Como destacado na seção anterior, esta pesquisa pode ser generalizada para as classes de problemas relativas a Sensibilidade Energética e Qualidade Ambiental Interna. Conforme apresentado no Quadro 14 (p.83), os agentes envolvidos destas classes, em conjunto, agregam: Ocupantes, Projetistas, Inspetores Prediais, Gerentes de Facilities e Proprietários, influenciando nas fases de Planejamento/Programa e Projeto, e Operação e Manutenção.
A solução BIM-IoT apresentada atendeu aos Gerentes de Facilities e Proprietários, com ênfase na fase de Operação e Manutenção da edificação. Sua ampliação para os demais agentes discriminados anteriormente será abordada a seguir e envolve adequações relativas, principalmente, à entrega e exibição de informações.
Como a solução desenvolvida utilizou-se da entrega do Modelo BIM em um Ambiente Nativo, as adaptações para Projetistas tornam-se mais simplificadas, e devem considerar a entrada de Dados Simulados de Desempenho para dar suporte às estratégias de projeto em cenários de retrofit – abarcando, portanto, a fase de Planejamento/Programa e Projeto. A elaboração de add-ins nesse caso também pode agregar às atividades dos Projetistas. No âmbito da Operação e Manutenção, as adaptações para Inspetores Prediais devem considerar o vínculo desta solução em Ambiente BIM Nativo com Sistemas de Serviço de O&M, para registrar Ordem de Serviço (OS), Procedimentos de Manutenção Preventiva, entre outros. Este vínculo pode ser realizado através de bancos de dados centralizados e visualização distribuída. Novamente, a elaboração de add-ins também pode agregar às atividades dos Inspetores Prediais. No caso de profissionais terceirizados, recomenda-se considerar a evolução da solução proposta para Navegadores Web e/ou Aplicativos, devido à segurança e privacidade organizacional, também com possibilidade de extensão a Sistemas de Serviço de O&M. Para os Ocupantes, as adaptações são mais notáveis e requerem a entrega do Modelo BIM somente em Navegadores Web e/ou Aplicativos. Esta interface pode estar associada a Sistemas de Serviço de Notificações (ex. solicitações de conforto) integrados ao Setor de Gerenciamento de Facilities da organização. Para cada agente mencionado, deve-se revisar os agrupamentos e unidades de exibição das informações inerentes à IoT, conforme suas motivações e/ou responsabilidades atribuídas. Em relação a Gerentes de Facilities e Proprietários, a solução BIM-IoT proposta pode ser incrementada, visando outras abordagens, e integrar-se a Sistemas Digitais de Gerenciamento de Facilities, como CMMS e CAFM, disponíveis comercialmente. Para tanto, pode-se utilizar o Ambiente BIM Nativo e
ferramentas dos sistemas digitais mencionadas em paralelo, acrescentar um middleware/add- in para mediar a integração, ou estender para uma entrega em Navegador Web e/ou Aplicativo já integrado a estas ferramentas (ex. como realizado em diversos módulos do EcoDomus FM).
Por conseguinte, em referência à Instituição de Ensino UNICAMP, que abarca essa diversidade de agentes, a demanda de soluções BIM-IoT pode envolver os três propósitos de BIM identificados para integração, bem como os três formatos de entrega associados ao Modelo BIM, desde que assegurada sua extensão a outros serviços, como exemplificado, e a exibição de informações centrada no usuário.
Sua ampliação para outros ambientes de aplicação abrange níveis diversos de adequação ou substituição de definições inerentes ao ambiente institucional. No caso de ambientes comerciais, as adequações são mínimas. No caso de ambientes residenciais estudantis, que possuem usuários com perfis semelhantes ao ambiente de aplicação da pesquisa, as adequações são moderadas e devem contemplar a alteração do formato de entrega de monitoramento, sendo a visualização do Modelo BIM em Navegadores Web e/ou Aplicativos; e a adaptação dos agrupamentos e unidades de exibição das informações. Além disso, destaca-se a potencialidade de incorporar na solução o eco-feedback por incentivo, que não aparece como requisito de tipo de exibição em ambientes comerciais e institucionais. No caso de ambientes residenciais familiares, que possuem outros tipos de motivações, que variam de família para família e de membro para membro, as adequações são significativas e heterogêneas. Mas entre as adaptações potencialmente comuns indica-se alteração do formato de entrega para Navegadores Web e/ou Aplicativos e adequação dos agrupamentos e unidades de exibição das informações. Destaca-se, também, a potencialidade de incorporar o eco- feedback por incentivo na solução.
