudos de referência e de caso, bem como do perfil das empresas6 participantes (Quadros 1, 2, 3, e 4). 

Quadro 1: Perfil das empresas participantes dos estudos de referência. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Quadro 2: Estudos de referência internacionais e nacionais mapeados. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Quadro 3: Perfil das empresas participantes dos estudos de caso. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Quadro 4: Estudos de caso mapeados em Natal-RN. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

O quadro, a seguir (Quadro 5), contém uma síntese dos multicasos analisados:

Quadro 5: Quadro síntese dos estudos de referência e estudos de caso. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Conforme procedimentos metodológicos, os multicasos apresentados acima foram analisados a partir de categorias, cujas principais análises são descritas a seguir: 

4.1 Fases de Projeto

Verifica-se, nos processos de projeto colaborativo analisados, que, de forma predominante, as empresas não têm fluxogramas ou diagramas com a definição clara das fases de projeto, tampouco definido o nível de desenvolvimento dos modelos (LOD) que deve ser alcançado em cada etapa do projeto; os escritórios, porém têm uma sequência lógica de atividades visando ao desenvolvimento das propostas.

A empresa C (ER 2), entre as analisadas, sobressai no controle dos processos colaborativos desde as primeiras fases – definindo atividades realizadas, LOD a ser alcançado em cada etapa, ferramentas utilizadas e profissionais envolvidos. Já na empresa D (ER 3), pioneira no uso do BIM no Brasil desde 2002, no processo não há mais tanta clareza em relação às fases, quando acaba por exemplo, o projeto básico e começa o executivo, visto que, nas primeiras fases, já são inseridos dados para a execução da edificação. Porém, esse escritório mantém a adoção de fases para controle de honorários e momento de definição de aprovação do projeto pelo cliente.

Verifica-se, em alguns Estudos de Caso e de Referência, que a primeira reunião entre colaboradores de arquitetura e engenharia ocorre quando a proposta de arquitetura já está definida. O processo é, principalmente, sequencial até a definição do anteprojeto de arquitetura, e, a partir de então, as disciplinas de engenharia começam a ser desenvolvidas, seguindo a lógica da prática tradicional, conforme o fluxograma do Estudo de Caso 1 (Figura 1).

Para Kowaltowski, et al. (2011), é, na prática tradicional, que a integração acontece somente após a etapa da concepção arquitetônica e que questões relacionadas, por exemplo, à engenharia e custos, em geral, são discutidas, posteriormente, à fase da concepção arquitetônica. Como consequência, há limitação na atuação dos colaboradores, já que várias decisões que poderiam ser definidas, colaborativamente, são resolvidas de forma isolada. 

Por outro lado, no Estudo de Referência 2 (ER 2), o processo de projeto com o BIM se aproxima mais do ideal, ou seja, do que os referenciais teóricos descrevem. No processo ER 2, nota-se que, desde as primeiras fases, o escritório C busca integrar as soluções entre arquitetura e disciplinas complementares, antecipando, para o início do processo, os momentos de colaboração (Figura 2).

 

Fig. 1: Fluxograma do Estudo de Caso 1. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Fig. 2: Fluxograma do Estudo de Referência 2. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Fig. 3: Legenda das figuras. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

4.2 Ferramentas (Software)

Observa-se que, com exceção da empresa P (EC 6), que usa o Sketchup e AutoCAD em todo o processo para definir a proposta arquitetônica, os demais escritórios de projeto arquitetônico utilizaram a mesma plataforma BIM para a modelagem da arquitetura.

Nos casos ER 1, ER 2, ER 3, ER 4, EC 3 e EC 4, a utilização dessa ferramenta pelos arquitetos ocorre desde as primeiras fases do projeto, enquanto, nos estudos EC 1, EC 2 e EC 5, os arquitetos iniciam a proposta à mão para definição da volumetria/estudos preliminares; em seguida, passam a aplicar o BIM. Particularmente, a empresa G, no EC 1, após o estudo volumétrico à mão, utiliza aplicativo CAD para a definição da planta e, em seguida, o BIM no desenvolvimento do projeto. Embora alguns dos escritórios analisados ainda utilizem softwares CAD, a maior parte já passou o BIM.

Além das ferramentas Revit e AutoCAD, citou-se o Lumion, Photoshop e 3D Studio para representação gráfica, Enscape para definição de detalhes de acabamento, ferramentas de simulações térmica – Ecotec (Figura 4) e acústica (Ramsete), e o Dynamo – software de programação visual que permite, a partir de script específico, verificar se a edificação é compatível com as restrições municipais, com base na inserção de dados do município.

Fig. 4: Simulação térmica em edificação residencial. Fonte: Empresa C, 2017. 

Quanto às ferramentas utilizadas para desenvolvimento dos projetos de engenharia, as mais recorrentes foram: Revit (para modelagem da estrutura e definição das instalações hidrossanitárias, elétricas e HVAC), Robot e Eberick (para definição da estrutura). O TQS é usado pela empresa N, no cálculo de estruturas de concreto, porém os detalhes estruturais ocorrem no AutoCad. Constata-se, assim, que profissionais de engenharia também estão em processo de transição entre programas CAD e aplicativos de modelagem da construção.

Dos softwares voltados à coordenação de projetos, o mais recorrente é o Navisworks, aplicado nos processos EC 1, EC 6, ER 2, ER 3 e ER 4. Em Natal, apenas H (escritório de engenharia) usa essa ferramenta – que otimiza a integração dos dados – para compatibilizar as disciplinas, conforme observado na integração de disciplinas de projeto residencial de alto padrão (Figuras 5 e 6).

Fig. 5: Integração de disciplinas no Navisworks – Estudo de Caso 6. Fonte: Empresa H, 2018.

Fig. 6: Detecção de interferências no Navisworks – Estudo de Caso 6. Fonte: Empresa H, 2018.

Nos escritórios que não utilizam softwares específicos de colaboração, a integração de disciplinas ocorre nos próprios softwares de modelagem, como se vê em projeto de reforma de Edifício Corporativo de Escritórios, desenvolvido pela Empresa A (Figuras 7 e 8). 

Fig. 7: Integração de disciplinas no Revit – Estudo de Referência 1. Fonte: Empresa A, 2018.

Fig. 8: Integração de disciplinas no Revit – Estudo de Referência 1. Fonte: Empresa A, 2018.

