BIM 4D: o que é e como contribui para a gestão de projetos de construção e o planejamento do tempo

A estimativa e a programação dos tempos de realização de uma obra são aspectos indispensáveis para otimizar os recursos na fase de canteiro. De fato, como complemento a um projeto, é sempre oportuno, se não obrigatório (como nos contratos públicos), elaborar o cronograma de obras, o diagrama de Gantt e Pert, etc. para a gestão da duração de um canteiro ou, de forma mais geral, de uma encomenda.

Esses métodos tradicionais, no entanto, não contemplam a possibilidade de reduzir/gerir/reorganizar os tempos de encomenda de maneira dinâmica e aberta e não favorecem a comunicação entre o diretor de obras e os fornecedores, o monitoramento efetivo do estado de execução da obra e o controle dos pedidos e das entregas dos materiais no canteiro.

Para contratantes, projetistas e empreiteiros, seria útil poder “visualizar o canteiro” já durante a fase de projeto, para prever e planejar todas as atividades em função do tempo.

O BIM, e em particular a modelagem BIM 4D, é a solução para essas necessidades e pode representar um suporte valioso para reduzir os atrasos e as ineficiências no canteiro.

Vamos com ordem e descubra o que é o BIM 4D, quais são as vantagens para o seu trabalho e os melhores softwares para a gestão temporal do projeto.

Modelo BIM 4D e organização das atividades do canteiro de obras

O que é o BIM 4D?

A modelagem 4D BIM é o processo que cria conexões inteligentes entre o modelo digital 3D (que define a geometria da obra) e as informações relacionadas ao tempo de execução das várias atividades necessárias para realizar a obra.

O resultado é um modelo informativo completo que pode ser utilizado também para realizar simulações realistas do processo de realização da obra em função do tempo. O objetivo é identificar todas as atividades de canteiro (como em um cronograma tradicional), visualizar seu estado de avanço ao longo do tempo e oferecer aos stakeholders a oportunidade de identificar, analisar e prevenir os problemas relacionados aos aspectos sequenciais, espaciais e temporais do processo de canteirização de uma obra de construção.

Visualização dinâmica de um modelo BIM 4D ao longo do tempo | Edificius (ACCA software)

Graças a esses dados, os projetistas podem desenvolver programas precisos, baseados em uma fonte confiável de informações federadas. Isso torna o processo seguro, melhora o controle da detecção de conflitos entre as diferentes atividades, limita o surgimento de imprevistos desagradáveis durante a obra e consequentes desperdícios de tempo e recursos.

A diferença em relação a uma abordagem tradicional é que se lida com um modelo BIM tridimensional, visualizável de maneira extremamente realista e ao qual se adiciona a quarta dimensão, ou seja, as informações sobre o tempo. A simulação realista do BIM 4D, pensando em imagens e não apenas em diagramas e relações escritas, melhora a capacidade de compreender as informações.

O conceito de scheduling do BIM 4D

Literalmente, scheduling refere-se à programação dos tempos de execução de uma obra. Falar de BIM 4D significa exatamente definir as atividades a serem realizadas e os tempos, conectando-as dinamicamente ao modelo BIM da própria obra.

O planejamento é um traço essencial do projeto, pois permite prevenir e antecipar as dificuldades já na fase preliminar, evitando contratempos e desperdícios de tempo e recursos na obra.

O planejamento da construção, em comparação com os métodos tradicionais, permite detectar os conflitos espaço-temporais e superar os problemas antecipadamente por meio de atualizações imediatas dos programas, graças a conexões dinâmicas e inteligentes com o modelo BIM.

Modelo 4D BIM com diagrama de Gantt

Modelo BIM 4D: como os dados temporais se conectam aos elementos construtivos

A transição do 3D para o 4D não é uma simples sobreposição de um cronograma a um modelo geométrico; é uma fusão ontológica. Em um fluxo de trabalho BIM 4D, cada entidade paramétrica do modelo (seja uma coluna de concreto armado, uma fachada contínua ou uma instalação MEP) deixa de ser um objeto estático e se torna uma entidade dinâmica dotada de uma coordenada temporal.

A interoperabilidade entre geometria e tempo

O coração do processo reside na conexão (linking) entre os objetos do modelo e as atividades definidas na WBS (Estrutura Analítica do Projeto). Essa conexão ocorre geralmente através de três modalidades:

• mapeamento direto – cada “Objeto BIM” é associado a uma ou mais atividades do diagrama de Gantt;
• conjunto de seleção – agrupamento de objetos com características comuns (por exemplo, todas as divisórias do andar térreo) conectados a uma única fase temporal;
• parâmetros compartilhados – uso de atributos específicos (ID da atividade, data de início/fim) inseridos diretamente nas propriedades do objeto para automatizar a conexão com o software de gestão.

A digitalização do canteiro de obras

Inserir o dado temporal significa poder visualizar a evolução do estado atual. Não estamos apenas planejando a colocação de um elemento, mas estamos definindo seu “ciclo de vida” em fase de construção: desde o fornecimento no canteiro, a montagem, até a obtenção da plena operatividade.

