BIM (Building Information Modeling)-Based Construction Permitting

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Η Χρήση Τεχνολογίας BIM (Building Information Modeling)

για την Αυτοματοποίηση της Διαδικασίας Έκδοσης Οικοδομικών Αδειών

BIM (Building Information Modeling)-Based Construction Permitting

ΔΙΑΜΑΝΤΑΚΟΥ ΒΕΡΟΝΙΚΗ Αρχιτέκτονας Μηχανικός

ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΠΕΛΕΚΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ

Θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους εκείνους που βρέθηκαν συνοδοιπόροι κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αλλά και καθ’ όλη τη διάρκεια σπουδών στο τμήμα Διαχείρισης Τεχνικών Έργων.

ΠρογράμματοςΕιδίκευσης«ΔιαχείρισηΤεχνικώνΈργων»,αποτελείσυνιδιοκτησία του ΕΑΠκαι του φοιτητή, ο καθένας από τους οποίους έχει το δικαίωμα ανεξάρτητης χρήσης και αναπαραγωγής της (στο σύνολο ή τμηματικά) για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς, σε κάθε περίπτωση αναφέροντας τον τίτλο και το συγγραφέα και το ΕΑΠ όπου εκπονήθηκε η Δ.Ε.

καθώς και τον επιβλέποντα και την επιτροπή κρίσης.

Π ΕΡΙΛΗΨΗ

Η εξέλιξη των ψηφιακών τεχνολογιών των τελευταίων δεκαετιών έχει μεταβάλλει σε μεγάλο βαθμό τον τρόπο εργασίας και την παραγωγική διαδικασία σε όλους τους κλάδους της οικονομίας.

Τα νέα τεχνολογικά εργαλεία που είναι πλέον ευρέως διαθέσιμα οδηγούν στην αλλαγή της μεθοδολογίας, του τρόπου εργασίας και της κουλτούρας γύρω από μία δραστηριότητα. Η δυστοκία που εμφανίζει ο κατασκευαστικός κλάδος στη προσαρμογή στο νέο περιβάλλον που επιφέρει η τεχνολογική εξέλιξη αναφέρεται συχνά ως ένας από τους βασικούς λόγους για την μειωμένη παραγωγικότητα το κλάδου. Σε πολλές αναφορές, η υιοθέτηση του BIM (Building Information Modeling) ως εργαλείο και μεθόδου εργασίας προτείνεται ως λύση για την συνολική αλλαγή νοοτροπίας και την υιοθέτηση πιο εξελιγμένων και παραγωγικών πρακτικών.

Με τον όρο BIM ορίζεται η διαδικασία παραγωγής μίας ψηφιακής αναπαράστασης των χαρακτηριστικών ενός έργου ή μίας κατασκευής και τη μέθοδο διαχείρισης των πληροφοριών του ψηφιακού αυτού μοντέλου. Παρά τα καινοτόμα χαρακτηριστικά της μεθοδολογίας, τη συνεχή εξέλιξη των τεχνολογιών BIM και τα επιμέρους οφέλη στην παραγωγή, η υιοθέτηση του BIM συνολικά από τον κατασκευαστικό κλάδο παραμένει αργή. Για τον λόγο αυτόν, σήμερα διακρίνονται προσπάθειες για την ευρεία οικειοποίηση της μεθόδου στην διαχείριση των τεχνικών έργων μέσω θεσμικών παρεμβάσεων, καθώς διαπιστώνεται ότι η προτροπή εκ των άνω μπορεί να αποτελέσει επιπλέον κίνητρο.

Σε ευρωπαϊκό επίπεδο μία από τις πιο ενδιαφέρουσες προσπάθειες σε αυτήν την κατεύθυνση είναι το πρόγραμμα που υλοποιείται από το Υπουργείο Οικονομικών και Επικοινωνιών της Εσθονίας, με την χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης και με την τεχνική υποστήριξη διάφορων φορέων, για την κατασκευή ενός συστήματος έκδοσης οικοδομικών αδειών με βάση την τεχνολογία BIM. Αν και κάθε χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε διαφορετικό επίπεδο ψηφιοποίησης της διαδικασίας έκδοσης οικοδομικών αδειών, η κατασκευή ηλεκτρονικών εφαρμογών για την αυτοματοποίηση των ελέγχων και την επιτάχυνση των διαδικασιών αποτελεί κοινό ζητούμενο.

Μέσα από τα αποτελέσματα της πρότασης που υλοποιήθηκε για το ερευνητικό πρόγραμμα e- Construction Platform - BIM Based Building Permitting της Εσθονίας και παραδείγματα από άλλες εφαρμογές, δίνεται η δυνατότητα να διερεύνησης των δυνατοτήτων, των τεχνικών προ- απαιτούμενων και των πιθανών προβληματικών εφαρμογής του BIM στην διαδικασία έκδοσης οικοδομικών αδειών. Ακόμα, μέσα από τη σύγκριση των προγραμμάτων που εφαρμόζουν τον αντικειμενοστραφή σχεδιασμό βάση του οποίου αποτελεί η τεχνολογία ΒΙΜ, με ψηφιακές εφαρμογές οι οποίες στηρίζονται στον παραδοσιακό τρόπο διαχείρισης της πληροφορίας με τη χρήση της λογικής του «ψηφιακού χαρτιού» όπως είναι η ελληνική ηλεκτρονική πλατφόρμα έκδοσης οικοδομικών αδειών e-Adeies, γίνεται εμφανής η ανάγκη για περαιτέρω έρευνα στον τομέα της θεσμικής εφαρμογής της τεχνολογίας ΒΙΜ και την αλλαγή μεθοδολογίας στην διαχείριση και τον έλεγχο της πληροφορίας που αφορά στο δομημένο περιβάλλον.

Λέξεις Κλειδιά:

ΒΙΜ, Building Information Modeling, Αυτοματοποιημένος Έλεγχος, Οικοδομική Άδεια

A BSTRACT

The evolution of digital technologies has greatly changed the working methods and production processes in all sectors of global economy. The new technological tools that are today widely available have led to a shift towards working methods. The difficulty of the construction industry in adapting to the new digital environment is often cited as one of the main reasons for the reduced productivity of the industry. The adoption of BIM (Building Information Modeling) as a tool and work method is often suggested to be a solution for the overall change towards the adoption of more sophisticated and productive practices in the construction sector.

The term BIM defines the process of producing a digital representation of the physical and functional characteristics of a construction project or product and its digital information management process. Despite the innovative features of BIM technology, the adoption rate of BIM in the construction industry remains low. For this reason, today, around the world, we recognize efforts made by local authorities for implementing BIM in the management of technical projects through institutional interventions.

In this direction, one of the most interesting efforts in the European Union is the program implemented by the Estonian Ministry of Finance and Communications, funded by the European Union and technically supported of various bodies, for the construction of an automated building permitting system based on BIM technology. Although every country in the European Union is currently at a different level of digitization of the building permit process, the development of digital applications to automate inspections and speed up procedures of authorizing building permits is a common issue that needs to be addressed.

Through the results the research project e-Construction Platform - BIM Based Building Permitting of Estonia and examples from other applications, it is possible to explore the possibilities, technical prerequisites and problems that may occur by BIM implementation in building permitting processes. Furthermore, by comparing digital platforms that implement object-oriented design based on BIM technology, with digital applications that are based on the traditional way of managing information using the logic of "digital paper", such as the greek digital building

permitting platform «e-Adeies», we outline the need for further research in the field of implementing BIM technology in building permitting processes and the procedural shift within the AEC industry that follows BIM adoption.