Apesar de exceções, verifica-se que recursos de revisão, detecção de interferências e comunicação, visando integrar os projetos são subutilizados pela maior parte dos escritórios. Em alguns casos, a comunicação por meio dos softwares é dificultada pela má qualidade dos serviços de internet e pouco conhecimento das potencialidades dos aplicativos. Importantes ferramentas de colaboração como BIM 360 Team, Teamwork, entre outras, não foram citadas.

4.3 Worksets 

Nos escritórios de arquitetura de referência nacional e internacional – com projetos e equipes de maior porte – verifica-se o uso de worksets, favorecendo o trabalho, concomitantemente, por vários arquitetos, otimizando o tempo dos processos e favorecendo a colaboração. 

Na Figura 9, é possível visualizar, em cores distintas, as várias worksets, criadas para elaboração de um espaço de eventos. Enquanto um projetista atua na “proposta geral” (workset na cor roxo), outros desenvolvem as propostas de estandes específicos (worksets em azul, verde e outras).

Fig. 9: Trabalho colaborativo com uso de worksets. Fonte: Empresa C, 2017.

4.4 Equipe de Projeto

Segundo Barison e Santos (2011), ao investigar o cenário da implantação do BIM, no mercado da construção civil em São Paulo/SP, nas empresas de médio e pequeno porte, os profissionais tendem a acumular atividades e funções relacionadas ao BIM. Essa realidade, também, foi constatada na maior parte dos escritórios, envolvidos neste estudo. Geralmente, tanto os membros da equipe, quanto, principalmente, os proprietários acumulam funções, desenvolvem e modelam o projeto, coordenam a equipe, gerenciam o processo e participam da etapa de integração/compatibilização das disciplinas. Alguns profissionais atuam ainda em pesquisa sobre as tecnologias visando ao aperfeiçoamento dos processos e capacitação da equipe. Nas empresas com equipes maiores, também há o acúmulo de funções e atividades, porém a distribuição de atribuições entre profissionais é favorecida. Verifica-se, nesses casos, uma tendência de otimização na implantação do BIM.

4.5 Coordenação

Nos processos analisados, um dos profissionais que merece destaque é a figura do coordenador. Nos Estudos de Caso de Natal/RN, os coordenadores geralmente são os proprietários dos escritórios de arquitetura ou engenharia que têm maior domínio das ferramentas BIM, cabendo-lhe integrar as disciplinas. Uma exceção é o Estudo de Caso 6 em que o escritório de arquitetura exerceu maior controle na coordenação do processo de colaboração – embora ainda utilize o AutoCAD – porém a integração das disciplinas ocorreu pelo escritório de engenharia.

4.6 Formas de Comunicação

Em todos os processos analisados, a colaboração entre arquitetos e engenheiros ocorreu na comunicação presencial, com reuniões de consultoria para ajustes das propostas e compatibilização das disciplinas. O uso de e-mails, telefone e WhatsApp também é recorrente. Já a comunicação entre os profissionais por meio dos próprios softwares BIM, usando os recursos colaborativos, foi citado em, apenas, um caso. 

4.7 Forma de Compartilhamento dos Modelos

O compartilhamento dos modelos e dados de projetos dos diversos colaboradores é um relevante aspecto do processo de colaboração entre arquitetos e engenheiros. A escolha adequada da forma de compartilhamento das informações agiliza e otimiza os processos colaborativos. 

Nos 4 (quatro) Estudos de Referência abordados, verificam-se equipes internas, compartilhando o arquivo central de um projeto, por meio da rede local. Vários profissionais criam cópias locais que, após modificações, são sincronizadas com o arquivo central, que é atualizado. Desse modo, cada projetista desenvolve uma disciplina específica ou vários atuam a partir de worksets em partes diferentes de uma mesma disciplina, ao mesmo tempo. Como os projetos e as equipes desses escritórios são maiores, esse modo de compartilhamento é mais bem aproveitado. 

Nos Estudos de Referência ER 2 e ER 4, os escritórios apresentam equipe interna multidisciplinar com arquitetos e engenheiros de especialidades diversas, compartilhando dados pela rede local. Enquanto, nos Estudos de Referência ER 1 e ER3, os escritórios de arquitetura A e D, formados essencialmente por arquitetos, compartilham os modelos com os colaboradores externos (engenheiros), usando, respectivamente, o Dropbox (compartilhamento de arquivos na nuvem) e AutoDoc (serviço de armazenamento de arquivos on-line com controle de downloads e uploads).

Nos estudos realizados no contexto de Natal/RN, particularmente nos casos EC 1, EC 2, EC 3 e EC 5, há o predomínio no uso dos serviços de armazenamento na nuvem para o compartilhamento de arquivos entre colaboradores de arquitetura e engenharia. Nos casos analisados os projetos das diferentes especialidades, geralmente, são compartilhados em arquivos separados e vinculados.

Manzione (2013, p. 127) classifica essa forma de compartilhamento como sendo “trocas de arquivos físicos de modelos separados”. Para o autor, esse é um dos mecanismos rudimentares de troca de modelos, com a transferência de arquivo físico gerado pelo software e depositado, por exemplo, em repositórios como o Dropbox, via web.

No tipo de compartilhamento via web, a troca de dados é assíncrona (em tempos de diferentes), é necessário o controle de downloads e uploads para evitar perdas ou redundância de informações, maior cuidado com a segurança das informações dispostas na nuvem e melhor gerenciamento das versões e revisões dos projetos. No EC 3, por exemplo, verifica-se maior retrabalho de integração quando os arquivos são compartilhados em arquivos separados. Em alguns momentos, quando o arquiteto recebe o projeto de engenharia, o arquitetônico está mais avançado e com novas atualizações, o que dificulta a compatibilização das propostas.

4.8 Interoperabilidade

Arquitetos e engenheiros têm utilizado, principalmente, ferramentas de mesmo proprietário, em especial, Revit, Robot e Navisworks. Isso decorre pelo fato de tais programas pertencerem a uma software house de destaque no fornecimento de programas CAD e BIM, do desconhecimento dos profissionais em relação a softwares similares de outras marcas, e, principalmente, da intenção em evitar problemas de interoperabilidade entre aplicativos de diferentes fornecedores.