Pensando na instanciação da solução BIM-IoT, destaca-se que sua implementação é replicável, considerando as escalas do ambiente, do pavimento e da edificação. A depender da conformação do ambiente (ex. quantidade e disposição de objetos alvo de monitoramento) e do sistema a ser monitorado, as definições da RSSF enquanto Tecnologia de Sensoriamento e de Servidores Web e de Bancos de Dados da solução podem ser adequadas ao contexto. A exemplo disso, caso a mesma solução BIM-IoT criada fosse implementada em ambientes vizinhos, esta teria que adequar-se aos modelos e quantidades de luminárias dos sistemas de iluminação, atribuir novos canais, no caso do ThingSpeak, ou novas tabelas, no caso do banco de dados MySQL, para direcionamento e processamento dos dados coletados. A conexão e a comunicação com os servidores poderia ser realizada pelo mesmo roteador lotado no
LAMPA, já que seu sinal de alcance Wi-Fi cobre toda a Asa Esquerda do Anexo 01, ou outros dispositivos disponíveis na edificação. O desdobramento destas alterações influenciaria no Dynamo como middleware BIM, no sentido de acrescentar no script a seleção e filtro de novos objetos BIM, redirecionar a comunicação, resgate e organização de informações extraídas dos servidores e adequar as demais funções programadas para atualização periódica do Modelo BIM. No caso da ferramenta BIM, se verificaria a necessidade de criação de novas vistas 2D e 3D e tabelas de agrupamento de propriedades do objetos BIM sob monitoramento. Além disso, escalonar a solução para outras edificações tornaria o script mais complexo, cenário que indica a demanda pelo planejamento de criação de scripts por edificação, e a depender da área construída, por zonas. Por conseguinte, no caso do Monitoramento de Desempenho de diversas edificações centralizadas em uma interface única, a solução BIM- IoT deve adequar-se à entrega em Navegadores Web e/ou Aplicativos, que usualmente utilizam formatos mais leves do Modelo BIM, proporcionando informação distribuída e interfaces enriquecidas, entretanto menos carregadas.
Finalmente, na presença de Sistemas de Gestão Predial, com módulos de monitoramento, ou Sistemas de Automação Predial na edificação, as Camadas de Sensoriamento e Rede seriam de responsabilidade do desenvolvedor, e a Camada de Serviço, já estruturada, apenas fruto de manipulação de dados para extração de informações de monitoramento. Reitera-se que um BMS pode atuar em conjunto com uma RSSF e os dados de ambos convergirem na camada de serviço. Considerando este cenário, as soluções de IoT já estariam consolidadas e os esforços maiores de desenvolvimento estariam nas possíveis relações de integração com BIM.
6
CONCLUSÃO
A presente pesquisa teve por objetivo integrar informações de consumo de energia adquiridas por meio da IoT ao Modelo BIM, visando o Monitoramento de Desempenho. Enquadrou-se, portanto, em um cenário post-BIM (SUCCAR, 2010) e representa avanço científico em relação aos demais estudos nacionais, por tratar-se da primeira dissertação brasileira sobre BIM e IoT. Seguindo o delineamento da abordagem metodológica Design Science Research, definiu-se 3 campos temáticos estruturais, que representam atualidade e crescente interesse no âmbito científico – Sistemas de Eco-feedback, Internet das Coisas e Modelagem da Informação da Construção. Os campos foram relacionados entre si e subsidiaram a proposição dos artefatos constructos, modelo, método e instanciação; correspondentes a quatro questões de pesquisa.
A primeira questão de pesquisa abordou que requisitos de uma estratégia de eco- feedback podem ser adequados e empregados aos usuários de diferentes ambientes de aplicação. Constatou-se que os requisitos estão associados às definições do ambiente de aplicação, identificação das motivações de usuários e detalhamento dos componentes-chave de um Sistema de Eco-feedback. Estes requisitos puderam ser sistematizados em uma estratégia macro (Figura 9, p.40), que inspirou a estratégia de eco-feedback utilizada na pesquisa (Figura 31, p.96 e Figura 75, p.159) – tendo em vista o impacto psicológico, potencial de efetividade e desempenho do sistema.
Por sua vez, a segunda questão de pesquisa abordou como a IoT pode ser utilizada para fomentar conscientização e subsidiar tomadas de decisão em relação à mitigação do consumo de energia. A representação da Arquitetura Orientada a Serviço de Li, Xu e Zhao (2014) (Figura 16, p.56), que envolve camadas de Sensoriamento, Rede, Serviço e Interface, orientou o projeto e desenvolvimento da solução BIM-IoT proposta, atendendo aos contextos de aplicação IoT associados a Medição Inteligente e Domótica e Automação Residencial.