Keywords:

ΒΙΜ, Building Information Modeling, Automated Checks, Building Permit

Π ΙΝΑΚΑΣ Π ΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Περίληψη ... i

Abstract ... iii

Πίνακας Περιεχομένων ... v

Πίνακας Εικόνων ... vii

1. Εισαγωγή... 1

1.1 Αντικείμενο της Εργασίας ... 1

1.2 Σκοπός της Εργασίας ... 2

1.3 Δομή της Εργασίας ... 4

2 Building Information Modeling (BIM) ... 7

2.1 Βασικές Έννοιες του Building Information Modeling... 7

2.1.1 Τα Επίπεδα Ωριμότητας του BIM ... 10

2.1.2 Η εξέλιξη των τεχνολογιών CAD/BIM ... 13

2.1.3 Οι Διαστάσεις του BIM ... 21

2.2 Δυνατότητες Αυτοματοποιημένων Ελέγχων ... 23

2.3 Διαλειτουργικότητα & Ανοικτά Πρότυπα ... 27

3 Πολεοδομικές εφαρμογές ΒΙΜ στην Ευρώπη ... 30

3.1 Θεσμικές Παρεμβάσεις για την Ενσωμάτωση της Τεχνολογίας BIM Στον Κατασκευαστικό Κλάδο 30 3.2 Οι Ευρωπαϊκές Κατευθύνσεις για την ευρεία υιοθέτηση του BIM ... 32

3.2.1 Η Σύσταση της Ομάδας Εργασίας EU BIM ... 32

3.2.2 Ηλεκτρονική Ταυτότητα Κτιρίων / Digital Building Logbooks ... 35

3.2.3 Ηλεκτρονική Έκδοση Οικοδομικών Αδειών / Digital Building Permits ... 37

3.3 Το Παράδειγμα e-Construction Platform Της Εσθονίας ... 40

3.3.1 To Πρόγραμμα e-Construction Platform ... 40

3.3.2 Τα Ψηφιακά Δίδυμα Πόλης ... 43

3.3.3 Αυτοματοποιημένοι Έλεγχοι σε Κτιριακά Μοντέλα BIM ... 49

3.3.4 Συμπεράσματα από το Εγχείρημα της Εσθονικής Πρωτοβουλίας... 56

4 Η Ελληνική Περίπτωση ... 58

4.1 Γενικά Χαρακτηριστικά της Υφιστάμενης Κατάστασης ... 58

4.2 Ο Έλεγχος της Δόμησης ... 60

4.3 Οι Ηλεκτρονικές Πλατφόρμες Έκδοσης Οικοδομικών Αδειών & Ταυτότητας Κτιρίων ... 63

4.4 Δυνατότητες Πιθανών αυτοματοποιημένων ελέγχων ... 68

4.4.1 Επιτρεπόμενα Στοιχεία Δόμησης – Όροι Δόμησης ... 69

4.4.2 Εγκρίσεις Αρμόδιων Φορέων ... 73

4.4.3 Κανόνες Ασφάλειας-Υγιεινής ... 75

4.4.4 Αρχείο Δεδομένων Δομημένου Περιβάλλοντος ... 76

5 Συμπεράσματα ... 78

Βιβλιογραφία ... 83

Παράρτημα Α ... 88

Παράρτημα Β ... 92

Π ΙΝΑΚΑΣ Ε ΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 2-1 Ψηφιακό μοντέλο πληροφοριών κτιριακής εγκατάστασης σε λογισμικό Autodesk Revit. ... 8 Εικόνα 2-2 Βιβλιοθήκη αντικειμένων BIM από την εταιρεία HILTI που δραστηριοποιείται στην

κατασκευαστική βιομηχανία (HILTI, 2021). ... 10 Εικόνα 2-3 Επίπεδα Ωριμότητας BIM - BIM Maturity Levels. Το επίπεδο ωριμότητας ενός μοντέλου BIM αποτυπώνει την ποιότητα και την ποσότητα ων πληροφοριών που έχουν ενσωματωθεί σε αυτό.

(Poljanšek, 2017). ... 12 Εικόνα 2-4 Σχεδιασμός κτιριακού έργου σε λογισμικό Autodesk AutoCAD. Οι κατόψεις, οι τομές και οι όψεις του κτηρίου αποτελούν ανεξάρτητες μεταξύ τους ενότητες. Κάθε αλλαγή σε μία από αυτές τις απεικονίσεις του κτιρίου, πρέπει να σχεδιαστεί ανεξάρτητα και σε δεύτερο χρόνο στις υπόλοιπες

απεικονίσεις. ... 14 Εικόνα 2-5 Σχεδιασμός ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων σε BIM με τη χρήση λογισμικού

Autodesk Revit... 16 Εικόνα 2-6 Τα αντικείμενα BIM είναι παραμετροποιημένες οντότητες πληροφοριών. ... 17 Εικόνα 2-7 Το κτιριακό μοντέλο BIM αποτελείται από ένα σύνολο "έξυπνων αντικειμένων". Το σύνολο των οντοτήτων που περιλαμβάνονται σε ένα μοντέλο BIM φέρουν πληροφορίες οι οποίες είναι άμεσα προσπελάσιμες. ... 18 Εικόνα 2-8 Οι Βασικές Παλέτες Εργαλείων του λογισμικού Autodesk AutoCAD. Ο σχεδιασμός με συστήματα CAD βασίζεται στις έννοιες της προβολικής γεωμετρίας. Η γραμμή και το τόξο αποτελούν τα βασικά εργαλεία σχεδιασμού. ... 19 Εικόνα 2-9 Οι Βασικές Παλέτες Εργαλείων του λογισμικού Autodesk Revit. Στο Revit εφαρμόζεται αντικειμενοστραφής σχεδιασμός. Τα βασικά εργαλεία σχεδίασης είναι αντικείμενα-οντότητες όπως το δοκάρι, η πόρτα, ο σωλήνας κλπ. ... 20 Εικόνα 2-10 Κύκλος Ζωής Κατασκευαστικών Έργων. Η τεχνολογία BIM μπορεί να αποτελέσει

σημαντικό εργαλείο για όλη τη διάρκεια ζωής ενός έργου (The Riba Journal, 2021) ... 21 Εικόνα 2-11 ΠολλαπλέςΔιαστάσεις BIM. (Bosurgi, Celauro, Pellegrino, & Rustica, 2020). ... 23 Εικόνα 3-1 «Global BIM Regulation Evolution» (Shimonti, 2012) ... 31 Εικόνα 3-2 Το EU BIM Task Group αποτελεί κομμάτι της ευρωπαϊκής πρωτοβουλίας για την ευρεία εφαρμογή του BIM και τον ψηφιακό μετασχηματισμό του κατασκευαστικού τομέα (Παπαδάκη , 2020).