4.9 Fatores que Limitam a Colaboração e Integração de Projeto

Conforme os entrevistados, os fatores que limitam, com maior frequência, a colaboração e integração de projetos são relacionados às pessoas. É recorrente entre os profissionais a necessidade de capacitação e resistência à adoção e uso das tecnologias BIM (Quadro 6).

Quadro 6: Fatores que limitam a colaboração e integração de projetos segundo profissionais entrevistados. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Constatam-se, também, a colaboração, a integração de disciplinas e a falta de definição de processos colaborativos pelas empresas. Na maioria dos casos não há definição clara de fluxogramas de atividades; isso propicia a subutilização dos colaboradores, das TICs e a fragmentação dos processos. 

Por outro lado, a não exigência dos projetos em BIM, para aprovação em órgãos públicos, é outro fator que dificulta a adoção e colaboração com o BIM, pois estimula a permanência no uso dos softwares CAD pelos profissionais.

4.10 Produto

Verifica-se, na integração dos projetos, maior foco na compatibilização dos dados geométricos e menor atenção a inserção dos parâmetros construtivos a serem utilizados ao longo do ciclo de vida da edificação. Isso decorre, entre outras causas, devido à forma dos contratos entre clientes e profissionais, que são firmados separadamente com cada especialista. Assim, cada escritório entrega seus respectivos modelos e banco de dados separados.

5 Cenários de Colaboração

Analisando os 10 (dez) processos de projeto abordados, verificam-se, entre eles, aspectos semelhantes e distintos, em relação à maneira de os profissionais da equipe interna e/ou externa trabalharem juntos; a forma como desenvolvem a modelagem; e o modo de integração das disciplinas. Considerando esses três aspectos, embora percebendo-se as particularidades de cada caso, os processos analisados foram categorizados em três cenários de colaboração.

No cenário de colaboração 1, os projetos complementares são modelados a partir de vínculo com a proposta de arquitetura após ser modelada. Em seguida, com base no vínculo entre os arquivos, faz-se a verificação de interferências, que não é realizada, automaticamente, a partir de recursos de clash detection, em ferramenta específica de revisão, mas no próprio software de modelagem com base na observação visual do profissional responsável pela compatibilização (coordenador)7. Nesse cenário, há maior possibilidade de inconsistência e redundância de dados. Os escritórios participantes apresentam equipe reduzida e os coordenadores das análises de interferências também atuam como projetistas (Figura 10). Foram categorizados, nesse cenário, os estudos de caso EC 2, EC 3, EC 4 e EC 5 de Natal-RN.

Fig. 10: Cenário de colaboração 1. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

O cenário 2 apresenta semelhanças em relação ao cenário 1, quanto aos profissionais envolvidos e ao processo de modelagem baseado em vínculos entre os arquivos. Porém, no cenário 2, os momentos de integração são mais facilmente percebidos, devido ao uso de ferramenta específica de coordenação e revisão (Navisworks), que otimiza as revisões, contribuindo para reduzir inconsistências dos dados (Figura 11). São exemplos os estudos de caso EC 1 e EC 6 também de Natal-RN.

Fig. 11: Cenário de colaboração 2. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

No cenário de colaboração 3, pelo fato de os escritórios terem equipes maiores e os projetos serem de maior porte, percebe-se um melhor aproveitamento das ferramentas de colaboração, como o uso de worksets e do modelo central, permitindo que vários projetistas trabalhem ao mesmo tempo em um ou mais modelos. A verificação de interferências é realizada com ferramentas específicas de coordenação e revisão, gerando maior precisão do banco de dados (Figura 12). Nesse cenário, foram categorizados os estudos de referência nacionais e internacionais ER 18, ER 2, ER 3 e ER 4.

Fig. 12: Cenário de colaboração 3. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Abaixo, é possível verificar um quadro síntese dos 3 cenários de colaboração, identificados em relação aos processos colaborativos analisados (Quadro 7):

Quadro 7: Quadro síntese dos cenários de colaboração. Fonte: Elaboração dos autores, 2018.

Os três cenários analisados, apesar de aproximações, diferem dos propostos por Jørgensen et al. (2008), entre outros pontos, devido ao fato de os cenários, descritos por esses autores, referirem-se à colaboração com uso do IFC, enquanto poucos processos abordados, neste estudo, são caracterizados pelo uso do IFC, visto que há predomínio na aplicação de ferramentas de modelagem BIM de mesmo fabricante. 

6 Considerações Finais

Foi possível analisar neste estudo como os escritórios de arquitetura e engenharia de Natal/RN e do contexto nacional e internacional têm realizado a colaboração visando à integração de projeto com auxílio da plataforma BIM. Observa-se, na maior parte dos processos mapeados, que, apenas, após a modelagem dos projetos de arquitetura, seguidos dos de engenharia, é que ocorre a integração das disciplinas, detecção da interferências e ajustes dos modelos. As atividades de integração visam, principalmente, à compatibilização dos dados geométricos.

Percebem-se as vantagens do BIM como plataforma que potencializa o processo de projeto colaborativo; mas, com exceções, nota-se que as ferramentas de colaboração e integração de disciplinas são subutilizadas, tanto pelos escritórios Natal/RN quanto por algumas empresas participantes dos Estudos de Referência. Os softwares de compatibilização e os de modelagem são, em geral, de mesmo proprietário; assim, há pouca interoperabilidade com uso do padrão de extensão IFC.

Os processos analisados foram identificados/categorizados em 3 cenários de colaboração; 2 deles em Natal-RN. Percebe-se, no terceiro um maior aproveitamento dos recursos e ferramentas de colaboração, potencializado pelo perfil das equipes e dos projetos. 

Verificou-se, também, que escritórios com menos recursos tecnológicos, mas com maior controle do processo de projeto podem realizar a colaboração e integração de disciplinas de forma mais eficiente e desenvolver projetos com maior grau de otimização. A maior parte dos escritórios de Natal/RN, afirmou-se não haver processos definidos de colaboração tampouco utilizar recursos (softwares) específicos para comunicação, revisão de projetos e integração de disciplinas. Há, ainda, a necessidade de avanços no conhecimento; capacitação e aplicação de ferramentas de simulações relacionadas à sustentabilidade, à programação gráfica e à parametrização.

Com base nas análises, não é possível afirmar que os processos de projeto, analisados em Natal-RN, apresentam a totalidade de formas de colaboração com uso do BIM entre escritórios de arquitetura e engenharia desta cidade, mas a maioria delas e as práticas projetuais mais recorrentes. 

