הבום‏ של ה BIM

פורסם לראשונה בעיתון איגוד המהנדסים לבנייה ותשתיות, גיליון מס' 67 

מידול מידע הבניין (Building Information Modeling) שיטת שיתוף, חלוקת והפצת המידע בין כל הגורמים הקשורים לפרויקט בנייה או תשתיות, מוכרת בראשי התיבות שלה- BIM - מונח שהתפשט והשתרש בתחומי התכנון והבנייה בעולם במהלך 15 השנים האחרונות, אולם בענף הבנייה בארץ הייתה לו פריחה מאוחרת. רק בחמש השנים האחרונות הוא זכה כאן להיכרות מעשית מורחבת מצד העוסקים בענף- אדריכלים, מתכננים, מהנדסים, קבלנים וחברות בנייה גדולות. ורק בשנים האחרונות הוא אומץ בהתלהבות רבה על-ידי חברות בנייה גדולות, משרדי ממשלה, משרדי אדריכלות, תכנון והנדסה רבים, והפך למעין מתודולוגיית עבודה שגייסה חסידים ומאמינים אדוקים.

עדות ניצחת לכך מהווה הקמתו, לפני כשנה, של פורום ״BIM ישראל״, מיזם שמהווה פלטפורמה ייחודית לשיח, שיתוף פעולה, ידע, ניסיון ומידע עסקיו מקצועי בנושאי ה-BIM בין כל הגורמים העוסקים בתחום התכנון והבנייה בישראל. הפורום הוקם על-ידי אנשי חברת ״תים״, שהיא הנציגה הישראלית של חברת Autodesk העולמית, המפתחת פתרונות לתחומי התכנון וההנדסה ומתמחה בפיתוח שיטות BIM ייעודיות. מטרת פורום זה להרחיב את השימוש בטכנולוגיית BIM בארץ, לייעל את עבודות הבנייה במדינה באמצעות שימוש נרחב יותר בטכנולוגיה זו ולחסוך בכך עלויות ומשאבים, ולהגביר את הפרודוקטיביות בתחומי הבנייה, התשתיות והתחבורה. לא מכבר הצטרפו לפורום גם מרכז הבנייה הישראלי ואיגוד המהנדסים לבנייה ולתשתיות במגמה להטמיע את השימוש ב-BIM בקרב חבריו.

במפגש הרבעוני השני של הפורום, שנערך בחודש ינואר השנה ב״סינמה סיטי" גלילות, השתתפו יותר מ-200 מהנדסים, אדריכלים ואנשי ענף הבנייה. הדובר המרכזי במפגש היה מרק סחוצקי, מומחה BIM עולמי ומנהל פיתוח שווקים בחברת ״אוטודסק״, שדיווח על האימוץ הגלובאלי של מתודולוגיית ה-BIM ועל הכנסתה לתקינת הבנייה בבריטניה. נראה שההתלהבות מהשיטה, שהיא מודל חכם מבוסס מידע, המספק תובנות חדשות לפרויקטי בנייה ותשתיות ומחולל אינטגרציה בין כל שלבי התכנון והביצוע של פרויקטים אלה, היא מידבקת ומתפשטת בכל תחומי תעשיית הבנייה הישראלית.