... 34

Εικόνα 3-3 Σύμφωνα με έρευνα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τις Ηλεκτρονικές Ταυτότητες Κτιρίων, το BIM μοντέλο του κτιρίου αποτελεί ένα από τα βασικά στοιχεία που θα έπρεπε να περιλαμβάνεται στον ηλεκτρονικό φάκελο της ταυτότητας. ... 36 Εικόνα 3-4 «Digital Building Permitting in EU» Το επίπεδο ψηφιοποίησης της διαδικασίας έκδοσης οικοδομικής άδειας διαφέρει ανάμεσα στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Raffaelli F. , 2020) ... 38 Εικόνα 3-5 Θεσμική υιοθέτηση της τεχνολογίας ΒΙΜ στην Ευρώπη (Charef, Emmitt, & Alaka, 2019) .. 39 Εικόνα 3-6 «BIM Model Check Dashboard». Η επιφάνεια εργασίας της ηλεκτρονικής πλατφόρμας για τον έλεγχο του μοντέλου ΒΙΜ (e-Εhitus, 2021) ... 41 Εικόνα 3-7 «Η Ολλανδία σε τρεις διαστάσεις» (Future Insight Group BV, TU Delft, Kadaster, & AHN, 2019) Η πλατφόρμα αποτελεί μία προσπάθεια συγκέντρωσης των πληροφοριών του δομημένου

περιβάλλοντος σε ένα τρισδιάστατο ψηφιακό αντίγραφο της χώρας. ... 45 Εικόνα 3-8 «Tallinn 3D Twin Demo Αbove Ground» Απόσπασμα εικόνας από το Ψηφιακό Δίδυμο της πόλης του Ταλίν στο οποίο αποτυπώνονται οι όγκοι των κατασκευών άνω του εδάφους με

ενσωματωμένες πληροφορίες. (https://3dkaksik.eehitus.ee/, 2021) ... 46 Εικόνα 3-9 Απόσπασμα τρισδιάστατου ψηφιακού χάρτη με ενσωματωμένες πληροφορίες για τις

κτιριακές υποδομές της πόλης Ταλίν της Εσθονίας. Από το μενού της εφαρμογής ο χρήστης μπορεί να εφαρμόζει φίλτρα για την εξαγωγή γεωχωρικών και πληροφοριακών δεδομένων (Maa-amet 3D, 2021) . 47 Εικόνα 3-10 «Tallinn 3D Twin Demo Underground» Απόσπασμα εικόνας από το Ψηφιακό Δίδυμο της πόλης του Ταλίν στο οποίο αποτυπώνονται οι υπόγειες υποδομές της πόλης (https://3dkaksik.eehitus.ee/, 2021) ... 48 Εικόνα 3-11 Έλεγχος Μέγιστου Ύψους Κτιρίου στην πλατφόρμα E-construction. Με πράσινο πλαίσιο τα όρια εντός των οποίων μπορεί να αναπτυχθεί το κτίριο βάσει της νομοθεσίας και των ελέγχων του

προγράμματος. (Proof of Concept BIM based permit checking solution Estonia, 2019) ... 51 Εικόνα 3-12 Έλεγχος επάρκειας οδεύσεων διαφυγής στην πλατφόρμα E-construction. Με πράσινο χρώμα οι χώροι του κτιρίου που καλύπτονται επαρκώς βάσει της νομοθεσίας και των ελέγχων του

προγράμματος. (Proof of Concept BIM based permit checking solution Estonia, 2019) ... 52

Εικόνα 4-2 «Ανέβασμα Εγγράφων» στην πλατφόρμα υποβολής αιτήσεων έκδοσης οικοδομικών αδειών.

(e-adeies, 2019) ... 66 Εικόνα 4-3 Η πλατφόρμα "Ταυτότητα Κτιρίου" τέθηκε σε λειτουργία στις αρχές του 2021. Στην

πλατφόρμα υποχρεωτικά καταχωρούνται σχέδια και έγγραφα από όλη τη ζωή ενός κτιρίου. (Ταυτότητα Κτιρίου, 2021) ... 67 Εικόνα 4-4 Υπόδειγμα για τη σύνταξη Τοπογραφικού Διαγράμματος για εκτός σχεδίου περιοχές.

(Υπουργείο Ενέργειας και Περιβάλλοντος, 2016) ... 71 Εικόνα 4-5 Υπόδειγμα για τη σύνταξη Διαγράμματος Δόμησης. (Υπουργείο Ενέργειας και

Περιβάλλοντος, 2016) ... 72 Εικόνα 4-6 Εικόνα από την νέα πλατφόρμα για το Μητρώο Κτιρίων της Εσθονίας. Η εφαρμογή

στηρίζεται στην τεχνολογία ΒΙΜ. Κάνοντας κλικ πάνω σε έναν όγκο εμφανίζονται στην οθόνη τα βασικά στοιχεία της ηλεκτρονικής ταυτότητας της κατασκευής, σύνδεσμος για το Κτηματολόγιο, στατιστικά στοιχεία, χρήσεις του κτιρίου κλπ (Μητρώο Κτιρίων (Εσθονία), 2021) ... 77

1. Ε ΙΣΑΓΩΓΗ

1.1 Α

Ε

Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η παρουσίαση και η ανάλυση των πρότυπων εφαρμογών BIM που χρησιμοποιούνται σε πειραματικό επίπεδο για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας έκδοσης οικοδομικών αδειών. Τις τελευταίες δεκαετίες, η εξέλιξη των ψηφιακών τεχνολογιών έχειμεταβάλλει σε μεγάλο βαθμό τον τρόπο εργασίαςκαι την παραγωγική διαδικασία σε όλους τους κλάδους της οικονομίας. Στονκατασκευαστικό τομέα, η ευρεία προσαρμογή στα νέα ψηφιακά μέσαέχει επιφέρει σημαντικές αλλαγέςκαι νέες προοπτικές. Η πιο πρόσφατη από τις ψηφιακές τεχνολογίες που συμβάλλουν στον μετασχηματισμό της κατασκευαστικής βιομηχανίας είναι η χρήση των μοντέλων BIM (Eastman, Teicholz, Sacks, &

Liston, 2011). Το BIM μπορεί να περιγράφειως εργαλείο που επιτρέπει την αποθήκευση και την διαχείρισηπληροφοριών και γνώσεων τομέα καθ'όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του έργου. Με τον όρο BIM (Building Information Modeling) ορίζουμε την διαδικασία παραγωγής μίας ψηφιακής αναπαράστασης των χαρακτηριστικών ενός έργου ή μίας κατασκευής και τη μέθοδο διαχείρισης των πληροφοριών του ψηφιακού μοντέλου. Το αποτέλεσμα της διαδικασίας είναι η παραγωγή ενός ψηφιακού μοντέλου -διδύμου του έργου- αποθήκευσης, διαχείρισης και ελέγχου πολλαπλής πληροφορίας σχετικά με το έργο. Ως εκ τούτου, το BIM έχει τον κύριο ρόλο του συντονισμού και της ολοκλήρωσης της ανταλλαγής πληροφοριών και γνώσεων μεταξύ διαφορετικών κλάδων και φάσεων εντός του έργου.

O τεχνικός έλεγχος της τεκμηρίωσης ενός έργου είναι μια από τις πιο χρονοβόρες και επιρρεπείς σε σφάλματα δραστηριότητες στον τομέα των κατασκευών. Ειδικότερα, κατά τη διαδικασία

Στην πλειοψηφία των ηλεκτρονικών συστημάτων έκδοσης οικοδομικών αδειών σε παγκόσμιο επίπεδο, προς το παρόν είναι δυνατή μόνο η αποθήκευση και επεξεργασία τεκμηρίωσης του έργου σε στατική ψηφιακή (.pdf) μορφή. Έτσι, η υποβολή ενός φακέλου έργου προς αδειοδότηση μπορεί να γίνεται ηλεκτρονικά, όμως ο έλεγχος των επιμέρους μελετών και των σχεδίων ακολουθεί αναλογική λογική, καθώς το κάθε σχέδιο και η κάθε μελέτη εξετάζεται ξεχωριστά και σε δύο διαστάσεις κάθε φορά. Η σπατάλη πόρων από αυτή την διαδικασία επιφέρει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στις δραστηριότητες του κατασκευαστικού κλάδου.