Por fim, percebe-se que, a pesquisa e reflexão sobre a colaboração laboral entre arquitetos e engenheiros na contemporaneidade passa pelo entendimento de relevantes fatores como o perfil das equipes, as novas demandas sociais, os processos de projeto e as potencialidades das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). A interação entre tais fatores amplia a possibilidade de identificar diferentes formas de como projetistas multidisciplinares podem participar e colaborar na área da AEC, e assim, determinar o surgimento de cenários de colaboração e integração de projetos, conforme observa-se neste estudo. 

Referências

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BARISON, M. B.; SANTOS, E. T. Atual cenário da implantação de BIM no mercado da construção civil da cidade de São Paulo e demanda por especialistas. In: ENCONTRO DE TECNOLOGIA DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO, 5., 2011, Salvador. Anais... Salvador: FAUFBA, 2011.

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STAKE, R. E. The art of case study research. Thousand Oaks: SAGE, 1995.

Referências

1 Anterior aos estudos de caso, realizou-se pesquisa survey com profissionais de arquitetura e engenharia que colaboram com auxílio do BIM, e outra on-line com arquitetos registrados no Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Rio Grande do Norte (CAU-RN). Os dados contribuíram para a confirmação dos cenários de colaboração com o BIM em Natal-RN a partir da análise de multicasos. Nesta pesquisa, o termo cenário é utilizado para categorizar as formas/níveis de colaboração e integração de disciplinas identificadas em Natal-RN.

2 Para possibilitar a interoperabilidade entre diferentes softwares BIM e garantir a manutenção e troca de dados relevantes, tem sido adotado como formato de arquivo o Industry Foundation Classes (IFC), desenvolvido pela buildingSMART.

3 Nesta pesquisa a sequência de etapas proposta por Gil (2002, p. 137) foi adaptada.

4 Quanto a esse critério, considerou-se como participantes: i. Escritórios de arquitetura e engenharia (colaboração interna); ii. Escritórios de arquitetura ou engenharia (colaboração interna) que desenvolvem pelo menos uma disciplina, integrando projeto(s) com parceiro(s) (colaboração externa); iii. Escritórios com atuação no desenvolvimento de projeto e não apenas na realização da modelagem 3D; iv. Indicação dos escritórios por representantes autorizados de softwares BIM e instrutores de BIM, com certificação; v. Localização do escritório no contexto geográfico abordado; vi. Escritórios que pudessem responder o protocolo de entrevistas e apresentar projetos que exemplificassem o processo descrito.

5 O protocolo elaborado pode ser consultado em MARTINS JÚNIOR, 2018, p. 89.

6 Das 16 empresas listadas, não foi possível entrevistar B, E e N de engenharia. Os processos de que participaram foi mapeado com base nas informações dos escritórios de arquitetura com quem colaboraram. A maioria são de pequeno porte, com exceção de A, C, D, F e K que são de médio porte. Conforme classificação de Barison e Santos (2011), as pequenas empresas têm de 1 a 10 funcionários, as de médio porte entre 11 e 100, e as de grande porte mais de 100 funcionários.

7 A integração de disciplinas e detecção de interferências geralmente é realizada pelo escritório de arquitetura ou engenharia participante do processo colaborativo, que tem maior habilidade no uso das ferramentas de coordenação e revisão dos projetos.

8 No Estudo de Referência 1 (ER 1) integração de disciplinas e detecção de interferências é realizada pelo escritório de arquitetura, mas no próprio software de modelagem e não em aplicativo específico de coordenação de projetos. O ER 1 foi categorizado no cenário 3 com base no processo de modelagem do projeto de arquitetura, cujo compartilhamento de arquivos é baseado no modelo central e na edição de cópias locais, a partir do uso de worksets. Essa é a forma de modelagem e compartilhamento do projeto de arquitetura verificada nos outros estudos de referências analisados. A forma de modelagem foi o primeiro critério adotado para definição do cenário de colaboração de cada estudo de caso.

Scenarios for projects collaboration and integration by using BIM

José Martins Júnior, Heitor Silva, Bianca de Araújo

José Valdivan Martins Júnior is an Architect and Master in Architecture. He is a member of the Coordination of Architectural Design Division of the Federal Institute of Paraíba, and studies collaborative design processes in architecture, project management, and Building Information Modeling (BIM).

Heitor de Andrade Silva is an Architect and PhD in Architecture. He is a professor at the Department of Architecture of the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil, in the postgraduate programs in Architecture and Urbanism, and in Architecture, Design, and Environment. He studies design processes and design teaching for architecture and design.

Bianca Carla Dantas de Araújo is an Architect, PhD in Architecture. She is a professor at the Department of Architecture and the Postgraduate Program in Architecture and Urbanism at the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. She studies architectural acoustics, bioclimatic architecture, and representation and language.


How to quote this text: Martins Jr., J. V. and Silva, H. A.; Araújo, B. C. D., 2019. Scenarios for projects collaboration and integration by using BIM. V!rus, Sao Carlos, 18. [e-journal] [online] Available at: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus18/?sec=4&item=11&lang=en>. [Accessed: 26 April 2024].

ARTICLE SUBMITTED ON AUGUST 28, 2018


Abstract:

BIM (Building Information Modeling) currently stands out as an information technology focused on AEC (Architecture, Engineering and Construction), contributing to potentialize collaborative work and optimize design processes in architecture and engineering offices. In Brazil, despite the increase of researches on the subject, new studies that reflect on technology application experiences in still poorly exploited professional contexts are needed such as in the Northeast of Brazil and specifically in Natal, RN. For Souza et al. (2009), the evaluation and dissemination of BIM implementation experiences in architectural offices is relevant as it encourages new companies to use the technology. Therefore, the main purpose of this study is to characterize collaborative processes aiming at the integration of projects and to identify collaboration scenarios that result from the implementation of BIM in Natal architecture offices. The qualitative exploratory research is based on the analysis of case studies that address collaborative processes between architecture and engineering offices in Natal. In order to strengthen the study, reference studies were also carried out in national and international offices that use the BIM technology. Data collection was conducted mainly through semi-structured interviews and submitted to content analysis of the communications (Bardin, 2011). As a result, the analysis showed that Natal presents two scenarios1 of collaboration using BIM.