אבל מדוע גילו אנשי ענף הבנייה הישראלי, הסובל באופן כרוני מפריון נמוך ביותר, חוסר יעילות, בזבוז, איכות בנייה ירודה, העדר פיקוח נאות, חריגות בזמן ובתקציב, את השיטה המסוגלת לשפר ולייעל את תחלואי הענף, באיחור כה רב? ״ישראל היא שוק מסחרי קטן ומבודד יחסית והמודעות ל-BIM ולתרומתו העצומה לקידום, שיפור וזירוז פרויקטי בנייה ותשתיות, חלחלה לעוסקים בענף בארץ באיטיות״, אומר פרופ״ח רפאל זקס, הגורו של מתודולוגיית ה-BIM  בארץ. ״המשק כאן סגור ולכן לחץ התחרות פועל באופן רחב רק אחרי שחלוצים מאמצים שיטה חדשה ונהנים ממנה״. זקס היה בין חוקרי השיטה בארה׳׳ב והיה הראשון בארץ שהחל לערוך היכרות עמה, ללמדה ולהקנותה לסטודנטים בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון בחיפה. ״רק לפני כעשר שנים, בשנת 2006 , התחלנו ללמד את שיטת ה- BIM בפקולטה להנדסה אזרחית בטכניון״, הוא מספר. ״היו לי כמה שותפים במהלך הזה אך הייתי ה׳משוגע׳ העיקרי. זה החל בהחלטה בפקולטה לא ללמד עוד את הסטודנטים שרטוט ממוחשב אלא להתחיל ישר בהוראת השימוש בתוכנות מידול מידע בניין, או ,BIM שהיא טכנולוגיה המאפשרת לייעל ולקצר בצורה משמעותית את תהליכי התכנון, הפקת התוכניות, ומדידת הכמויות. תהליך התכנון בתוכנה זו מתבצע על-ידי בניית מודל תלת-מימדי המכיל גם מידע אלפא-נומרי והגבלות פרמטריות, כך שניתן להפיק ממנו את כל המידע הגראפי הנדסי, את התוכניות וכל הפרטים לביצוע הפרויקט. המקצוע ׳מידע גרפי הנדסי׳ הוא מקצוע חובה כבר בשנה א׳ בפקולטה. כתוצאה מכך, החל משנת 2011 כל בוגר הפקולטה להנדסה אזרחית בטכניון הוא כבר בעל ידע בנושא זה. כשהמהנדס  ים הצעירים האלה החלו להיקלט בשוק העבודה, במשרדי התכנון וההנדסה, הם הביאו עימם את בשורת ה- BIM . הנושא לא היה זר להם. היו, כמובן, אדריכלים ומהנדסים שערכו היכרות עם הנושא בחו׳׳ל ואימצו אותו, אבל מי שמחולל את השינוי המשמעותי הם המהנדסים הצעירים שלמדו את ה- BIM בטכניון. רואים את זה יום יום, אחד על אחד.

״בשנת 2006 ביצענו במכון הלאומי לחקר הבנייה מחקר עבור חברת TEKLA מפינלנד. רצינו לבדוק מהי מידת השיפור המושגת במשרד מהנדסי מבנים שמאמץ את השימוש ב- BIM ״, מספר פרופ״ח זקס. ״לשם כך הכשרנו ארבעה סטודנטים להנדסה אזרחית לעבוד בשיטה זו. אחד מהם נשאר ללמוד בפקולטה לתואר שני והגיע לרמה מתקדמת מאוד של יכולת שימוש ב- BIM . כשסיים את לימודיו הוא החל לעבוד בחברת ׳סטאר מהנדסים׳ בנשר, חברה מובילה בתחום תכנון קונסטרוקציות ומיגון. הם עובדים עם חברת ׳אקרשטיין׳ והיו הראשונים שהשתמשו ב- BIM לצורך תכנון מבנים טרומיים. הם מידלו פרויקטים של בונקרים ובניינים של בטון טרום מורכבים מאוד עבור משרד הביטחון. בזכות השימוש ב- BIM ״היה ל׳סטאר׳ יתרון מובהק על פני המתחרים שלה. הם יכלו לתכנן ולבנות במהירות וביעילות מבנים מורכבים מרחבית וגיאומטרית. בזכות ה- BIM שרטוט כל חלקי המבנים ברמה של Shop drawings לייצור מבוצע בצורה אוטומטית. היה להם פרויקט מעניין במיוחד במרכז עסקים במודיעין. היו צריכים לתכנן שם חניון קשתי עם שיפועים. הקבלן רצה לבנות את החניון עם לוח׳׳דים וקורות מבטון טרום. משרד המהנדסים המקורי של הפרויקט העריך את הזמן שיידרש להכנת שרטוטי הייצור לקורות הטרומיות של החניון בתוכנת ׳אוטוקאד׳ וקבע שיידרשו ארבעה חודשים לביצוע. כשהביאו את התכנון ל׳סטאר׳ הם הצליחו לתכנן ב- BIM שרטוטים ל120- קורות, כל אחת בגודל שונה, עם פרטי חיבור שונים בקצה, לבניית החניון, תוך שבועיים. ׳סטאר׳ היה משרד המהנדסים הראשון בארץ שהצליח לעבוד במתודולוגיה הזו. וכשאתה מצליח יש מי שבאים אחריך. משם זה התפתח וחברות תכנון נוספות הלכו בעקבותיהם. אבל עד היום, עשר שנים מאוחר יותר, כשה- BIM אומץ על-ידי משרדי אדריכלות, תכנון והנדסה רבים בארץ, כשבמדינות רבות דוגמת אנגליה, ארה׳׳ב, קנדה, אוסטרליה וסינגפור יש כבר תקנים לעבודה ב- BIM בארץ עדיין לא קיים תקן״.