A terceira questão de pesquisa abordou quais são os propósitos de BIM no contexto de integração com a IoT, visando a gestão do consumo de energia na fase de Operação e Manutenção da edificação. Identificou-se que, na integração BIM-IoT, os propósitos de BIM consistem em atuar como estrutura virtual de dados da edificação, subsidiar simulações de desempenho e análises preditivas, e exercer o papel protagonista de visualizador da informação. Devido à ênfase na gestão do consumo de energia na fase de O&M, estes
propósitos devem enquadrar-se nas classes de problemas relativas a Sensibilidade à Eficiência Energética e Qualidade Ambiental Interna.
Finalmente, a quarta questão de pesquisa abordou como realizar a integração mencionada tendo em vista uma estratégia de eco-feedback. Esta questão esteve diretamente associada à solução BIM-IoT que operacionalizou, de modo iterativo, os constructos, modelo e método propostos. A solução BIM-IoT abarcou dois ciclos de Projeto, Desenvolvimento e Avaliação, e considerou, como grupo alvo da estratégia de eco-feedback, o setor de gerenciamento de facilities e o proprietário de uma edificação institucional. Assim sendo, sua instanciação restringiu o Monitoramento de Desempenho ao consumo de energia e informações ambientais de um laboratório de pesquisa da FEC-UNICAMP.
No 1º Ciclo, a RSSF desenvolvida caracterizou-se por seu baixo custo, otimização e eficiência, além das possibilidades de aplicação em ambientes vizinhos. Os servidores utilizados apresentaram vantagens e desvantagens durante o desenvolvimento da solução BIM-IoT. O Thingspeak, enquanto Plataforma IoT na Nuvem, mostrou-se viável para o monitoramento de condição. O Apache HTTP Webserver/MySQL, atuando localmente, mostrou-se robusto e capaz de atender a todas as finalidades de monitoramento estabelecidas. A relação entre BIM e MySQL significou redução de esforço na construção de um banco de dados contextualizado semanticamente. Essa constatação reitera que o Modelo de Registro BIM seja produto de uma estratégia organizacional, na qual os Requisitos de Informação da Entidade Contratante – objetivando O&M – sejam incorporados desde as fases iniciais do ciclo de vida da edificação. As Interfaces de Entrega e Exibição do 1º Ciclo, complementares ao Modelo BIM, corresponderam, ainda que parcialmente, à estratégia de eco-feedback empregada na pesquisa. Entretanto, sentiu-se a ausência de recursos de contextualização espacial para melhor compreensão das informações de monitoramento. A Instanciação Piloto do 1º Ciclo apontou revisão das instalações elétricas do ambiente de aplicação e demandou ações corretivas no monitoramento de condição. Esse contexto demonstra que as redes elétricas necessitam de projetos que levem em consideração a não influência entre os equipamentos. Ainda, enfatiza que o Monitoramento de Desempenho, além de dar suporte à manutenção preditiva, serve de parecer e/ou indicador de qualidade de soluções de projeto.
No 2º Ciclo, o conjunto de ferramentas utilizadas mostrou-se viável para integrar BIM e IoT visando Monitoramento de Desempenho: (i) o Autodesk Revit 2017, enquanto ferramenta BIM de autoria; (ii) o Dynamo, seu ambiente de VPL; e (iii) o Dyno Browser, ferramenta associada ao Dynamo que amplia seus recursos. Os ajustes ao Modelo de Registro
BIM para esta finalidade apontaram, novamente, a relevância de uma estratégia organizacional – já constatada no 1º Ciclo. A funcionalidade do Dynamo em executar scripts em modo periódico contribuiu para transformar o Modelo BIM em dinâmico, potencializando o Monitoramento de Desempenho e atendendo ao objetivo principal da pesquisa. Logo, comprova-se que é possível alcançar um Modelo BIM capaz de portar informações tanto estáticas como dinâmicas de objetos virtuais de um edifício, utilizando-se de ferramentas de VPL em um Ambiente BIM Nativo. Por outro lado, seu desempenho é diretamente influenciado pelos recursos de hardware e software inerentes às demais camadas da solução BIM-IoT. Entre as recomendações, esse cenário sugere a utilização de servidores de bancos de dados robustos para a integração das informações de monitoramento no Modelo BIM, haja vista as possibilidades de processamento de dados que podem atender a uma ampla gama de requisitos. Ademais, indica-se o uso de recursos de sobreposição gráfica no Modelo BIM, por estes facilitarem as atividades de monitoramento de condição. É relevante destacar que estes recursos ainda apresentam limitações relacionadas às sobreposições gráficas de instâncias (objetos BIM). No Dynamo, a execução de rotinas de sobreposição gráfica no modo periódico somente atende a instâncias de objetos presentes na vista tridimensional ativa no Autodesk Revit 2017, e influencia diretamente na visualização de monitoramento. Este contexto demanda aperfeiçoamento na interação entre as ferramentas Autodesk Revit 2017 e Dynamo.