Keywords: Architectural design. Collaborative processes. Integration of projects. Building Information Modeling (BIM).


1 Introduction

This study presents an analysis on the idea of work collaboration fostered by the BIM platform during the development process of architectural and engineering projects in Natal, RN. The notion of collaboration is combined with the integration of projects, an essential component of the discussion, since it refers to social issues as well as practical experiences of technological applications in yet poorly explored professional contexts such as in the Northeast of Brazil.

It is challenging to design using a platform that facilitates an interactive modeling process, considering that the understanding of how the platform tools work, specially by (non-academic) operators of different areas, is not completely established. On one hand, this study field demystify the role of digital technologies in contemporaneity. On the other hand, it supports the identification of growth potential of collaborative projects fostered by compatible software and articulated by an integrated thinking process, also revealing the demands for coherent and appropriate developing methods to the contexts in which these projects are used.

Among the digital technologies used for architectural design, Building Information Modeling (BIM) is increasingly prominent due to the benefits that it can bring not only to architecture offices but to the industry of Architecture, Engineering and Construction - AEC. Thus, computer-aided design (CAD) systems have been replaced by the BIM platform, even though slowly, in some contexts such as the national market.

One of the advantages of BIM in relation to other systems is its greater potential for collaborative work. According to Kowaltowski et al. (2011), BIM brings the idea of an integrated project practice from the earliest stages of the project and it offers resources that stimulate and facilitate collaborative work. Also, BIM fosters the integration of disciplines (architecture, structure, electrical and water and sanitary installations and special projects) from the beginning of the design process and not only at the end of it, aiming to generate a single virtual constructive model.

Despite of BIM’s innumerous functions, Menezes (2011) considers that the platform, as it happened with CAD systems, became popular in Brazil with approximately 20 years of delay in relation to other countries. The software was initially used in the professional environment and then in the academic field. In recent days, "the market, even though having countless sources of information, is still showing a lack of knowledge on the subject" (Netto, 2015).

This panorama includes the Northeast of the country and more specifically Natal, where it was preliminarily verified that the knowledge and applications regarding the technology need to advance, both in academic and professional environments such as architecture and engineering offices. In addition, studies that address BIM application in architecture offices in Natal have not been identified.

Based on the aforementioned premises and considering study gaps and the necessity of researches on the use of a single constructive model in a local context, this research aims to characterize collaborative processes focused on the integration of projects. This study also aims to identify collaborative scenarios resulting from the BIM implementation in architecture offices in Natal as well as the importance of collaborative processes and integrated design practices with the assistance of the BIM platform.

According to Gehardt and Silveira (2009), this research is classified as qualitative and exploratory and it is based on multi-case studies such as collaborative design processes. These processes resulted from the collaboration between architecture and engineering offices that sought to integrate different disciplines (architecture, structures, water and sanitary installations, HVAC - heating, ventilation and air conditioning). Data collection in the architecture and engineering offices was mainly conducted through semi-structured interviews and project description followed by content analysis based on Bardin (2011).

2 Collaboration and BIM

The geometric model developed using BIM works not only as a building representation but also as a virtual construction with an associated database, which can be consulted and updated throughout the life cycle of the building - from design to construction, reform, retrofit and other interventions. Concerning BIM implementation in project offices, one relevant point to be observed is the team collaboration to project integration. For this purpose, the processes should be reviewed and the specialists (employees) need to adapt themselves to the new practices and digital tools of collaborative work. According to Manzione (2013),

collaboration in AEC comprises complex workflows in which different agents need to be integrated in a common set of information over a long time period [...]. For the author, [...] during the design process, when BIM technology is used, collaboration happens through the exchange or sharing of BIM models or their subsets (Manzione, 2013, p.125, our highlights, our translation).

The construction market relies on several Information and Communication Technologies (ICTs), which aims to share and exchange BIM models. These technologies foster collaboration and communication between designers, resulting in different collaboration scenarios during data and model integrations. The exchanges and sharings "range from rudimentary mechanisms, such as the simple physical exchange of files, to sophisticated technologies of model servers" (Manzione, 2013, p.125, our translation).

According to Jørgensen et al. (2008), different collaborative scenarios for model development can be identified in a building construction project based on IFC2 - Industry Foundation Classes. The authors outline three different scenarios (Separate Models, Separate Models with Aggregate Model and Shared Model), that are distinguished in relation to how much the project partners work together and how the modeling activities are coordinated.

According to Manzione (2013, p.3, our translation), "the study of collaborative work requires the consideration of four key resources: people, processes, technology and data".

There are several agents involved in collaborative processes associated with information model design such as consultants and designers of various specialties, construction professionals, landlords, developers, builders, construction components suppliers and manufacturers and construction team. The more complex the demands and the greater the enterprise size, the greater will be the employees’ network, the interaction between them and the need forpropercollaborative processes.

The increase of BIM use fostered the emergence of new positions, tools and functions as adaptations for collaborative practices and development of new teams and professional skills. Several tools were developed to assist the communication and collaboration of the agents involved in the development of projects.

Concerning the process of BIM collaborative design, there are several factors that can narrow the collaboration among agents and hamper the development of virtual construction. In general, these factors can be defined as limitations related to processes, agents or technologies such as fragmented and sequential processes, resistance to collaborative work and interoperability issues.

Kowaltowski et al. (2011, p.432, our translation) pointed out that "without efficient interoperability and effective collaboration, the idea of BIM as a work process is lost" [...] and that, "in practice, it observes that only few companies and professionals that use BIM tools seek interoperability and collaboration".

The condition of full collaboration is not easy to achieve as it is not a fast or automatic process. It requires time and cultural change. Hence, the necessity of reviewing the design process methodology, form of generation and information sharing is urgent to create the construction model and action, rules and responsibility limits for each professional involved in the process. The composition and interaction of the multidisciplinary team also need to be evaluated.

3 Methods, techniques and research instruments

This research was based on the analysis of six case studies in Natal and four reference studies - two in Brazil (São Paulo and Recife) and two in Argentina (Buenos Aires and Rosario). In this regard, this research is defined as case study, which consists of "[...] a deep and exhaustive study of one or more objectives, so as to allow its broad and detailed knowledge ..." (Gil, 2002, p.54, our translation).

The following items present a summary of the main steps, procedures and instruments used in the multi-case studies. In conformity with Gil (2002), the steps are listed below3.