שיתוף פעולה במודלים וירטואלים

על דרכו אל ה- BIM מספר פרופ"ח זקס: ״אני עצמי עוסק בתחום משנת 1985. התוודעתי אליו כשלמדתי לתואר שני בהנדסה אזרחית ב MIT (המכון הטכנולוגי של מסצ׳וסטס). מידול מידע הבניין היה אז בראשיתו. כשחזרתי ארצה עבדתי במשרד מהנדסי מבנים בירושלים ויצרנו אז תוכנה לחישוב ההתנגדות התרמית של מעטפת בניין על בסיס דגם ממוחשב.״בין השנים 1988-1989 הייתי חייל פשוט במדור המחשב של מרכז הבינוי של  צה"ל )שהשתלב לאחרונה באגף ההנדסה והבינוי במשרד הביטחון). עבדנו שם בתכנות מחשב למידול תלת-מימדי להנדסת מכונות cadam  של חברת יבמ, שצה״ל קיבל מארה"ב במסגרת הסיוע הביטחוני. שאלנו את עצמנו: למה שלא נשתמש בהן גם לביצוע מודלים של בניינים? תפקידי היה לנסות את זה. אחד המודלים שניסינו ליצור היה מודל של אנדרטה.  אבל זה לא היה מעשי,  כי התוכנות היו כבדות מדי. ״כשהגעתי לטכניון עלה שם הרעיון להכין תוכנה למידול אוטומטי של בניין שלם, עם פירוט רכיבי המבנה מבטון מזוין. טרם היו אז כלים של BIM ולכן נאלצנו לבנות מנוע מונחה עצמים,שפעל במסגרת שפתה- LISP של תוכנת ׳אוטקאד׳. זה היה ברמה המחקרית בלבד ולמרות הצלחתה היא לא נהפכה לכלי מסחרי. אלה היו השנים של המעבר לשימוש בתוכנת ׳אוטוקאד׳, תוכנת שרטוט דו-מימדית ותלת-מימדית שפותחה על -ידי החברה האמריקאית ׳אוטדסק׳. ביצענו באמצעות תוכנה זו עבודות מחקריות שונות, אבל העבודה העיקרית שלי במידול מידע הבניין החלה בשנת 2001 כשהגעתי ל- GeorgiaTech )המכון הטכנולוגי של ג׳ורג׳יה באטלנטה) כדי לעבוד עם פרופ׳ צ׳ארלס )צ׳אק) איסטמן  שמאז שנות ה-70 של המאה שעברה עסק בפיתוח טכנולוגיית ה BIM.עבדתי יחד עימו במשך שנתיים. המחקר העיקרי שביצענו עסק במידול בניינים מבטון טרום.״התחלנו עם תוכנה שהייתה מיועדת למידול אלמנטים מבניים מפלדה ויחד הפכנו אותה לתוכנה למידול מבני בטון.  באותן שנים התפתח מידול מידע הבניין בתחום הארכיטקטורה מאוד,לאחר שבשנת 2000 פותחה תוכנת המידול Revit, ב2002  לאחר שחברת ׳אוטודסק׳ רכשה את התוכנה היא המשיכה להשקיע בה ולפתח אותה. בזכות השקעה גדולה במיוחד נוספו לה במשך השנים פונקציות שונות והיא הובילה את השינוי בענף האדריכלות בארה׳׳ב ובאירופה. ״בעיקרון מידול הוא בעיקר יצירת מודלים בצורה וירטואלית במקום בחומרים. הכוח של יצירת מודלים תלת-מימדיים בשיטת BIM נובע מהיכולת לערוך סימולציה של תפקוד יעודי של בניין. זה מה שהופך את העבודה ב- BIMלשיטת עבודה מהפכנית. העובדה שניתן לקחת מודל כזה ולקבל ממנו תשובות, באמצעות תוכנות האנליזה שניתנות להפעלה על המודל  גם לשאלות כמו ׳איך הוא יתפקד מבחינה אנרגטית?׳,או מבחינתה תאורה הפנימית, או מה יקרה כשאפעיל עליו עומסים שונים,היא שחוללה את המהפכה הגדולה.

