מתודולוגית BIM: יוצקים את היסודות לשינוי מהותי בענף הבנייה

כבר כמה שנים שהמושג BIM נזרק בכל משרד מתכננים ובכל קרוואן באתרי הבנייה בארץ. אבל כמה מאיתנו יודעים מה המשמעות של המושג, ויותר מזה – כמה מאיתנו מבינים באמת לעומק את גודל המהפכה שמתודולוגיית BIM עשויה לחולל בארץ – וכבר מחוללת בעולם?

מהנדס מקסים נפתלייב, לשעבר מתכנן מים, ביוב, ומערכות כיבוי אש וכיום BIM Manager (מנהל מודל), שיתף אותנו בתובנות שלו מהעבודה ונותן לנו הצצה ממקור ראשון לאופן בו עושים שימוש במתודולוגיה בממלכה המאוחדת ומבט להווה ולעתיד גם אצלנו בארץ.

את דרכו המקצועית החל מהנדס מקסים נפתלייב עם סיום לימודי הנדסה אזרחית, כמתכנן מים, ביוב, ומערכות כיבוי אש, אז נחשף לראשונה לתחום ה-BIM ולערך המוסף שלו, כשירות שהעניק המשרד בו עבד ליזמים ולקבלנים. בעקבות העניין ההולך וגובר שלו בנושא החליט מקסים לצאת וללמוד את התחום לעומק, ואם כבר ללמוד – אז רצוי במקום בו נולד ה-BIM: הממלכה המאוחדת.

BIM הוא ללא ספק תחום מרתק ומאתגר שמשלב יכולות שונות ומגוונות: מחד, ידע בניהול מידע ובכלים טכנולוגיים ומאידך הבנת העקרונות ההנדסיים/אדריכליים. שילוב של השניים מאפשר זיהוי בעיות ומתן פתרון הולם.

לעבוד ב-BIM פירושו לעבוד לפי תקן. תקן BIM הבינלאומי (ISO 19650) והתקנים הבריטים (PAS 1192) מתארים תהליך ניהול מידע בפרויקטים בתחום הבניה ותשתיות, מידע ויזואלי ולא ויזואלי. תהליך זה משלב מודלים תלת ממדים שנבנים ע"י צוות הפרויקט ומנוהלים ע"י מנהל המודל.

אז איך עובד ה-BIM בממלכה המאוחדת?

שימושים ראשונים במתודולוגית BIM, שפותחה באנגליה, החלו בשנת 2007 והשיטה נכנסה לתוקף בעזרת מספר תקנים והנחיות שפורסמו מאז. לאורך השנים, ארגונים שונים מטעם המדינה (CIC, NBS, RIBA, PAS, BS) הפיקו תקנים, הנחיות, ומסמכים פרקטיים שאיפשרו ליזמים ולקבלנים ללמוד את המתודולוגיה באופן יחסית מהיר ולפתח יכולות BIM פנימיות. מסמכים אלה התגבשו לתקן הבינלאומי ISO 19650 בשנת 2018 שכרגע נמצא בתרגום במת"י.

מסמכים אלו יצרו מודעות אצל יזמים שאכן ניתן לייעל תהליכי בניה, לחסוך בכסף וזמן. ולכן גם מהווים תמריץ להשקיע בפיתוח יכולות. בנוסף נוצרה שפה משותפת הכרחית בין אנשי המקצוע, ועד היום משתמשים במושגים מהתקן שיצא ב 2007 (BS 1192:2007).

אולם, הכרזת מדיניות מצד הגופים הממשלתיים, שהינה הכרחית בהטמעת שיטות חדשות בקרב אנשי התעשייה, אינה מספקת בפני עצמה, ועל מנת למקסם את יתרונות המתודולוגיה נדרשים מספר תנאים נוספים:

תנאי ראשון במעלה הינו מעורבות הלקוח עצמו בתהליך - בבריטניה, בתעשיית המים כדוגמא, הלקוח יודע לדרוש BIM באמצעות מסמך ה- EIR) Exchange Information Requirements). מומחים מטעם הלקוח מגדירים את מטרות BIM ומפקחים על התהליך, בתקן ISO 19650 פונקציה זו נקראת Information Manager.

תנאי נוסף וקריטי הינו מקצועיות צוותי התכנון – אחרי שנים של הכשרה כלל צוות התכנון מבין BIM ויודע לעבוד בתוכנות ייעודיות. החסם בהיבט זה הוא ההשקעה הנדרשת לנושא, לרבות זמן וכסף. חברות תכנון סופגות את ההוצאות להכשרת צוותי עבודה בתוכנות BIM ייעודיות. בהתחלה זה לא תמיד נראה לעין, אך השיטה בהחלט תניב פירות ותהפוך משרדים לפרודוקטיביים יותר בטווח הארוך.