3.1 Formulation of the problem

This research sought to ensure that the problem to be analyzed could be verified from the study design.

3.2 Definition of the case unit

In this stage, the type of studied case and the selection criteria were defined. According to Stake's classification (2000 cited by Gil, 2002), the type of case studied is instrumental and it was developed with the purpose of assisting in the awareness or redefinition of a determined problem.

The studied case units consisted of collaborative processes that sought to integrate projects using BIM, among architecture and engineering professionals in Natal. The collaborative processes were mapped based on the descriptions of each office, considering the analyzed disciplines and focusing on architectural processes over the engineering ones. The main criteria used to define the case studies were:

  1. a) Greater possibility of maximizing learning as proposed by Stake (1995);
  2. b) The case unit should present, at least in one of the stages of architectural design process, collaborative work using BIM to integrate with at least one engineering discipline, regardless the BIM's implementation stage in the offices4.

3.3 Determination of the number of cases

For Gil (2002, pp.139-140), there is no ideal number of cases, but it is common to use from four to ten cases. Thus, six studies were conducted in Natal seeking to understand the local reality and four reference studies seeking to expand and qualify the analyses and conclusions.

3.4 Protocol development

The interview protocol5 composes the main data collection tool developed and applied in this study. Besides the office profile characterization, the interview topics covered three contextual units: a) BIM Technology: verification of aspects related to BIM implementation in the offices; b) Architectural Design Process: the mapping of architectural design process; c) Collaborative Processes for Integrating Projects: the comprehension of collaborative processes that integrate architecture and engineering disciplines.

3.5 Data collection

Data collection was mainly based on face-to-face and semi-structured interviews, which were recorded in audio and later transcribed, and complemented with information and images from previous developed projects. Data collection occurred between 2017 and 2018.

3.6 Evaluation and data analysis

After data collection, which occurred in conformity with Bardin (2011), the analysis was based on three fundamental phases: pre-analysis, investigation of material and processing of the results - inference and interpretation.

According to Manzione (2013), Ledo and Pereira (2004), ten categories of analysis were defined: design phases, tools (software), team, means of communication, product, worksets, tools of model sharing, coordination, interoperability, factors that limit collaboration and integration of projects.

3.7 Conclusions

The conclusions concerning the six case studies in Natal were presented after analyses.

4 Collaborative project processes using BIM

This section presents the analysis of the six case studies in Natal and four reference studies - two in Brazil (São Paulo and Recife) and 2 in Argentina (Buenos Aires and Rosario). A brief description of the reference and case studies and the profile of the participating companies6 (Tables 1, 2, 3 and 4) is presented below.

Table 1: Profile of the participating companies in the reference studies. Source: Personal collection, 2018.

Table 2: Mapped national and international reference studies. Source: Personal collection, 2018.

Table 3: Profile of the participating companies in the case studies. Source: Personal collection, 2018.

Table 4: Case studies mapped in Natal. Source: Personal collection, 2018.

The table below contains a summary of the analyzed multi-case studies.

Table 5: Summary table of reference and case studies. Source: Personal collection, 2018.

According to the aforementioned methodological procedures, the multi-case studies presented above were analyzed from determined categories that are described below:

4.1 Project phases

In the analyzed collaborative project processes, it verifies that most companies do not have flow charts or diagrams with clear definition of the project phases nor the level of development (LOD) of the models that should be achieved in each stage of the project. The offices presented a logical sequence of activities that seeks the development of proposals.

Among the analyzed companies, company C (RS 2) stands out in the control of the collaborative processes from the first phases – defining the activities to be carried out, LOD to be reached in each phase, tools used and professionals involved in the process. Company D (RS 3), pioneer in the use of BIM in Brazil since 2002, did not present clear definition of the phases during the process, for instance when the basic project ends and the executive begins - once data is conjoined for the building execution since the early phases. Nevertheless, this office also adopts determined phases for fee control and stages of project approval by the client.

In some reference and case studies, it observes that the first meeting between architecture and engineering collaborators occurred when the architectural proposal was already defined. The process was mainly sequential until the definition of the architectural design and henceforth the engineering disciplines began to be developed, following the traditional practice logic as presented in case study 1 flow chart (Fig. 1).

Considering the traditional practice concept, Kowaltowski et al. (2011) states that the integration occurs only after the architectural conception phase as well as topics related to engineering and cost. As a consequence, it verifies a limitation in the performance of the collaborators, since several decisions that could be made collectively were defined separately.

As it observes in RS 2, the project process carried out using BIM was the closest to the ideal, in other words, to what is described in theoretical references. It was noticed in RS 2 that office C sought to integrate the solutions between architecture and complementary disciplines since the earliest stages, anticipating collaboration moments to the beginning of the process (Fig. 2).

Fig. 1: Flowchart of case study 1. Source: Authors, 2018.

Fig. 2: Flowchart of case study 2. Source: Authors, 2018.

Fig. 3: Caption of figures 1 and 2. Source: Authors, 2018.

4.2 Tools (Software)

It observes that, excepting for company P (CS 6) that uses Sketchup and AutoCAD throughout the process to define the architectural proposal, all the other architectural design offices use the same BIM platform for architecture modeling.

The use of this tool by architects in RS 1, RS 2, RS 3, RS 4, CS 3 and CS 4 occurred since the earliest stages of the project, whereas in CS 1, CS 2 and CS 5 architects first drew the proposal by hand for volumetric definition and preliminary studies, then started to use BIM platform. After the volumetric study by hand, company G in CS 1 used CAD application for architectural floor plan definition and then BIM in project development. Although some of the surveyed offices still use CAD software, most of them have already transitioned to BIM.

In addition to using Revit and AutoCAD tools, the following softwares were also mentioned: Lumion, Photoshop and 3D Studio for graphical representation, Enscape for definition of finishing details, Ecotec for thermal simulations (Fig. 4), Ramsete for acoustics simulations and Dynamo – a visual programming software that allows to verify if the building is in accordance with municipal restrictions, based on the insertion of municipal data.

Fig. 4: Thermal simulation in residential building. Source: Company C, 2017.

As for the tools used to develop engineering projects, the most recurrent were Revit (for structural modeling and definition of water and sanitary, electrical and HVAC installations), Robot and Eberick (to structure definition). TQS was used by company N to compute concrete structures but the structural details were made in AutoCAD. Therefore, it can be noticed that engineering professionals are also in transition process from CAD programs to construction modeling software.

