BIM - כלי למתכננים או לבונים וקבלנים ?

דעה שנשמעת לא פעם היא ששימוש במידול מידע בניין (BIM) צריך להיות נחלתם של מתכננים. מה פשוט מכך? מתכנן שירצה לשדרג את השירותים שמציע יוכל להפיק מודלים תלת מימדיים במקום שרטוטים מסורתיים ובכך יוכל להגיע לתוצרים מרשימים ומסובכים יותר, בּנִיים יותר, לצמצם למינימום את הטעויות בתכנון ו"על הדרך" גם להציג מודל ויזואלי מרשים עבור מזמין העבודה.

האמת היא שיישומי BIM הינם כלי המשרת את יתר השחקים בפרוייקט בנייה דווקא יותר, כאשר פוטנציאל המימוש למעשה כולל ומרשים יותר דווקא מחוץ למשרדי התכנון. במאמר זה אציג בקצרה לקט של היכולות הקיימות.

תהליך עבודה פשטני עבור שימוש ביישומי BIM לתכנון הביצוע של פרוייקט ייראה בגסות כך:

השימוש הראשון והמתבקש הוא ניצול המודל למדידת כמויות מיידית ובאוריאנטציה של איזורי הקמה - עפ"י הגדרת המבצע. כתב הכמויות שנוצר הינו דומה במבנהו לכתב הכמויות המסורתי, אלא שכעת יהיה מבוסס אלמנטים ומחולק לאיזורים.

למעשה ניתן לשאוף להחלפה מלאה של חישוב הכמויות המסורתי המלא, אשר כל נסיון לעדכן את האינפורמציה שבו לדרגת רזולוציה מעודנת יותר בזמן הביצוע כרוך בביזבוז: עבודה חוזרת או התבססות על אומדנים בעלי דיוק מוגבל.

מודל המבנה 'מחולק' לאיזורי הקמה
באופן דומה לשיטות המקובלות - ניתן לקשור את מדידת הכמויות הוירטואלית לאלמנטי עלות (מבוססי תחשיב מפורט או מחיר יחידה סופי). התוצר של התהליך הנ"ל יהיה הערכה לסך העלויות הישירות הצפויות, אלא שכעת קיימת היכולת להנדסת ערך ע"י בידוד ובחינה של עלויות כל איזור הקמה בנפרד ולאו דווקא בראיית מאקרו של מלוא היקף הפרוייקט.

המיכון של תהליך המדידה וחישוב העלויות עשוי להיות בעל ערך רב למחלקות המכרזים: אי הוודאות הכרוכה בהפקה עצמאית של כתב כמויות מתמזערת היות והמעורבות האנושית קטנה. כמו כן לאחר מיסוד מאגר נתונים עצמאי סבירה מחלקה כזו להגיע לתוצאות מהירות יותר ומדוייקות יותר. היתרונות המיידים הצפויים הם זכייה ביותר מכרזים והגדלת הנפח העסקי בהתאמה. כמו כן מובן הקיטון הצפוי בסיכון מ"התאבדות" לא מתוכננת במכרז עקב טעות כלשהי. 

תחשיב מפורט מבוסס כמויות המדודות מהמודל 

מדידת כמויות כידוע הינה פונקציה בעלת מאפייני ביזבוז בענף הבנייה ובעיקר עקב העבודה החוזרת הכרוכה בה. המדידה לרוב מבוצעת הן ע"י המזמין, הקבלן הראשי וקבלן המשנה ולעיתים קרובות יותר מפעם אחת. לאחר הטמעה רחבת היקף של מדידת כמויות וירטואלית, האמינה עבור כל הצדדים, נהיה כולנו סבירים להנות משיפור בפריון של ענף הבנייה ככללותו.

תזמון
לצורך תכנון לוח הזמנים של הבנייה גם כן מסייע לנו המודל ביכולתו לספק מדידת כמויות מוכוונת איזורים: הכמויות לביצוע נקשרות לתשומות אופייניות ובהתאם מתקבלים משכי הקמה מחושבים הצפויים עבור כל איזור. נגישות המידע הנ"ל מסייעת בבחינת חלופות ביצוע וכמו כן בהגדרת המשאבים הנדרשים בהיבטי כח אדם.

תצוגת לוח הזמנים יכולה לקבל מימד אינפורמטיבי יותר: שימוש במידע שנכרה והופק מאפשר להציג את זרימת ביצוע משימות הבנייה כנגד ציר המיקום (האיזורים). היות ומשכי ההקמה מחושבים עבור כל איזור יש רק לבחור את כרונולוגיית ההקמה המבוקשת ואת המשאבים המוקצים.