Ηανάπτυξη εφαρμογών αδειοδότησης με βάση μοντέλα BIM προτείνεται ωςλύση που λαμβάνει υπόψη τις σύγχρονες τεχνολογικές εξελίξεις στον σχεδιασμό κτιρίων και απλοποιεί τη διαδικασία αδειοδότησης δημιουργώντας τη δυνατότητα υποβολής και ελέγχου ολοκληρωμένων έργων προς αδειοδότηση απευθείας, χωρίς να απαιτείται η παρουσίαση των μελετών ψηφιακό χαρτί (.pdf).

Μία πιο αποτελεσματική διαδικασία αδειοδότησης εκτιμάται ότι θα συμβάλλει στην αύξηση της παραγωγικότητας και του εξορθολογισμού των δραστηριοτήτων του κατασκευαστικού τομέα.

Η αδειοδότηση κατασκευών με την χρήση της τεχνολογίας BIM βρίσκεται ακόμα σε πειραματικό επίπεδο, καθώς για την ολοκληρωμένη λειτουργία ενός πλήρως ηλεκτρονικού συστήματος αδειοδότησης απαιτείται μεγάλη εξοικείωση των χρηστών με τις ψηφιακές τεχνολογίες και τα αναπαραστατικά ψηφιακά μοντέλα, αλλά και η ανάπτυξη μίας κοινής γλώσσας επικοινωνίας τόσο ανάμεσα στους ενδιαφερόμενους φορείς όσο και ανάμεσα στα υπολογιστικά συστήματα, μίας κωδικοποίησης των αναγκών του δομημένου περιβάλλοντος.

1.2 Σ

Ε

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας BIM δημιούργησε καλύτερα και πιο αποτελεσματικά εργαλεία σχεδίασης με βελτιωμένες μεθόδους οπτικοποίησης και διαχείρισης της πληροφορίας για τους μηχανικούς. Η τεχνολογία BIM δημιούργησε ένα περιβάλλον όπου τα διάφορα δομικά συστήματα που αποτυπώνουν ένα έργο(αρχιτεκτονικά, στατικά, ηλεκτρικά, μηχανολογικά κ.λπ.) μπορούν να συνυπάρχουν σε ένα 3D, το οποίο ταυτόχρονα λειτουργεί και ως βιβλιοθήκη πληροφοριών σχετικά με το έργο. Σήμερα, οι δυνατότητες για τη τεκμηρίωση ενός έργου που μας παρέχονται

από τη χρήση των νέων τεχνολογιών αντί των παραδοσιακών εγγράφων 2D, έχουν κάνει περισσότερο αποτελεσματικές, ταχύτερες και ασφαλείς τις διαδικασίες για την μελέτη κατασκευή και τη λειτουργία του.

Η έρευνα πλέον στρέφεται προς την περαιτέρω αυτοματοποίηση των διαδικασιών που σχετίζονται με την κατασκευή ενός έργου με σκοπό τον εκσυγχρονισμό και την ανάπτυξη του κλάδου των κατασκευών. Σήμερα υπάρχουν ήδη αρκετά προϊόντα λογισμικού προεπισκόπησης και ελέγχου των κατασκευαστικών έργων τα οποία βασίζονται στη χρήση μοντέλων ψηφιακών αναπαραστάσεων του χώρου. Η έρευνα όμως γύρω από τον αυτοματοποιημένο έλεγχο συμμόρφωσης μίας τρισδιάστατης ψηφιακής αναπαράστασης ενός χώρου συγκεκριμένα με τη νομοθεσία και τους κανονισμούς ασφάλειας και υγιεινής δεν έχει αναπτυχθεί πλήρως και κυρίως δεν έχει ενσωματωθεί στις διαδικασίες του κατασκευαστικού κλάδου σε ικανοποιητικό βαθμό. Η εφαρμογή της νομοθεσίας και των κανονισμών κατά το σχεδιασμό ενός έργου έχει σκοπό την κατασκευή έργων ασφαλέστερων, αποδοτικότερων, με έμφαση στην βελτίωση του τρόπου ζωής, στην άνεση και την προσβασιμότητα. Η νομοθεσία περί κατασκευών και οι κανονισμοί υγιεινής και ασφάλειας στόχο έχουν τον καθορισμό των ελάχιστων προτύπων σχεδιασμού και κατασκευής για την ασφάλεια των κατασκευαστών και μετέπειτα των χρηστών της κατασκευής.

Και παρότι η τεχνολογία BIM δεν μπορεί να αυτοματοποιήσει πλήρως τον σχεδιασμό, δεν είναι και αυτό το ζητούμενο άλλωστε, η οπτικοποίηση της πληροφορίας σε τρισδιάστατα διαδραστικά μοντέλα και ο τρόπος συλλογής, αποθήκευσης, της πληροφορίας των μοντέλων δημιουργούν ένα ευνοϊκότερο πλαίσιο για την πρόοδο στον τομέα των αυτοματοποιημένων λειτουργιών και ελέγχων. Η τεχνολογία BIM αποτελεί όλο και μεγαλύτερο κομμάτι του σχεδιασμού των τεχνικών έργων και μπορεί να αποτελέσει την βάση για την κατασκευή πλατφορμών αυτοματοποίησης

προσέγγισης των κτιρίων και των τεχνικών έργων που έχει εισάγει το BIM στον σχεδιασμό, η προσαρμογή στα νέα δεδομένα είναι μάλλον αναπόφευκτη.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να αναδείξει τα οφέλη που μπορεί να αποδώσει η αυτοματοποίηση διαδικασιών του αδειοδοτικού τομέα των κατασκευών, στους άμεσα ενδιαφερόμενους μηχανικούς που υποβάλλουν μελέτες προς έλεγχο και τους αρμόδιους ελεγκτικούς φορείς, και κατ’ επέκταση σε όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη του τομέα των κατασκευών.

Σε αυτήν την έρευνα εξετάζεται η εφαρμογή BIM και στην αυτοματοποιημένη έκδοση οικοδομικών αδειών των κατασκευαστικών έργων. Δεδομένου ότι οι δυνατότητες αυτοματοποίησης των ελέγχων με τη χρήση της τεχνολογίας BIM παραμένουν ακόμα σε πειραματικό επίπεδο, σκοπός στην παρούσα έρευνα είναινα καθοριστεί με ποιο τρόπο το BIM θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ώστε να βελτιωθεί η τρέχουσα διαδικασία και να γίνει περισσότερο αποτελεσματική. Η αναγνώριση των οφελών, καθώς και των μειονεκτημάτων, είναι το κλειδί για την επιτυχή εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας στη διαδικασία ελέγχου ενός σχεδίου.

Στόχος, λοιπόν, είναι η χαρτογράφηση της υφιστάμενης κατάστασης, των αναγκών και των δυσκολιών, αλλά και της αναγκαιότητας τηςεφαρμογήςτων BIM τεχνολογιώνκαι ειδικότερα της εφαρμογής των προτύπων της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την θεσμική εφαρμογή του BIM στην έκδοση ηλεκτρονικών οικοδομικών αδειών τεχνικών έργων με τη χρήση τεχνολογίας BIM.