לראשונה יש לענף הבנייה יכולת מעשית להכנת אב-טיפוס בטרם הקמת הבניין המיועד עצמו.״היום יוצרים באמצעותה- BIM מודלים וירטואלים ומבצעים עליהם את כל האנליזות הנדרשות ללא הצורך למדל אותם כל פעם מחדש. עבור מהנדסי המבנים הרעיון של ביצוע סימולציה מול מחשב אינו חדש. הם עבדו על מודלים,פעם בדו-מימד ופעם בתלת-מימד,אבל היה צורך באדם שיתווך בין שניהם.עכשיוה- BIM מאפשר לשתף בעבודה מול המודלים את כל מי שקשור בתכנון ובביצוע כל העבודות הקשורות בפרויקט הבנייה. עצם היכולת להפיק כתב כמויות ממודל ואז לערוך אומדן עלויות, למשל,מקצרת את סבב קבלת ההחלטות של  יזמי הפרויקט ומובילה לבחינת חלופות רבות יותר בצורה מדויקת יותר. בזכות יכולות האנליזה והשיפור בפריון בכל הקשור להפקת מסמכים ושרטוטים ניתן עכשיו להקדיש את הזמן שהיה מוקדש בעבר לתקשורת לחישובים להטבת איכותו של המוצר.

״את אחת הדוגמאות למה שניתן להפיק מה- BIM ניתן למצוא היום בישראל בשימוש שעשתה בו קבוצת ׳תדהר׳ בבניית שכונת ׳תדהר על הפארק׳ בשכונת פסגות אפק החדשה בראש העין בשותפות עם חברתCPM . ׳תדהר׳,שזכתה לאחרונה, בשיתוף עם ׳אלקטרה בנייה׳ במכרז להקמת הקמפוס של מטה  חברת ׳טבע׳ ברעננה וכבר החלה בהקמת חדר BIM לתכנון ביצוע הפרויקט, בנתה בראש העין שכונה בת 1,036 דירות מגורים ב - 20 בנייניים, שמונה מהם הם מגדלים בני21 קומות ו12- בניינים בני תשע קומות. כל הפרויקט תוכנן ובוצע מהרגע הראשון בתהליך .BIMהם הקימו מתחם תכנון מיוחד לעבודה ב BIM. כל המתכננים ומהנדסי הבניין, המים והחשמל, הקבלן וקבלני המשנה ישבו באותו משרד ועבדו סביב מודל המבנים בשכונה. כתוצאה מכך הם הצליחו לקבל את כל היתרי הבנייה לפרויקט- תהליך שלוקח בדרך כלל כשנה וחצי- בטווח זמן של חצי שנה בלבד. הבקשות להיתרים הוגשו בשבעה ביוני 2013 וב30- בנובמבר 2013 כבר התקבלו ההיתרים והם יכלו להתחיל בשיווק הדירות בפרויקט, כשההיתר האחרון התקבלב15- בינואר. ״ביום אחד הצליחה ׳תדהר׳ למכור בפרויקט 780 דירות, כשלכל אחת מהדירות שנמכרו היית התוכנית מכר מפורטת עם הקצאה של מקומות חנייה מסומנים מתוך 2,000 מקומות החנייה שבפרויקט. כל המסמכים נמסרו לקונים במקום. ניתן היה להפיק 780תוכניות מכר שונות אוטומטית במהירות שהמדפסת הייתה מסוגלת להדפיס״.