Navisworks is the most recurrent software directed to project coordination and it was applied in the processes CS 1, CS 6, CS 2, RS 3 and RS 4. In Natal, only H (engineering office) used this tool for compatibilization of disciplines as it optimizes the data integration. The integration of disciplines of high-standard residential designs can be observed in the following figures (Fig. 5 and 6).

Fig. 5: Integration of disciplines in Navisworks - case study 6. Source: Company H, 2018.

Fig. 6: Interference detection using Navisworks - case study 6. Source: Company H, 2018.

In the offices that do not use specific collaboration software, the integration of disciplines occurred in the modeling software itself, as seen in a corporate office building reform project developed by Company A (Fig. 7 and Fig. 8).

Fig. 7: Integration of disciplines in Revit - reference study 1. Source: Company A, 2018.

Fig. 8: Integration of disciplines in Revit - reference study 1. Source: Company A, 2018.

Despite the exceptions, it verifies that the resources of review, detection of interferences and communication to integrate the projects were underutilized by most offices. In some cases, communication through software was hampered by the poor quality of internet services and little knowledge on the potential of applications. Important collaboration tools were not mentioned such as BIM 360 Team, Teamwork, among others.

4.3 Worksets

In the architecture offices listed in the national and international reference studies, which presented larger projects and teams, it verifies that the possibility of simultaneous work by several architects, optimization of time processes and promotion of collaboration was fostered by using worksets.

In Fig. 9, it is possible to visualize in different colors various worksets created to compose an event space. While a designer worked on the "general proposal" (purple workset), others developed specific booth proposals (blue, green, and other worksets).

Fig.9: Collaborative work using worksets. Source: Company C, 2017.

4.4 Project team

According to Barison and Santos (2011), when investigating the BIM implementation scenario in the civil construction market in São Paulo, professionals from companies of small and medium sizes tend to accumulate activities and functions related to BIM. This reality was also found in most of the offices involved in this study. Commonly, both team members and, in particular, owners accumulate functions: project development and modeling, team coordination, process management and participation in the integration and compatibilization of disciplines. Some professionals also worked in technological researches aiming to improve processes and team qualification. Accumulation of roles and activities was also observed in companies with larger teams. Nevertheless, the distribution of tasks among professionals was encouraged. In these cases, it verifies an optimization trend in the BIM implementation.

4.5 Coordination

In the reviewed processes, a professional who deserves attention is the coordinator figure. In the case studies developed in Natal, coordinators, who usually are the owners of the architectural or engineering offices, possessed greater knowledge on BIM tools and the responsibility for integrating the disciplines relied on them. An exception was case study 6, in which the architecture office exercised greater control in coordinating the collaborative process – although AutoCAD is still used – but the integration of the disciplines was performed by the engineering office.

4.6 Means of communication

In all the analyzed processes, the collaboration between architects and engineers was fostered by face-to-face communication, meetings to adjust the proposals and compatibilization of disciplines. The use of emails, telephone and WhatsApp was also recurrent. Nevertheless, the communication between the professionals through the collaborative resources of BIM was mentioned only in one case.

4.7 Model sharing

The exchange of models and project information from various collaborators is an important aspect of the collaborative process between architects and engineers. Choosing the right way to share information speeds and optimizes collaborative processes.

In all the four discussed reference studies, it verifies the existence of internal teams that share the central file of a project through a local network. Local copies were created by the referred professionals and the modifications were synchronized with the central file, which was updated. Therefore, each specific discipline was developed by a designer at a time or several professionals worked together using worksets in different parts of the same discipline at the same time. As the projects and teams of these offices became larger, this sharing mode was best exploited.

In RS 2 and RS 4, the offices presented multidisciplinary internal staff with architects and engineers of different specialties sharing data through the local network. In contrast, architecture offices A and D in RS 1 and RS 3 were composed mostly of architects and the models were shared with external collaborators (engineers) using respectively Dropbox (cloud file sharing) and AutoDoc (online file storage service with restriction of downloads and uploads).

In the studies carried out in Natal, in particular CS 1, CS 2, CS 3 and CS 5, there is a predominance in the use of cloud storage services for file sharing between architecture and engineering collaborators. The analyzed cases emphasized that projects of different specialties were usually shared in separated and linked files.

Manzione (2013, p.127, our translation) classifies this form of sharing as a "physical files exchange of separated models". For the author, this is a rudimentary mechanism of model sharing with the transference of the physical file generated by the software uploaded, for example, in web repositories such as Dropbox.

Considering the web sharing, data exchange is asynchronous (in different times) and the control of downloads and uploads is necessary to avoid losses or information redundancy. Also, greater caution regarding security of information in the cloud and better management of versions and reviews of the projects are essential. In CS 3, a greater integration rework was observed when files were shared separately. For example, when the architect receives the engineering project and the architectonic project is more advanced and with new updates, the compatibilization of proposals is hampered.

4.8 Interoperability

Architects and engineers tend to use software from the same proprietary, in special Revit, Robot and Navisworks. This occurs due to the fact that those programs are provided by important software houses of CAD and BIM platforms, the lack of knowledge of professionals in relation to similar software from other proprietaries and most importantly to avoid interoperability problems between software from different providers.

4.9 Factors that limit collaboration and project integration

According to the interviewees, the factors that often limit collaboration and integration between projects are related to people. The necessity of training and the resistance to the adoption and using of BIM technologies is recurrent among professionals (Table 6).

Table 6: Limiting factors for collaboration and integration of projects according to the interviewed professionals. Source: Personal collection, 2018.

The collaboration, integration of disciplines and lack of definition of collaborative processes by companies were also noticed. In most cases, the definition of activity flowcharts was not clear. This led to the underutilization of employees and ICTs and fragmentation of processes.

In addition, non-requirement of projects in BIM for approval by public agencies is another factor that hampers the adoption and collaboration with BIM, since it encourages professionals to continue to use CAD software.

4.10 Product

Concerning the integration of projects, a greater focus on compatibilization of geometric data and little attention were given to the insertion of the constructive parameters to be used throughout the life cycle of the building. This happens, among other causes, due to the form that contracts are made between clients and professionals. Such contracts are signed separately with each specialist. Thus, each office delivers its respective models and separate database.