1.3 Δ

Ε

Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε πέντε κυρίως μέρη.

Το παρόν πρώτο μέρος αποτελεί μία εισαγωγή στον αρχικό προβληματισμό που τέθηκε για την εκπόνησης της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μία σύντομη περιγραφή της γενικής κατεύθυνσης της έρευνας που εκπονήθηκε για την παρούσα εργασία, των προσδοκώμενων στόχων και της γενικής δομής της εργασίας.

Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της τεχνολογίας Building Information Modeling (ΒΙΜ). Αρχικά δίνεται ένας ορισμός της τεχνολογίας ΒΙΜ και περιγράφονται οι πολλαπλές εκφάνσεις του ΒΙΜ ως μεθοδολογία, ως αποτέλεσμα, ως ψηφιακό αντικείμενο, ως κατηγορία λογισμικών και κώδικα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η βασική κατηγοριοποίηση των δεδομένων των μοντέλων ΒΙΜ. Επίσης, μέσω της σύγκρισης των τεχνολογιών ΒΙΜ και CAD, και την αναφορά σε συγκεκριμένα παραδείγματα σχεδίασης, επιχειρείται να γίνει ανάλυση των πλεονεκτημάτων της τεχνολογίας ΒΙΜ στην χρήση της για την αυτοματοποίηση διαδικασιών ελέγχων σχεδίων/μοντέλων κατασκευαστικών έργων.

Στο τρίτο κεφάλαιο, μέσω της παρουσίασης των πρωτοβουλιών που αναλαμβάνονται σε θεσμικό επίπεδο από την Ευρωπαϊκή Ένωση για την ενσωμάτωση των νέων τεχνολογιών στον κατασκευαστικότομέα γίνεται ανάλυση του τρόπου με τον οποίο η τεχνολογία ΒΙΜμπορεί να συμβάλει σε ασφαλέστερα, ταχύτερα, καλύτερης ποιότητας συστήματα έκδοσης οικοδομικών αδειών και κατ’ επέκταση συστήματα ελέγχου του δομημένου περιβάλλοντος. Συγκεκριμένα, περιγράφεται η ανάγκη για θεσμική παρέμβαση που οδήγησε και στη σύσταση της ευρωπαϊκής ομάδας εργασίας EU BIM και η πρωτοβουλία της εσθονικής κυβέρνησης με διάφορους συνεργαζόμενους φορείς για την κατασκευή μίας ηλεκτρονικής πλατφόρμας έκδοσης οικοδομικών αδειών που θα έχει ως βάση την τεχνολογία ΒΙΜ και την εφαρμογή αυτοματοποιημένων ελέγχων.

Στο τέταρτο κεφάλαιο, ακολουθεί παρουσίαση της υφιστάμενης κατάστασης της αυτοματοποίησης της διαδικασίας έκδοσης οικοδομικής άδειας και ελέγχου του δομημένου περιβάλλοντος στην Ελλάδα. Γίνεται μία σύντομη αναφορά στις βασικές έννοιες του δικαίου της δόμησης, του ελέγχου της δόμησης, της οικοδομικής άδειας, της ηλεκτρονικής ταυτότητας κτιρίων και των ηλεκτρονικών συστημάτων που αυτή τη στιγμή λειτουργούν για τους σκοπούς

Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στα αποτελέσματα της εργασίας, ενώ παράλληλα, και αφού ολόκληρος ο τομέας της αυτοματοποίησης των διαδικασιών ελέγχου με τη χρήση τεχνολογίας ΒΙΜ βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης, τίθενται ζητήματα για περαιτέρω διερεύνηση.

2 B UILDING I NFORMATION M ODELING (BIM)

2.1 Β

Έ

B

I

M

Ο όρος BIM αποτελεί συντομογραφία για το Building Information Modeling, ήτοι Μοντελοποίηση Κατασκευαστικών Πληροφοριώνή Πληροφοριακά Μοντέλα Κατασκευών, και περιγράφει το ψηφιακό παραμετροποιημένο μοντέλο αναπαράστασης φυσικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών ενός έργου, και τις λειτουργίες διαμοιρασμού, επεξεργασίας και εξαγωγής της κατασκευαστικής πληροφορίας του έργου, καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του.

Το BIM (Building Information Modeling) αποτελεί τόσο μια τεχνολογία όσο και μια διαδικασία.

Ως προς την τεχνολογικήσυνιστώσα, το BIM είναι ένα εργαλείο με το οποίοτα ενδιαφερόμενα μέρη του έργου δύναται να απεικονίσουν τι πρόκειται να κατασκευαστεί σε ένα προσομοιωμένο περιβάλλον για να εντοπιστούντυχόν πιθανά θέματα σχεδιασμού, κατασκευής ή λειτουργίας.

Ως προς τηνσυνιστώσα της διαδικασίας, το BIM παρέχει έναν τρόπο, μία μέθοδο, ολοκλήρωσης και επικοινωνίας της πληροφορίας γύρω από ένα κατασκευαστικό έργο πουεπιτρέπει την πολύ ενεργή συνεργασία, άμεση αλληλεπίδραση και συμπερίληψη πολλών διαφορετικών ενδιαφερόμενων μερών στη διαδικασία λήψης αποφάσεων γύρω από το έργο.

Το BIM ως αποτέλεσμα παρέχει μία συγκεντρωτική δομή αποθήκευσης πληροφοριών που δημιουργείται από διάφορους ενδιαφερόμενους, η οποία αποτελεί μία ψηφιακή κατασκευή αναπαράστασης, ένα ακριβές αντίγραφο του έργου, με παραμετροποιημένα χαρακτηριστικά. Τα παραμετροποιημένα χαρακτηριστικά είναι προσβάσιμα και επεξεργάσιμα μέσω εφαρμογών λογισμικού. Το εικονικό μοντέλο, συχνά αναφερόμενο στην σχετική βιβλιογραφία ως πληροφοριακό ομοίωμα έργου ή πληροφορικό μοντέλο κτιρίου όταν ολοκληρωθεί περιέχει την

Εικόνα 2-1 Ψηφιακό μοντέλο πληροφοριών κτιριακής εγκατάστασης σε λογισμικό Autodesk Revit.

Ένα μοντέλο πληροφοριών κτιρίου περιέχει τη γεωμετρία, χωρικές και γεωγραφικές πληροφορίες, τις ποσότητες και τις ιδιότητες των δομικών στοιχείων, τις εκτιμήσεις κόστους, τις ποσότητες τωνυλικώνκαι των πόρων του έργουκαι τονπρογραμματισμό των απαιτούμενων εργασιών. Το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίδειξη ολόκληρου του κύκλου κατασκευής αλλά και να χρησιμοποιηθεί ως «logbook» ή «ημερολόγιο της κατασκευής», για όλη τη διάρκεια ζωής της. Τελικά, το BIM δεν είναι ένα σχέδιο, μία εικόνα, ή μία τεχνική περιγραφή. Είναι το σύνολο όλων αυτών των πληροφοριών που σχετίζονται με τα κατασκευαστικά έργα οργανωμένεςσε μία ψηφιακή αναπαράσταση και τα εργαλεία διαχείρισης αυτής.