משרד הביטחון כבר אימץ את ה BIM

ממשיך פרופ״ח זקס ומספר על התפתחות הטמעת מתודולוגיית ה- BIM בענף הבנייה בישראל: ״המודעות בישראל ליתרונות והתועלות של יישום שיטתה- BIM גברה גם עם פרסומו של מחקר שערכנו במכון הלאומי לחקר הבנייה, המהנדסים ישראל קנר, אלברט ואסכנזי ואנוכי,  בהזמנת משרד הבינוי והשיכון בנושא ׳שיפור התחרותיות של רכיבים מתועשים על -ידי תכן באמצעות מידול מידע הבניין׳. המחקר בדק את ההשפעה הצפויה מהטמעת שיטת ה- BIM  בתכן ובייצור, וממצאיו מלמדים כי השימושב- BIM משפר את התחרותיות בבנייה הטרומית בהיבטים רבים, כמו שיפור איכות הביצוע, מניעת טעויות תכן, הפחתת תשומות הנדסה וקיצור תהליכי התכנון.״אבל כדי לקדם את השימוש בארץ ב- BIM רצוי שיהיה תקן לשיטה. אומנם לפני שלוש שנים הייתה יוזמה של משרד הפנים )ראש אגף רישוי מבנים(  ומכון התקנים הישראלי, להכנת תקן ישראלי ל- BIM והוגשה הצעה בנידון לוועדה המרכזית לתקינה בבנייה)ועדה100 (.הוועדה אישרה את ההצעה וביקשה מימון לכתיבת התקן, אבל משרד הפנים לא הצליח למצוא תקציב למטרה זו.לקידוםה- BIM ברמה הלאומית דרושים שני מנועים: גופים ממשלתיים גדולים שמבינים את התועלת הכלכלית שבשימוש בשיטה זו; והכלכליות של השיטה עצמה. אלא שכדי להפיק את הרווחים מכלכליות שיטה דרושה גם השקעת הון מקדימה ומשרדי התכנון לא ששים בדרך כלל להשקיע. הם חייבים דחיפה שתדרבן ותיאלץ אותם להשקיע.״לפני כשנה הזמין אותי ארז כהן, מנהל אגף הנדסה ובינוי במשרד הביטחון, לדיון וביקש ללמוד אודות ה - .BIMכעבור מספר שבועות הוא החל ליזום מהלך לפיו משרד הביטחון ידרוש מכל קבלני פרויקטי הבנייה שלו עבודה ב- BIM . הוא מינה צוות פנימי בתוך האגף שיעסוק בנושא.  בשיתוף עם מהנדסים וקלבנים שעובדים עם משרד הביטחון הוקמה ועדת היגוי,  העומדת כבר בפני פרסום מהדורה שנייה של ׳נוהלבים׳ באגף. בשנת2015   האגף הודיע לכל הספקים שלו שהם חייבים לעבור בהדרגה, עד שנת 2019 לתכנון וביצוע כל הפרויקטים שיזכו בהם מהמשרד בטכנולוגיות BIM  כבר עכשיו מתוכננים ארבעה פרויקטים גדולים של משרד הביטחון בשיטה זו.  מהלך זה יצר הדים רבים מאוד ובין השאר הייתה לו השפעה על הקמת פורום׳BIM ישראל׳. התקווה היא שבעקבות משרד הביטחון, שבו שוקדים כבר על פרסום גרסה 2.0 של ׳נוהל בים׳ יילכו בקרוב גם משרדים ממשלתיים אחרים. ״אחד הפרויקטים של משרד הביטחון שכבר מתבצע ב- BIM הוא בניין המרפאה בבית הספר לקצינים- בה׳׳ד1  האדריכל יעקב לנדא, שמשרדו זכה במקום הראשון בתחרות אדריכלים לתכנון אבות טיפוס למבני רווחה בצה׳׳ל, הוא אדריכל המבנה, המהנדס ד׳׳ר איתי לויתן הוא המתכנן של המרפאה, כשבצוות המתכננים יש גם תפקיד חדש- מנהל BIM תפקיד זה ממלא בפרויקט מהנדס אייל ניב״.