שיטת תזמון זו מיישמת את הקשרים הטכנולוגיים בין משימות ההקמה באופן דומה לכשהיינו רגילים בשיטת הגאנט הקלאסית (נתיב קריטי - CPM). ההבדל הוא שכעת קשרים אלו מבוצעים ומיושמים ברמת איזור ומכאן שמה המקובל LBMS: Location Based Management System.

היתרון הגדול בשימוש בשיטה זו הוא היכולת לזהות בעיות וסיכונים בקלות ולהציע עבורם פתרונות. רבות נכתב ונדון על חשיבות יישום "הקצב הקבוע" בפרוייקטי בנייה. אך נראה שאין דרך קלה יותר משימוש בLBMS לזיהוי הקצב ותכנון הביצוע בהתאם. מובאת דוגמא של לוח זמנים "בזבזני" ואופן השימוש הפשוט בLBMS לטובת הגדרת דרישה אופטימלית של משאבי כח אדם לביצוע משימה.

בדוגמא ספציפית זו מוראה כיצד דילול משאבי כח אדם מ-3 צוותים ל-1 (ובהתאם הארכת משך הביצוע למשימה פי 3) עתיד לקצר דווקא את משך הפרוייקט. קישור

 
להלן דוגמא ללוח זמנים לאחר שעבר תהליך של אופטימיזציה בפריסת הכמויות בין האיזורים ובהקצאת כח האדם והצוותים הנדרשים לביצוע המשימות. נהוג לייחס קיצור של 5%-10% ללוח זמנים שעבר תהליך כזה ביחס ללוח זמנים מקביל שתוזמן בשיטות מסורתיות.

בולטת לעין העובדה שהמרווחים ה"מתים" בין הפעילויות מתמזערים לכדי הבאפרים הנדרשים ולא הרבה מעבר לכך. התוצאה הישירה היא קיטון בביזבוז וחסכון צפוי בתקורות עקב קיצור משך ההקמה. בנוסף- הגדלת הוודאות עבור קבלני המשנה עקב הבטחת פריונם במהלך העבודה צפוי להטיב עם יציבות הייצור בפרוייקט.

יישום לוח זמנים מבוסס איזורים בפרוייקט מגדל

יובהר כי לוח הזמנים המופק אינו אסופה של קווים משורטטים. עבור כל קו (משימת ביצוע) קשורים למעשה אלמנטי מודל שכמויותיהם נמדדו וחושבו למשכים כנגד תשומות אופייניות.

משמעות לוגיקה זו היא ששאלות כמותיות העולות יום יום במהלך הביצוע מקבלות תשובות מיידיות. לדוגמא: כמה ברזל האתר עתיד לצרוך במהלך השבוע הבא? כמה בטון אצטרך לדרוש מהמפעל ביום חמישי? לכמה מ"ר של קירות מסך יזדקק קבלן המשנה להתקנה עוד שבועיים? לכמה פועלי טיח אזדקק באתר במהלך השבוע הקרוב? כמה עובדים/קבלני משנה סך הכל צפויים להגיע לאתר מחר?

בנוסף הבנה זו חשובה על מנת לקבל את המתנה הגדולה שבבניית לוח זמנים מבוסס מודל: תכנון מדוייק של תזרים המזומנים.

חיזוי הוצאות ותזרים מזומנים
קיימת היכולת לנצל את הקשר שבין המשימות לאלמנטי העלות על מנת ליצור חיזוי הוצאות. לדוגמא: אם ביום מסויים צפוייה משימה באיזור כלשהו בו נדרשת עבודה של הקמת כמות קירות הכוללת 100 שעות אדם לטפסנות (בעלות של 65 ש"ח לשעה) ו0.5 טון ברזל (בעלות של 3500 ש"ח לטון) נזהה בדיאגרמת התזרים שתופק עלייה של גרף ההוצאות בשיעור של 8250 ש"ח.

רזולוציית הפריטים שיחושבו לצורך התזרים הינה בהחלטת המתכנן. ניתן לרדת לפרטים הכוללים ניהול כ"א והחומר ברמת המיקרו או לחלופין לחשב תזרים ועלויות עפ"י מחירי יחידה סופיים. היופי טמון בשימוש במידע ובעבודה שנעשו בשלב מוקדם יותר לצורך חישוב עלויות ותזמון: חישוב התזרים אינו מהווה פונקציה חישובית נוספת אלא רק מביא לידי תצוגה את משמעויות הקלט וההחלטות שהעברנו בשלבים הקודמים.

תנאי התשלום המקובלים בענף הבנייה באים לכדי ביטוי בתזרים המופק. בהתאם לסגירות המסחריות ניתן ליישם נהלי תשלומים של שוטף או שוטף+X, ומועדי תשלום בהתאם לחוזים שנחתמו.