Λογισμικό BIM

Για την κατασκευή των ψηφιακών μοντέλων πληροφοριών αναπτύχθηκαν εφαρμογές αυτοματοποίησης του σχεδιασμού, οι οποίες μπορούν να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται τόσο γεωμετρικές όσο και μη γεωμετρικές πληροφορίες και παρέχουν τη δυνατότητα ολοκληρωμένης διαχείρισης του έργου. Τα λογισμικά BIM προσφέρουν μια διαδικασία σχεδιασμού που βασίζεται στον σχεδιασμό αναπαραστάσεων κατασκευών, οι οποίες όμως δεν περιορίζονται στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και τις διαστάσεις x, y, z των αντικειμένων, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν και ως βάσεις πολλαπλών δεδομένων.

Οι μεγαλύτερες εταιρείες κατασκευής λογισμικού σχεδιασμού CAD, διαθέτουν πλέον στην αγορά και αρκετά προϊόντα BIM εφαρμογών. Ενδεικτικά, ίσως τα πιο διαδεδομένα ανάμεσα στους χρήστες, είναι το λογισμικό ARCHICAD της Graphisoft, και τα προϊόντα λογισμικού της Autodesk, με κυρίαρχο το λογισμικό σχεδιασμού Revit και ακολούθως το εργαλείο διαχείρισης BIM Navisworks. Ως προς την ευρεία όμως ενσωμάτωση των λογισμικών BIM στην σχεδιαστική διαδικασία, οι εφαρμογές αυτές αντιμετωπίζουν τρία βασικά ζητήματα: το ζήτημα της διαλειτουργικότητας των παραγόμενων μοντέλων και των δεδομένων, το αυξημένο κόστος για την απόκτηση ενός BIM λογισμικού και την δυστοκία που παρατηρείται στην υιοθέτηση νέων σχεδιαστικών προτύπων.

Αντικείμενο BIM

Τα Αντικείμενα BIM (BIM Objects) ή Οντότητες BIM είναι ψηφιακές περιγραφές προϊόντων ή υλικών που, όταν συνδυάζονται μεταξύ τους (με άλλα αντικείμενα BIM), δημιουργούν ένα μοντέλο BIM. Ένα αντικείμενο BIM είναι μία ψηφιακή αναπαράσταση μίας κατασκευής που

Τα αντικείμενα BIM επιτρέπουν και -ανάλογα την ποιότητά και την ποσότητα των πληροφοριών που φέρουν- βελτιώνουν την προσομοίωση του πραγματικού κτιρίου και βοηθούν τους σχεδιαστές να δοκιμάσουν διαφορετικές επιλογές σχεδίασης και να λάβουν ενημερωμένες αποφάσεις, όπως αποφάσεις για υλικά. Σήμερα, πολλές εταιρείες παραγωγής προϊόντων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευαστική βιομηχανία διαθέτουν πλέον ελεύθερες προς χρήση ψηφιακές βιβλιοθήκες με τις ψηφιακές αναπαραστάσεις των προϊόντων τους ως αντικείμενα BIM. Τα αντικείμενα BIM για τις εταιρείες αποτελούν τόσο μία μέθοδο τεκμηρίωσης των χαρακτηριστικών των προϊόντων τους όσο και ένα σχεδιαστικό εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα και εύκολα κατά τον σχεδιασμό ενός μεγαλύτερου έργου που γίνεται με την χρήση BIM λογισμικού.

Εικόνα 2-2 Βιβλιοθήκη αντικειμένων BIM από την εταιρεία HILTI που δραστηριοποιείται στην κατασκευαστική βιομηχανία (HILTI, 2021).

2.1.1 Τα Επίπεδα Ωριμότητας του BIM

To BIM αποτελεί έναν πολύ ευρύ όρο για την περιγραφή της συγκέντρωσης των ψηφιακών

πληροφοριών για ένα κτίριο ή άλλο τεχνικό έργο. Το επίπεδο που μπορεί να λάβει αυτή η συγκέντρωση της πληροφορίας περιγράφεται από μία κατηγοριοποίηση την οποία ονομάζουμε

«επίπεδο ωριμότητας» (BIM Maturity Levels ή LOD – Level of Development) .

BIM Επίπεδο 0

Το επίπεδο 0 ορίζεται ως «μη διαχειριζόμενο CAD». Κατά κύριο λόγο είναι 2D, με κοινή χρήση πληροφοριών από παραδοσιακά χαρτιά ή σε ορισμένες περιπτώσεις, ψηφιακά μέσω PDF. Η ανταλλαγή πληροφοριών γίνεται σε χαρτί ή ηλεκτρονική αλλά χωρίς κοινά πρότυπα και διαδικασίες. Μπορούμε να πούμε ότι ακολουθείται λογική του «ψηφιακού χαρτιού».

BIM Επίπεδο 1

Χαρακτηρίζεται συχνά ως: «διαχειριζόμενο CAD». Μπορεί να περιλαμβάνει πληροφορίες 2D και 3D, όπως φωτορεαλιστικά σχέδια ήπροσχέδιαανάπτυξης ιδεών. Το επίπεδο 1 αναφέρεται συχνά και ως «Lonely BIM» καθώς τα μοντέλα δεν διαμοιράζονται μεταξύ των μελών της ομάδας του έργου.

BIM Επίπεδο 2

Διαδραστικό περιβάλλον 3D με συνημμένα δεδομένα, το οποίο αποτελεί ένα σύνολο που απαρτίζεται από υπο-ενότητες με συστηματοποιημένη δομή. Τα υποσύνολα δεδομένων συναρμολογούνται για να σχηματίσουν ένα «συνεργατικό» μοντέλο, αλλά δεν χάνουν την αυτονομία τους. Τα μοντέλα μπορεί να περιλαμβάνουν πληροφορίες αλληλουχίας κατασκευής – στοιχεία χρονικού προγραμματισμού (4D) και κόστους (5D). Το επίπεδο αυτό ορισμένες φορές αναφέρεται ως «pBIM» (ιδιόκτητο BIM).

BIM Επίπεδο 4

Το επίπεδο 4 εισάγει τις έννοιες της βελτίωσης των κοινωνικών δεικτών, της ευημερίας και της ασφάλειας. Όλη η πληροφορία και η τεκμηρίωση ενός έργου αποτυπώνεται στο μοντέλο, το οποίο έχει τη δυνατότητα να φέρει και να επεξεργάζεται δεδομένα ακόμα και σε πραγματικό χρόνο, εξάγοντας αποτελέσματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την βελτίωση γενικών λειτουργιών που πλαισιώνουν το δομημένο περιβάλλον.

Εικόνα 2-3 Επίπεδα Ωριμότητας BIM - BIM Maturity Levels. Το επίπεδο ωριμότητας ενός μοντέλου BIM αποτυπώνει την ποιότητα και την ποσότητα ων πληροφοριών που έχουν ενσωματωθεί σε αυτό. (Poljanšek, 2017).

Το Επίπεδο Ωριμότητας 0 και το Επίπεδο 1, αντιπροσωπεύουν περισσότερο τη λογική σχεδιασμού των προηγούμενων δεκαετιών και αποτελούν τον πιο διαδεδομένο τρόπο σχεδίασης μέχρι σήμερα.