הכרה בינלאומית בתרומה

״יתרון נוסף של מתודולוגייתהBIM ״, אומר פרופ״ח זקס, ״הוא שהיא מאפשרת בניית בניינים מורכבים שקודם הייתה בלתי מעשית או בלתי כלכלית. כך, למשל,  בניית האצטדיון האולימפי ׳קן הציפור׳ בבייג׳ינג,  סין, לקראת האולימפיאדה שנערכה שם בשנת2008 ,שתוכנן בידי משרד האדריכלים השוויצרי ׳הרצוג ודהמרון׳, לא הייתה אפשרית כלל ללא השימוש ב- BIM  אותו דבר נכון גם לגבי האצטדיון המפותל ׳אביבה׳ שנבנה בדבלין, אירלנד, ב2010- ״.בשנת 2008 התפרסמה בארה׳׳ב המהדורה הראשונה של ״התנ"ך׳ של ה- BIM ״, המדריך המקיף לשיטה - .The BIM Handbookפרופ״ח רפאל זקס נמנה עם ארבעת מחברי הספר, יחד עם פרופ׳ צ׳אק איסטמן מ- Georgia Tech ; פרופ׳פולטייהולז מאוניברסיטתסטנפורדוד"רקתלין ליסטון. בשנת2011 יצאהלאורהמהדורה השנייה של הספר. עתה כבר עובדים המחברים על פרסום המהדורה השלישית של הספר. הפעם, במהדור הזו, מוביל פרופ״ח זקס את צוות המחברים, עדות להכרה הבינלאומית בתרומתו המשמעותית לפיתוח השיטה.בינתיים הוא ממשיך להורות בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון ולבצע עם תלמידיו מחקרים במכון הלאומי לחקר הבנייה בתחומיה- BIM וה- LeanConstruction - הבנייה הרזה.״ה- Lean Construction ״הוא אומר, ״היא גישה ניהולית השואפת להקים מערכות ייצור ובנייה יעילות יותר מהגישות המסורתיות. במסגרת המחקר בתחום זה נדרשים העוסקים בגישה לערוך ניסויים, לבחון השפעות שונות ולבדוק רעיונות חדשים כיצד לתזמן עבודה בצורה יעילה יותר.  ביצוע ניסויים באתרי בנייה הוא קשה מאוד. קשה לנו להבין ולבוד דשם את מידת ההשפעה שלנו בגלל המקריות של בניית הפרויקט. לכן אנחנו מבצעים את הניסויים והסימולציות ב - BIMוב- Lean על מודלים דיגיטליים שאנחנו בונים במעבדה.  שם אפשר לשלוט בכל הגורמים המשפיעים על המודל ולבדוק את מידת השפעתם״. סטודנטים לתוארי דוקטור ולמגיסטר עורכים מחקרים במעבדה לבנייה וירטואלית של פרופ״ח זקס. תוצאות ניסוייהם ומחקריהם מתפרסמים בכתבי-עת בינלאומיים למחשוב בהנדסה אזרחית ואוטומציה בבנייה״.