5 Collaboration Scenarios

The analysis of all ten project processes addressed in this study stressed both similar and different aspects concerning the way the internal and/or external team professionals work together and the way such professionals develop the modeling and integrate the disciplines. Considering these three aspects and regardless of the particularities from each case, the analyzed processes were categorized into three collaboration scenarios.

In collaboration scenario 1, after the modeling of the architectural proposal, complementary projects were created from the first model. Based then on the link between the files, the interference check was performed. This step was not made automatically using clash detection features in specific revision tools but the modeling software itself by using visual observation by the professional responsible for the compatibility (coordinator)7. In this scenario, there was a greater possibility of data inconsistency and redundancy. The participating offices have reduced staff and the coordinators of the interference analysis also acted as designers (Fig. 10). CS 2, CS 3, CS 4 and CS 5 conducted in Natal were categorized in this scenario.

Fig. 10: Collaboration scenario 1. Source: Personal collection, 2018.

Scenario 2 presented similarities to scenario 1 concerning the professionals involved and modeling process based on the links between the files. Nevertheless, scenario 2 emphasized that integration moments were easily identified due to the use of a specific coordination and revision tool (Navisworks), which optimizes the reviews and contributes to reduce data inconsistencies (Fig. 11). CS 1 and CS 6 also conducted in Natal are examples of this scenario.

Fig. 11: Collaboration scenario 2. Source: Personal collection, 2018.

In scenario 3, it is noticeable the better use collaboration tools such as worksets and central model as the offices had larger teams and projects, allowing several designers to work at the same time on one or more models. Interference verification was performed with specific coordination and revision tools, promoting greater accuracy of the database (Fig. 12). The national and international RS 18, RS 2, RS 3 and RS 4 were categorized in this scenario.

Fig. 12: Collaboration scenario 3. Source: Personal collection, 2018.

As identified in relation to the analyzed collaborative processes, the summary of the three collaboration scenarios is presented below (Table 7).

Table 7: Summary of collaborative scenarios. Source: Personal collection, 2018.

Even though similarities were identified, the three analyzed scenarios differ from those proposed by Jørgensen et al. (2008), among other points, since the scenarios described by these authors refer to the collaboration using IFC. In contrast, few processes addressed in this study used IFC, since there is a predominance application of BIM modeling tools provided by the same manufacturer.

6 Final Considerations

This study fostered the analysis of how architecture and engineering offices from Natal and national and international contexts have performed collaboration to integrate projects using BIM platform. It was observed that in most of the mapped processes the integration of the disciplines, detection of interferences and model adjustments occurred only after the architectural modeling followed by the engineering process. Integration activities mainly aimed at making compatible the geometric data.

The advantages of using BIM were perceived as this platform enhances the collaborative design process. Even with exceptions, it was noted that the tools of collaboration and integration of disciplines are underutilized, both by Natal offices and other companies that participated in the reference studies. Compatibility and modeling software are generally provided by the same manufacturer. Thus, there is little interoperability using IFC extension standard.

The analyzed processes were identified and categorized into three collaboration scenarios, being two of them in Natal. A greater use of resources and collaboration tools was observed in scenario 3. This fact was also enhanced by the profiles of the teams and projects.

It was also noticed that offices with less technological resources but with greater control of the project process performed the collaboration and integration of disciplines more efficiently and developed projects with greater optimization degree. Most offices in Natal stated that there were no collaboration processes defined nor did specific software for communication, project review and integration of disciplines were used by them. Advances in knowledge, training and application of simulation tools related to sustainability, graphic programming and parameterization is also necessary.

Based on the analyses conducted in Natal, it is not possible to assume that the evaluated project processes presented full collaboration between architecture and engineering offices using BIM. Nevertheless, most frequent collaboration forms and project practices were identified.

At last, the research and analysis concerning the collaboration between architects and engineers in the contemporaneity involves the understanding of relevant factors such as team profiles, new social demands, design processes and the potentiality of application of Information and Communication Technologies (ICTs). The interaction between these factors increases the possibility of identifying different ways in which multidisciplinary designers can participate and collaborate in ACS, thus determining the emergence of collaborative scenarios and integration of projects as it is observed in this study.

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1 Previously to the case studies, a survey was conducted with architecture and engineering professionals that worked together using BIM. Another online study was carried out with architects registered at the Architecture and Urbanism Council of Rio Grande do Norte (CAU-RN). The gathered data contributed to promote the collaborative scenarios using BIM in Natal, considering a multi-case analysis. In this research, the term scenario is used to categorize forms and levels of collaboration and integration of disciplines identified in Natal.

2 In order to enable interoperability between different BIM software and ensure the maintenance and exchange of relevant data, the Industry Foundation Classes (IFC), developed by buildingSMART, has been adopted as a file format.

3 In this research, the sequence of steps proposed by Gil (2002, p.137) was adapted.

4 Concerning this criterion, the considered participants were: i. Architecture and engineering offices (internal collaboration); ii. Architecture or engineering offices (internal collaboration) that developed at least one discipline and shared project(s) with partner(s) (external collaboration); iii. Offices acting in project development and not only 3D modeling; iv. Indication of the offices by authorized BIM software representatives and BIM instructors with certification; v. Location of the office in the addressed geographical context; vi. Offices that could respond to the interview protocol and present projects that exemplify the described process.

5 The elaborated protocol can be consulted in Martins Júnior (2018, p. 89).

6 Concerning the sixteen listed companies, it was not possible to interview the engineering offices B, E and N. The processes that these offices attended were mapped based on information from the architecture offices with whom they collaborated. Most are small-sized offices, except for A, C, D, F, and K, which are medium-sized. According to Barison and Santos (2011), small companies have one to ten employees, medium-sized companies between 11 and 100, and large companies with more than 100 employees.

7 Integration of disciplines and detection of interferences are usually carried out by the architecture or engineering office that participates in the collaborative process. Such professionals have greater ability to use the coordination and revision tools of projects.

8 In RS 1, the integration of disciplines and interference detection were carried out by the architecture office using the modeling software itself and not a specific software of project coordination. RS 1 was categorized in scenario 3 based on the architectural design modeling process, which file sharing was based on the central model and editing of local copies, considering the use of worksets. This was the form of modeling and sharing the architecture project verified in the other analyzed reference studies. The modeling method was the first criterion adopted to define the collaboration scenario of each case study.