Τα μοντέλα Επιπέδου 2 και 3 είναι ο στόχος για τον σχεδιασμό BIM τα επόμενα χρόνια. Τα μοντέλα BIM Επιπέδου 2 και 3 περιλαμβάνουν μια σειρά υπό-μοντέλων που προετοιμάζονται από διαφορετικές ομάδες σχεδιασμού, το καθένα από τα οποία μπορεί να περιλαμβάνει γεωμετρικά δεδομένα, έγγραφα και μη γεωμετρικές πληροφορίες σχετικά με την εγκατάσταση, τα δάπεδα, τους χώρους, τα συστήματα, τα εξαρτήματα κλπ. Όλα μαζί δημιουργούν ένα ψηφιακό αντίγραφο

του πραγματικού έργου που ξεκινά ως ένα προσχέδιο, αλλά με την ενσωμάτωση όλων αυτών των παραμέτρων μπορεί να αποτελέσει ένα πλήρες ψηφιακό δίδυμο του έργου. Η δημιουργία ενός γεωμετρικού μοντέλου στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας επιτρέπει στα κτίρια να σχεδιαστούν συνεργατικά και να δοκιμαστούν ουσιαστικά, προτού κατασκευαστούν και λειτουργήσουν πραγματικά.

2.1.2 Η εξέλιξη των τεχνολογιών CAD/BIM

Οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές έχουν σήμεραστη διάθεσή τουςπληθώρα τεχνολογικών εργαλείων για τον σχεδιασμό και τον έλεγχο των κατασκευών. H τεχνολογία των συστημάτων CAD – Computer Aided Design αποτέλεσε σημαντικό εργαλείο στα χέρια των μηχανικών και των σχεδιαστών για την ανάπτυξη του τομέα των κατασκευών τα τελευταία 50 χρόνια παγκοσμίως.

Η τεχνολογία CAD άρχισε να αναπτύσσεται στα μέσα του προηγούμενου αιώνα, παράλληλα με την εισαγωγή των υπολογιστών στον τομέα της βιομηχανίας. Ο αρχικός στόχος ήταν η μεταφορά της διαδικασίας του σχεδιασμού από την χειροκίνητη μορφή, δηλαδή τον σχεδιασμό «με το χέρι»

σε χαρτί, στον σχεδιασμό με την βοήθεια υπολογιστών, μία αλλαγή που θα εξοικονομούσε χρόνο και πόρους, θα βελτίωνε την παραγωγικότητα και την ποιότητα της διαδικασίας του σχεδιασμού.

Σε ένα δεύτερο επίπεδο ο σχεδιασμός CAD θα αποτελούσε τη βάση για την περεταίρω ανάπτυξη υπολογιστικών εφαρμογών μέσω ηλεκτρονικών συστημάτων, όπως εφαρμογών ελέγχου κόστους, στατικών υπολογισμών, προγραμματισμού, ασφάλειας κλπ.

Σήμερα, η τεχνολογία CAD χρησιμοποιείται ευρέως και σχεδόν απαραιτήτως στο σχεδιασμό εργαλείων και μηχανημάτων και για τον σχεδιασμό όλων των τύπων κτιρίων, από μικρούς τύπους

δυσκολία να οριστούν ως εννοιολογικές οντότητες τα αντικείμενα που σχεδιάζονται σε CAD από τα ίδια τα υπολογιστικά συστήματα. Ο σχεδιασμός με συστήματα CAD βασίζεται στις έννοιες της προβολικής γεωμετρίας, καθώς κάθε οντότητα που σχεδιάζεται αποτελείται από ένα σύνολο ανεξάρτητων προβολών. Η λογική του σχεδιασμού με τη χρήση απλών γεωμετρικών σχημάτων αποτέλεσε σημαντικό πλεονέκτημα στην κυριαρχία των συστημάτων CAD καθώς ο σχεδιασμός τρισδιάστατων μοντέλων ήταν μέχρι προσφάτως εννοιολογικά ξένος για τους περισσότερους σχεδιαστές, πολύ περισσότερο δε ο σχεδιασμός με την συμπερίληψη πολλών διαφορετικών παραμέτρων.

Εικόνα 2-4 Σχεδιασμός κτιριακού έργου σε λογισμικό Autodesk AutoCAD. Οι κατόψεις, οι τομές και οι όψεις του κτηρίου αποτελούν ανεξάρτητες μεταξύ τους ενότητες. Κάθε αλλαγή σε μία από αυτές τις απεικονίσεις του κτιρίου, πρέπει να σχεδιαστεί ανεξάρτητα και σε δεύτερο χρόνο στις υπόλοιπες απεικονίσεις.

Η τεχνολογία BIM (Building Information Modeling) αποτελεί την εξέλιξη των σχεδιαστικών προγραμμάτων και εφαρμογών τύπου CAD (Computer Aided Design). Η κύρια διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας BIM και του σχεδιασμούCAD είναι ότι στον σχεδιασμό CAD ένα κτίριοή γενικά μία οντότητα περιγράφεται από ανεξάρτητες προβολές 2D/3D, ενώ στο BIM (Building Information Modeling) περιγράφεται από ένα σύνολο παραμετροποιημένων πληροφοριών. Οι

εφαρμογές CAD ουσιαστικά αποτελούν ένα εργαλείο σύνταξης σχεδίων, όπου η αναπαράσταση ενός κτιρίου γίνεται με τη δημιουργία συνόλων γραμμών και τόξων, ενώ αντιστρόφως, ο σχεδιασμός με τη χρήση εφαρμογών BIM ξεκινάει με τον ορισμό του αντικειμένου ως σύνολο πληροφοριών οι οποίες στην πορεία δύναται να περιγραφούν με πλήθος τεχνικών μέσων.

Η ανάπτυξη των εφαρμογών BIM αποτελείμία μετάβαση προς των σχεδιασμό των παραμετρικών μοντέλων αντικειμένων ή -όπως συχνά αποκαλείται- τον «αντικειμενοστραφή σχεδιασμό» , που προέκυψε από την αναγνώριση ότι πολλά γεωμετρικά σχήματα όπως αποτυπώνονται στα σχέδια CAD θα μπορούσαν να μοιράζονται πολλές διαφορετικές παραμέτρους. Για παράδειγμα, στον τομέα σχεδιασμού ηλεκτρομηχανολογικών κτιριακών εγκαταστάσεων όπου η τεχνολογία BIM γνωρίζει ιδιαίτερη αποδοχή, για τον σχεδιασμό ενός συστήματος αερισμού-κλιματισμού ενός κτιρίου, οι διαδρομές των αγωγών κυκλοφορίας του αέρα και η αλληλουχία των επιμέρους εξαρτημάτων καθορίζεται αρχικά από τη διάταξη και το μέγεθος των χώρων που εξυπηρετούν.

Ταυτόχρονα όμως, είναι εξίσου σημαντική η εξέταση της διάταξης σε σχέση και με άλλα δομικά στοιχεία του έργου όπως δοκάρια, μη διαπερατά στοιχεία (τοιχία), ή άλλα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα (ύδρευσης, πυρόσβεσης κλπ.), για την ανίχνευση τυχόν «διασταυρώσεων», εμποδίων και προβλημάτων που μπορεί να εμφανιστούν κατά την εφαρμογή της μελέτης.Ο παραδοσιακός τρόπος σχεδίασης στον οποίο στηρίζεται η CAD τεχνολογία δεν ευνοεί την άμεση ανίχνευση τέτοιου είδους προβλημάτων καθώς τα διαφορετικά σχέδια, μελέτες, υπολογιστικά φύλλα, δεν συνδέονται μεταξύ τους παραμετρικά, αλλά αποτελούν αυτόνομες ενότητες. Επιπλέον, μία μεταβολή σε ένα δομικό στοιχείο του κτιρίου, όπως για παράδειγμα η μετακίνηση ενός φέροντα τοίχου, δεν καταχωρείται αυτόματα στο πλαίσιο της συνολικής μελέτης του έργου, αλλά πρέπει να γίνει ανεξάρτητα και με μη αυτόματο τρόπο για κάθε μία από τις ειδικές μελέτες που μπορεί να επηρεάζονται.