Esse nível de detalhe permite identificar as chamadas interferências espaço-temporais (soft clashes). Por exemplo, é possível prever se o armazenamento de materiais no segundo andar obstruirá o movimento da grua previsto para aquela semana específica, um erro que em um Gantt tradicional em papel seria invisível.

Workflow de construção BIM 4D: do cronograma à simulação do modelo

O workflow 4D não é um processo linear, mas um ciclo iterativo que requer uma sincronização perfeita entre o escritório técnico e o responsável pelo canteiro. O objetivo é criar um gêmeo digital (Digital Twin) que não apenas represente o edifício finalizado, mas simule todo o processo de montagem.

A estruturação da WBS e a importação dos dados

Tudo começa com a definição da Estrutura Analítica do Projeto (WBS). Em um fluxo BIM 4D maduro, a decomposição das atividades não deve seguir apenas uma lógica contábil ou de fornecimento, mas deve refletir a lógica construtiva espacial.

Através de os softwares BIM 4D, é possível importar cronogramas existentes ou criar novos diretamente conectados ao modelo arquitetônico gerado com software BIM para a concepção arquitetônica. Nesta fase, cada atividade é definida por duração, precedências e recursos necessários.

A associação dos objetos e a linha do tempo

Uma vez estabelecida a estrutura temporal, procede-se à associação dos elementos 3D. Esta é a fase crucial em que o “onde” encontra o “quando”.

• análise das fases – definem-se os estados dos objetos (Existente, A Demolir, Nova Construção);
• sincronização – graças à tecnologia BIM, se uma modificação arquitetônica for feita no software de concepção arquitetônica, o modelo 4D se atualiza dinamicamente, evitando a necessidade de reconectar manualmente cada elemento.

A simulação visual (4D Simulation)

O resultado final do workflow é a simulação visual. Não se trata de um simples vídeo de apresentação, mas de uma poderosa ferramenta de análise crítica. A simulação permite:

• validar a sequência construtiva – verificar visualmente se a ordem de montagem é fisicamente possível (por exemplo, evitar fechar um piso antes de inserir as grandes máquinas de instalação);
• otimizar a logística do canteiro – visualizar a ocupação dos espaços por máquinas, andaimes e áreas de armazenamento em cada semana específica de trabalho;
• comunicação aos stakeholders – mostrar claramente ao cliente o progresso das obras previsto, reduzindo as ambiguidades típicas dos diagramas de barras tradicionais.

Como os contratantes utilizam o BIM 4D para o planejamento do canteiro

Para uma empresa de construção, o tempo é literalmente dinheiro. Se na fase de concepção o 4D serve para validar escolhas, na fase de canteirização torna-se a principal ferramenta para o Gerenciamento de Riscos. As empresas utilizam o BIM 4D para resolver problemas antes mesmo que se apresentem no campo, transformando o canteiro de um ambiente reativo para um ambiente proativo.

Análise das interferências espaço-temporais

Ao contrário da clássica detecção de conflitos 3D, que identifica conflitos geométricos estáticos (ex. um tubo que atravessa uma viga), com o 4D é possível identificar os conflitos dinâmicos.
Os contratantes utilizam essa tecnologia para entender se duas equipes diferentes estão programadas para trabalhar no mesmo espaço restrito ao mesmo tempo, ou se a posição de um guindaste interferirá na instalação de uma fachada prevista para aquela semana específica. Identificar esses “gargalos” digitalmente evita paradas de obra extremamente onerosas.

Otimização da logística e das áreas de armazenamento

O canteiro de obras é um organismo que muda de forma a cada dia. Os contratantes aproveitam o modelo 4D para:

• planejar a ocupação do solo – definir onde posicionar barracas, depósitos e máquinas em função do avanço das obras;
• gerenciar as entregas “Just-in-Time” – sincronizar a chegada dos materiais (pré-fabricados, armaduras, componentes de instalações) exatamente quando o modelo 4D mostra que o espaço para a montagem está pronto, reduzindo os volumes e os riscos de danos em depósito;
• simular os fluxos de tráfego – estudar os caminhos dos veículos pesados dentro da área do canteiro para evitar congestionamentos durante as fases críticas, como as grandes concretagens.

Para mais informações, recomendo a leitura do artigo: “4D GIS: o futuro dos dados geoespaciais com análises baseadas no fator tempo“.

Os 5 benefícios do BIM 4D

O BIM 4D pode ser o catalisador de uma mudança essencial na forma de projetar, gerenciar e desenvolver projetos no setor da construção.