Considerando ambos os ciclos, atribuiu-se ao Modelo BIM 4 Séries e 5 Usos (Quadro 22, p.188), conforme Succar, Saleeb e Sher (2016). Seus propósitos empregados na pesquisa consistiram em atuar como estrutura virtual de dados da edificação da FEC-UNICAMP e exercer o papel protagonista de visualizador da informação. Entre as contribuições da pesquisa, destaca-se que a solução BIM-IoT apresentada representa avanços em relação aos estudos do denominado Grupo C (p.167), ao envolver a incorporação de novos recursos de aprimoramento da integração de BIM e IoT para o Ambiente BIM Nativo sem auxílio de add- in. Ademais, a solução BIM-IoT agrega aos estudos similares de domínio de aplicação, discriminados no Quadro 12 (p.80). Observa-se que a contextualização semântica e espacial de informações sensoriadas do ambiente físico, proporcionada pelo uso do Modelo BIM dinâmico, dá suporte, facilita e incrementa o Monitoramento de Desempenho. Além disso, a estratégia de eco-feedback adotada tem potencial de influenciar no comportamento do grupo alvo, principalmente o setor de gerenciamento de facilities. Esta influência deve consistir na mudança de ações destes usuários, que deixam de atender apenas às atividades de manutenção preventiva e corretiva – usuais na instituição de ensino – e passam a incorporar também
atividades de manutenção preditiva, que proporcionam a antecipação de tomadas de decisão e facilitam a elaboração de estratégias operacionais.
A generalização da solução BIM-IoT considerando os demais agentes das classes de problemas relativas a Sensibilidade à Eficiência Energética e Qualidade Ambiental Interna pode incorporar: (i) o propósito de BIM voltado para a entrada de Dados Simulados de Desempenho; (ii) os demais formatos de entrega do Modelo, considerando Add-ins ou Navegadores Web e/ou Aplicativos; e (iii) sua extensão a diversos Serviços de FM. Sua generalização considerando os ambientes de aplicação apontam para adequações mínimas em edificações comerciais, moderadas em edificações residenciais estudantis e significativas em edificações residenciais familiares. Por fim, sua generalização considerando as escalas de implementação indicam a aplicação da solução BIM-IoT com adequações mínimas ou moderadas nas escalas do ambiente, do pavimento e do edifício; e com adequações significativas ao agregar-se novos edifícios no monitoramento de desempenho.
Em síntese de todos os aspectos abordados na pesquisa, a solução BIM-IoT auxilia na identificação e compreensão contextualizada e enriquecida relativa ao consumo de energia e às falhas operacionais de componentes do sistema de iluminação. Além disso, facilita o acesso às informações de umidade e temperatura do laboratório e assegura o suporte às atividades de monitoramento de desempenho da edificação, apresentando diversos níveis de granularidade da informação. Apresenta-se, portanto, como solução relevante de ampliação da consciência do usuário, atuando como recurso acessível, interativo e extensível a outras interfaces.
As limitações desta pesquisa apontam para a ausência de um sistema de monitoramento no ambiente de instanciação, cenário que influenciou na estratégia de eco- feedback empregada, devido à falta de referência acerca do consumo de energia e de informações ambientais da Edificação Anexo 01 da FEC-UNICAMP. Acrescenta-se, às limitações físicas, a restrição institucional da FEC-UNICAMP ao acesso e controle do roteador Wi-Fi do laboratório de pesquisa. Afora as limitações já pontuadas em relação à solução BIM-IoT instanciada, aponta-se o uso do Autodesk Revit 2017 – tendo em vista o extenso conjunto de ferramentas BIM disponíveis (Quadro 4, p.47), que podem ser adequadas ao escopo da pesquisa. Ademais, destaca-se o não uso do DynoStudio, funcionalidade do Dyno Browser, devido à suspensão de sua gratuidade após um ano.
As recomendações para trabalhos futuros apontam para a elaboração do Monitoramento de Desempenho de níveis de conforto ambiental dos usuários, balizado por
indicadores normativos pertencentes à série ISO (ISO 7730) e à ANSI/ASHRAE Standard 55. Além disso, indica-se ampliar a solução BIM-IoT para mais de um ambiente de instanciação, intentando a incorporação do eco-feedback por comparação normativa na organização. Sugere-se, do mesmo modo, introduzir outros tipos de sensores, como o sensor de presença, e tecnologias de rastreamento, como RFID, BLE e NFC, para correlacionar consumo de energia com outras variáveis, a exemplo de identidade, quantidade e permanência de ocupantes nos ambientes monitorados. Estas novas correlações devem aprimorar o eco-feedback por instrução e reforçar ações de mudança de comportamento.
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