תנאי שלישי הוא שיטת התקשרות תכנון-ביצוע, שהינה השיטה האופטימלית לניצול מלוא יתרונות ה-BIM. כאשר הקבלן מנהל את התכנון, אנשי הביצוע מעורבים בתהליך הפקת המודלים וכך יכולים להתאים את המודלים לשיטות עבודתם. לדוגמא, תהליך הפקת כמויות להזמנות ציוד וחומרים הוא אחד היתרונות הבולטים של עבודה ב-BIM – הפקת כמויות "בלחיצת כפתור". אולם נדרשת עבודת הכנה מקדימה (לעיתים מאוד ארוכה) ללחיצת כפתור זו. המודל צריך להיבנות למטרת הפקת כמויות, בנוסף צריך לקחת בחשבון את שיטות העבודה של הקבלן ואת אופן ביצוע הזמנות של ציוד וחומרים. המודל חייב להתאים לשיטת הקבלן ולא להיפך. על מנת להפיק את המיטב מה-BIM בביצוע, אנשי ביצוע חייבים להיות מעורבים בבניית המודלים.

תנאי רביעי הוא גיבוש אסטרטגיית BIM לכל אורך חיי הפרויקט. במקרה של הקמת מתקן מים, הלקוח שגם אחראי על תפעול המבנה מגדיר מטרות ניהול מידע לשלב התפעול והאחזקה. באופן הזה ניתן לשלב את המידע שנבנה בתכנון ובביצוע עם מערכות המחשוב של מתקני המים או המט"ש. המידע מנוהל לאורך כל חיי הפרויקט (תכנון, ביצוע, ותפעול) בצורה הבאה: צוות התכנון יקים את המודלים -> הקבלן יקבל מודלי תכנון, לאחר מכן יבצע המרה למודל ביצוע -> הלקוח יקבל מודל As Made לשימוש עתידי.

ומה המצב בארץ הקודש?

בארץ, אנחנו מתמודדים עם חבלי לידה בכל ההיבטים הרשומים לעיל. רוב היזמים כלל אינם מודעים למתודולוגיית ה-BIM ולאופן בו היא עשויה לחולל מהפיכה בענף כולו.  אלו שכן מודעים, לרוב אינם מעורבים בתהליך עצמו.

כמו כן, רוב הפרויקטים בארץ מתבצעים בשיטת  Design Bid Build - DBB וכך קשה לממש את יתרונות השיטה בביצוע. פרויקטים שבכל זאת עובדים ב-BIM מלא אינם מנוהלים לכל אורך חיי הפרויקט ומקצועיות הצוותים עדיין בסיסית ביותר.

למרות כל זאת, ה-BIM מתפתח במהרה הודות למומחים ישראלים באקדמיה ובתעשייה שמקדמים את השיטה. חברות ישראליות מוכיחות לקבלנים וליזמים שהשיטה עובדת, החל מתאום מערכות תלת מימדי בתכנון ובביצוע, וכלה בייעול תיאום התכנון. בנוסף גופים שונים כדוגמת משרד הביטחון, משרד הבינוי והשיכון, ומינהל התכנון מנהלים מאמץ בהכנסת השיטה לשוק, העלאת המודעות, וכתיבת מסמכים ליצירת סטנדרטיזציה. לפיכך ניתן לראות כי אנחנו אמנם רק בתחילת הדרך, אך בכיוון הנכון.

מבט קדימה – מה צופן לנו העתיד בארץ ובעולם?

BIM היא תופעה מדהימה שללא ספק משנה לטובה את התעשייה שלנו, אך אם יש מסקנה אחת, קצת אירונית, מהחוויה בממלכה המאוחדת היא שהעתיד של BIM לא יהיה BIM, או לכל הפחות לא רק BIM. ובאנגליה זה כבר קורה. מדברים יותר, באקדמיה ובתעשייה, על המושג סביבה דיגיטלית (Digital Built Environment) מאחר ושיטות נוספות, בנוסף ל-BIM, נכנסות לתוך מושג זה. אי עמידה בזמנים ובתקציב, חוסר ודאות, חוסר אמון ושיתוף פעולה, זיהום אוויר, תאונות עבודה, חוסר יעילות ופרודוקטיביות, בזבוז עצום בחומר ומשאב אנושי, אלו רק חלק מהבעיות בענף שלנו. מתודולוגית BIM לא יודעת לתת מענה לכל האתגרים הללו, BIM היא רק ההתחלה, הבסיס הדיגיטלי הנדרש על מנת לאמץ שיטות נוספות.

אז איזה עוד אותיות לועזיות כדאי לנו להכיר לקראת העתיד?

DFMA – Design for Manufacturing Assembly

בתרגום ישיר - תכנון לייצור והרכבה, מתקשר לתחום הבניה המתועשת. ההנחה הרווחת בקרב אנשי התעשייה היא שמדובר במבנים יבילים ואלמנטי קונסטרוקציה דרוכים. אך מדובר בהרבה יותר מזה: ניתן לתכנן לייצור את רוב אלמנטי הבנייה, לרבות מערכות מים, ביוב, חשמל ומ"א, חזיתות אדריכליות, אלמנטים נפחיים סטנדרטים כמו חדרי שירותים, מטבחים, חדרי בתי חולים וכיוצ"ב. העברת אתר הבניה למפעל ייצור היא תופעה מתפתחת בעולם מאחר ויתרונותיה עצומים: DFMA מצמצם בכ- 70% בכוח העבודה [2], 20%-60% צמצום בלו"ז, 20%-40% צמצום במחיר. בנוסף 30% ירידה בפליטת הפחמן [3].