Εικόνα 2-5 Σχεδιασμός ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων σε BIM με τη χρήση λογισμικού Autodesk Revit

Στην περίπτωση του CAD η επεξεργασία μίας από τις προβολές προϋποθέτει ότι όλες οι άλλες πρέπει να ελέγχονται και να ενημερώνονται ανεξάρτητα και αναγκαστικά σε δεύτερο χρόνο, μια διαδικασία επιρρεπή σε λάθη που αποτελεί μια από τις κύριες αιτίες κακής τεκμηρίωσης.

Επιπλέον, τα δεδομένα σε αυτά τα τρισδιάστατα σχέδια είναι μόνο γραφικές οντότητες, όπως γραμμές, τόξα και κύκλοι, σε αντίθεση με το σημασιολογικό πλαίσιο των μοντέλων BIM, όπου τα αντικείμενα ορίζονται σε όρους δομικών στοιχείων και συστημάτων όπως χώροι, τοίχοι, δοκοί και στήλες.Ενώ στο παραδοσιακό δισδιάστατο ή τρισδιάστατο CAD κάθε πτυχή της γεωμετρίας ενός στοιχείου μπορεί να επεξεργάζεται μόνο χειροκίνητα και μη αυτόματα από τους χρήστες, σε ένα παραμετρικό μοντέλο BIM το σχήμα και τη γεωμετρία της οντότητας προσαρμόζεται αυτόματα στις αλλαγές που προκύπτουν από τον εν γένει σχεδιασμό του έργου. Υπό αυτήν την έννοια, το παραμετρικό αντικείμενο BIM επεξεργάζεται τον εαυτό του, βάσει των κανόνων που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό του (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011).

Εικόνα 2-6 Τα αντικείμενα BIM είναι παραμετροποιημένες οντότητες πληροφοριών.

Ένα μοντέλο πληροφοριών κτιρίου μεταφέρει όλες τις πληροφορίες που σχετίζονται με το κτίριο, συμπεριλαμβανομένων των φυσικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών του και των πληροφοριών που αφορούν στον κύκλο ζωής του έργου, σε μια σειρά «έξυπνων αντικειμένων». Τα BIM αντικείμενο ή οντότητες είναι «έξυπνα αντικείμενα» και αποτελούν σχεδιαστικές ενότητες, οι οποίες εμφανίζονται και πάλι ως τρισδιάστατα μοντέλα πληροφοριών, ολοκληρωμένα και λειτουργικά αυτόνομα από το συνολικό έργο. Για παράδειγμα, ένα κούφωμα, μία πόρτα, σε ένα μοντέλο BIM δεν καταχωρείται ως μία κάτοψη ή τομή που συμβολίζεται απλά με σύνθεση γραμμικών στοιχείων, αλλά ως μία ολοκληρωμένη οντότητα που μπορεί επιπλέον των γεωμετρικών δεδομένων, να περιέχει στοιχεία κατασκευαστικά, λειτουργικά, στοιχεία κόστους και ποιοτικά χαρακτηριστικά.

Εικόνα 2-7 Το κτιριακό μοντέλο BIM αποτελείται από ένα σύνολο "έξυπνων αντικειμένων". Το σύνολο των οντοτήτων που περιλαμβάνονται σε ένα μοντέλο BIM φέρουν πληροφορίες οι οποίες είναι άμεσα προσπελάσιμες.

Από τη σύγκριση των βασικών διαθέσιμων εργαλείων των λογισμικών σχεδιασμού CAD και BIM της Autodesk μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα την αλλαγή στην σχεδιαστική νοοτροπία ανάμεσα στις δύο τεχνολογίες. H εταιρεία παραγωγής σχεδιαστικού λογισμικού Autodesk, διαθέτει στην αγορά ένα μεγάλο εύρος προγραμμάτων σχεδιασμού CAD και BIM, το καθένα από τα οποία παρέχει εξειδικευμένες λύσεις για τις διαφορετικές πτυχές ενός έργου. Στο λογισμικό AutoCAD, ίσως το πιο διαδεδομένο ανάμεσα στους χρήστες λογισμικό σχεδιασμού CAD , η βασική σχεδιαστική μονάδα είναι η γραμμή και το τόξο. Ακόμα και όταν πρόκειται για σχεδιασμό σε τρεις διαστάσεις οι όγκοι σχεδιάζονται ως ένα σύνολο γραμμών και εννοιολογικά, δηλαδή αν για παράδειγμα το σύνολο αυτό περιγράφει ένα τοίχο ή ένα τραπέζι, καθορίζονται από το αποτέλεσμα της αναπαράστασης. Αντιθέτως, στο λογισμικό BIM της ίδιας εταιρείας, το Revit, οι σχεδιαστικές μονάδες αποτελούν πρώτα εννοιολογικές ενότητες που απαρτίζονται από ένα σύνολο πληροφοριών, ανάμεσα στις οποίες συγκαταλέγονται και οι γραφικές αναπαραστάσεις του αντικειμένου που σχεδιάζεται. Έτσι, στο Revit, ο χρήστης ξεκινάει τον σχεδιασμό με τον ορισμό

της οντότητας που επιθυμεί να προσθέσει στο σχέδιο. Η σχεδιαστική μονάδα στο Revit μπορεί για παράδειγμα να είναι ένας τοίχος, ένα παράθυρο, ή ένα σύστημα μηχανολογικού εξοπλισμού κ.ο.κ.

Εικόνα 2-8 Οι Βασικές Παλέτες Εργαλείων του λογισμικού Autodesk AutoCAD. Ο σχεδιασμός με συστήματα CAD βασίζεται στις έννοιες της προβολικής γεωμετρίας. Η γραμμή και το τόξο αποτελούν τα βασικά εργαλεία σχεδιασμού.

Εικόνα 2-9 Οι Βασικές Παλέτες Εργαλείων του λογισμικού Autodesk Revit. Στο Revit εφαρμόζεται αντικειμενοστραφής σχεδιασμός. Τα βασικά εργαλεία σχεδίασης είναι αντικείμενα-οντότητες όπως το δοκάρι, η πόρτα, ο σωλήνας κλπ.

Ο σχεδιασμός BIM μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα στάδια ζωής ενός έργου, από το στάδιο της αρχικής σύλληψης της ιδέας, μέχρι την μελέτη, την κατασκευή, την λειτουργία του, τη χρήση του, και μέχρι ακόμα και την τελική απόσυρση του έργου. Κατά τη διάρκεια του αρχικού σχεδιασμού μίας κατασκευής της μελέτης και της αδειοδότησης, πρέπει να καθοριστούν σημαντικές αποφάσεις όπως οι λειτουργίες του κτιρίου, η γενική εμφάνιση και το κόστος.

Εικόνα 2-10 Κύκλος Ζωής Κατασκευαστικών Έργων. Η τεχνολογία BIM μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για όλη τη διάρκεια ζωής ενός έργου (The Riba Journal, 2021)

Σκοπός για την κατασκευή μοντέλων BIM είναι να διασφαλίζεται ότι δημιουργούνται κατάλληλες πληροφορίες σε κατάλληλη μορφή την κατάλληλη