מובן כי נסיון להגיע לתוצר דומה ע"י אמצעים מסורתיים (דוגמאת גליונות אקסל) סביר לדרוש שעות מהנדס בכמות שספק אם תצדיק את התוצר.
ארועי תקבולים המשוייכים לאבני דרך מוזנים בפשטות בהתאם להתקדמות משימות הביצוע ובכך ניתן לאזן את תזרים ההוצאות הצפוי עם תזרים הכנסות לצורך יצירת מאזן המזומנים לאורך הביצוע.

תזרים מזומנים בהתאם להתקדמות הביצוע

ניצול משאבים
שימוש נוסף וקל למימוש הינו הפקת תחזית להיסטוגרמת המשאבים באתר.

היות ואנו מגדירים עבור כל משימה את המשאבים (בעיקר כ"א) המוקצים לטובתה, קיים למעשה בסיס נתונים שניתן לסכמו לכדי היסטוגרמה חזוייה.
היסטוגרמות אלו ניתנות להפקה למטרות שונות אך שימושיהן העיקרי הוא חיזוי דרישת (ונוכחות) כח אדם, ניצול ציוד וצריכת חומרים.

היסטוגרמת משאבי כח אדם על פי צוותים

ויזואליזציית הקמה
יכולת קיימת נוספת היא לנצל את מודל המצב הסופי של המבנה כנגד לוח הזמנים שהופק על מנת ליצור ויזואליזציה לאורך הזמן של תהליך ההקמה בצורת סרטון הדמייה.

מדובר ביכולת להעביר מידע הנוגע לתכנון ותזמון הבנייה בצורה היעילה והפשוטה ביותר.
יובהר שלא מדובר באנימציה גרפית מצויירת דוגמאת אלו המופקות ע"י משרדי ההדמיות המוכרים. האנימציה מופקת ע"ב אלמנטי המודל (הקיים) תוך הישענות על לוח הזמנים שחושב. עדכון של לוח הזמנים "מדבר" עם האנימציה המתעדכנת מיידית בהתאם. מדברי משתמע שהפקת ויזואליזציה כזו אינה עבודה הצורכת יותר ממספר דקות מזמנו של המהנדס בפרוייקט (בניגוד להדמיות כיום הצורכות עשרות שעות גרפיקאי עבור הדמייה סטטית אחת).

השימוש בהדמיות נעשה עד כה במימד העסקי בלבד ויכולת זו למעשה נשמרת ואף משתפרת. התקשורת בין המזמין לקבלן משודרגת ויכולה לשרת למעשה גם את לקוחות הקצה של המזמין. מעבר לכך – היות והאנימציה מוצגת ככלי הנדסי וקשורה ללוח הזמנים המנוהל באתר לפרטיו, מתרחבת כעת היכולת לשימוש באנימציה בישיבות עבודה שבועיות או LPS (Last Planner System) התורמות לוודאות עבור המעורבים בהקמת הפרוייקט.
כדוגמא מובאת הדמייה שבוצעה עבור הקמת השלד של מגדל מגורים. קישור

בקרה בזמן הביצוע

לוח זמנים שאינו קריא או אינו בר עדכון לרב מסיים כפוסטר חיוור התלוי במשרד האתר. שימוש בלוח הזמנים הויזואלי שהוצג מאפשר (בפלטפורמות התוכנה המתאימות) עדכון מתמיד של "בפועל" כנגד התכנון.

בקרה שכזו עוזרת לחזות בעיות וסטיות אותן לא יכולנו לצפות בזמן התכנון "התיאורטי": התנגשויות, חוסר בעתודות עבודה לקבלני המשנה, או תשומות ופריונות חריגים זועקים מיד להתייחסותו של מנהל הפרוייקט ומאפשרים טיפול בשלב שטרם "נשברו הכלים".

לסיכום: מה היה לנו ?

• מדידת כמויות
• שיוך לאיזורים
• חישוב עלויות
• חישוב משכים
• בניית לוח זמנים
• אופטימיזציה ללוח הזמנים
• חיזוי תזרים מזומנים
• הפקת חיזוי ניצול משאבים
• הדמיית בנייה

כל אחד מהמושגים השונים שהוזכרו במאמר זה נדרשים לדיון רחב בפני עצמם ומידע נוסף מצוי עבורם בשפע בין היתר בקטגוריית קריאה של יישום "Lean" בבנייה.

הכלים שהוצגו במאמר זה הינם טעימה חלקית מהיתרונות ששימוש בBIM מאפשר. אין ספק שהשימוש בטכנולוגיה בארץ יתרחב מכורך המציאות עם התפתחות התחרותיות בענף הבנייה. לא מן הנמנע שבעוד שנים ספורות נצפה ביישום רחב של הטכנולוגיות כפי שקיים כיום בארה"ב ובשווקים מפותחים נוספים באירופה ובמזרח.