IPD – Integrated Project Delivery

IPD הינה שיטת התקשרות שיתופית, ניתן לומר שהיא באה שלב אחרי שיטת תכנון-ביצוע. שיטה זו מעודדת סביבה עם תקשורת פתוחה ואמון הדדי. בין עקרונות השיטה: תועלת ותגמול הדדי (חוזה משותף), חדשנות שיתופית וקבלת החלטות, מעורבות מוקדמת של כלל צוות הפרויקט (מתכננים, אנשי ביצוע, ואחזקה), הגדרת מטרות ויעדים בשלב מוקדם, ושימוש בטכנולוגיה מתאימה [4].

LC - Lean Construction

בנייה רזה (Lean) היא שיטה שהתפתחה מפילוסופית הייצור של חברת טויוטה (TPS – Toyota Production System), ולאחר מכן הומרה גם לענף הבניה (LC). ניתן להסתכל על תהליכי בניה ותכנון מנקודת מבט של פס ייצור, לאחר מכן להטמיע עקרונות Lean כדי לאתר את הבזבוז בתהליך ולצמצם אותו וכתוצאה מכך להגדיל את התוצרת והתפוקה בדגש על ערך הלקוח. [5,6]  מחקרים שפורסמו בארץ, הראו כי באמצעות שילוב LC בתהליכי תכנון וביצוע ניתן לצמצם את הבזבוז בעשרות אחוזים ולהגדיל את הפריון, מנהל העבודה אף סיכם שניתן יהיה 'להכפיל את היקף העבודות אותן הוא מסוגל לנהל'.

AI - Artificial Intelligence

התזה של מקסים לתואר השני הוקדשה לחקירת שימושי בינה מלאכותית (AI) בשלב התכנון שבענף הבניה.  AI הוא תחום מהפכני ומרגש המצליח לחקות את האינטליגנציה האנושית באמצעות אלגוריתם שיודע ללמוד ולהשתפר (Machine Learning Algorithm). הפוטנציאל הטמון ב-AI מסעיר את הדמיון בכל התחומים והתעשיות בעיקר מפני שהאלגוריתם מבצע פעולות שעד היום התבצעו אך ורק על ידי בני אנוש.

GD) Generative Design) הוא תת נושא בתוך AI המתאים ביותר לתחום ההנדסי/אדריכלי היות והאלגוריתם מציג מספר פתרונות לבעיה ספציפית אחת. מודלי BIM יוצרים מידע רב אודות אלמנטי ותהליכי הבניה, וכך מהווים בסיס לפיתוח GD. ככל שהמידע יהיה עשיר ומגוון יותר כך האלגוריתם יהיה יעיל והתוצאות מדויקות יותר. GD פרקטי התפתח בשנים האחרונות, בתעשיית התכנון, משום שבתי התוכנה הגדולים בעולם הבניה (Autodesk, Bentley) מפתחים כלים ייעודים המאפשרים למשתמשים, ללא ידע בתכנות, ליצור אלגוריתמים. ראו טבלה 1 - דוגמאות לשימוש פרקטי בטכנולוגיה.

כברת דרך ארוכה עוד לפנינו עד ליישום GD בפרקטיקה: ראשית, הטכנולוגיה עוד לא מספיק מפותחת לפתור בעיות הנדסיות מורכבות. שנית, המידע המגיע ממודלי ה-BIM עוד לא מספיק עשיר ומגוון. בנוסף אנו נתמודד עם שינוי מסיבי בתרבות העבודה והתנגדות לשינוי. יחד עם זאת, כתוצאה מההתפתחות המהירה של ה-BIM ויכולות המחשוב אנחנו נראה יותר ויותר חברות AI בעולם הבניה קורמות עור וגידים ומובילות מהפכות.

סוף דבר (או למעשה רק ההתחלה)

ענף הבניה ניצב בפני אתגרים עצומים: שינוי האקלים, גמר החומרים, גידול האוכלוסייה, והאורבניזציה ועוד. אתגרים אלו יוצרים לחץ עצום על עולם הבנייה לספק יותר מבנים ותשתיות, והביקוש רק יתעצם עם השנים. אנחנו נצטרך להיות יותר יעילים ויצירתיים בדרך שבה אנו מתכננים, בונים ומתפעלים מבנים ותשתיות. מתודולוגית BIM היא רק ההתחלה והבסיס ההכרחי. נהיה חייבים להפוך מתודולוגיות נוספות הלכה למעשה: לחשוב LEAN, לשנות שיטות התקשרות, לתעש את הבנייה, ולהשתמש בבינה מלאכותית. כך נצליח להגדיל את ההיצע והאיכות, ולצלוח את האתגרים. שיהיה לנו בהצלחה!

רשימת מקורות לעיון נוסף >>