Abaixo, listo 5 aspectos do BIM 4D que podem melhorar sua forma de trabalhar:

1. Planejamento e programação – os stakeholders do setor AEC podem ter desde o início do processo uma visão abrangente do projeto e de sua execução. Isso ajuda toda a equipe a prevenir erros, detectar conflitos e ajustar o plano com base nas novas informações adicionadas. Todos têm certeza de que as ferramentas, o pessoal e os suprimentos estarão no canteiro no momento certo e que todos os recursos serão otimizados;
2. Atualização em tempo real – o BIM 4D fornece uma ajuda valiosa para minimizar o número e a duração de reuniões e telefonemas para comunicar decisões, variações e atualizações. Graças à visualização do progresso do projeto obtida através dos modelos BIM 4D, a comunicação se torna muito mais simples, clara e imediata. Essa conexão entre o canteiro e o back-office, juntamente com uma melhor comunicação entre os vários agentes do projeto, minimiza também as controvérsias e as variações em andamento;
3. Monitoramento do projeto – a animação das várias fases do processo de construção que se obtém do modelo 4D pode ser de grande ajuda para manter o controle de tudo o que acontece no canteiro. O que se obtém é um verdadeiro filme em que se sucedem em ordem temporal as várias atividades previstas no projeto. Isso permite planejar a chegada dos materiais no canteiro e os recursos a serem utilizados nos momentos certos, prevendo todos os eventos que ocorrem no canteiro;
4. Prevenção e resolução de conflitos – a existência de um modelo informativo compartilhado adiciona transparência e define claramente as responsabilidades de todas as figuras envolvidas. Qualquer adição ou variação ao projeto pode ser facilmente atribuída à figura responsável. Ninguém pode transferir suas responsabilidades para outros membros da equipe e todo o processo é claro e linear para todos.
5. Segurança no canteiro – O uso de uma sequência de animação da construção para monitorar o progresso do canteiro traz grandes vantagens também para a segurança, tanto em termos de violação de dados do projeto quanto de risco de acidentes no canteiro. Concentrar todos os dados e informações em um único modelo BIM quase elimina a probabilidade de perda de dados ou sua manipulação. Por fim, no que diz respeito à segurança do canteiro, o BIM 4D pode ser um avanço convincente em direção a um canteiro mais seguro, graças ao controle total do projeto: conhecendo cada detalhe sobre a localização dos materiais, das máquinas e dos trabalhadores, a equipe de gestão pode direcionar seu material de acordo e tomar as melhores decisões baseadas em dados.

Software de modelagem 4D

Agora vamos ver quais são e quais características devem ter as ferramentas que permitem conectar o modelo geométrico 3D de uma obra, ao tempo 4D e aos custos 5D.

Primeiramente, especificamos que as ferramentas de modelagem BIM 4D são softwares que permitem associar ao modelo 3D BIM uma série de informações relativas aos tempos de execução da obra e à organização do canteiro. Essas informações são visualizadas de forma realista através de animações que reproduzem a progressão das várias atividades e o avanço das fases do canteiro. Na prática, trata-se de um verdadeiro filme que mostra as atividades do canteiro e o desenvolvimento da obra, até sua completa realização.

Especificamente, qualquer software de modelagem BIM 4D deve permitir:

• decompor o projeto em atividades individuais definindo uma WBS específica (Work Breakdown Structure, ou seja, a lista estruturada de todas as atividades do projeto)
• associar os objetos BIM às diferentes atividades
• obter o diagrama de Gantt
• simular em tempo real a evolução do projeto ao longo do tempo e obter apresentações realistas
• identificar e resolver eventuais conflitos (sobreposição de atividades não compatíveis entre si, etc.)
• federar diferentes modelos BIM 3D
• adicionar todos os objetos relacionados a atividades que não estão diretamente conectadas à obra (objetos presentes em uma área de armazenamento de materiais, etc.)
• compartilhar com os colegas o modelo 4D
• exportar os diagramas obtidos em vários formatos.

Se você quiser tentar estimar os tempos de execução do seu projeto com um software BIM, recomendo que utilize um software BIM para a gestão temporal do projeto. Dessa forma, você pode construir o diagrama de Gantt e simular de forma realista a evolução do modelo 3D nas diferentes fases do projeto.

Modelo BIM 4D | Ambiente 4D – GANTT do Edificius

Qual ferramenta nos permite conectar as geometrias 3D ao tempo 4D e aos custos 5D?

Para conectar as geometrias 3D ao tempo 4D e aos custos 5D, é necessário utilizar um software BIM com o qual você pode:

• modelar o 3D do objeto do projeto;
• as atividades previstas nos tempos;
• estimativa do custo das obras.

A melhor solução seria utilizar uma única ferramenta para gerenciar todos esses aspectos. Por isso, é sempre recomendável trabalhar com um software BIM para a gestão temporal do projeto que permite construir um único modelo informativo do projeto do qual extrair todos os dados e informações necessárias para todo o ciclo de vida da obra.

Quanto custa um software BIM?

O custo de um software BIM varia muito de acordo com o tipo de assinatura e as funcionalidades que inclui. Geralmente, fica entre 2.000 e 3.000 euros, mas para ter uma ideia realista do custo de um software BIM, recomendo visitar esta página.

Qual é a diferença entre 4D e 5D?

Recapitulando, o BIM 4D integra os dados do modelo 3D com os dados de programação e planejamento do projeto, gerando simulações realistas das atividades de construção da obra.

O BIM 5D, por outro lado, conecta todas as informações 4D com os aspectos dos custos do projeto (as quantidades dos materiais, os cronogramas e outras informações relacionadas aos preços).

Na aplicação do BIM, o planejamento de custos e tempos se baseia na metodologia de Project Management e, em particular, no project time management (gestão do tempo do projeto) e no project cost management (gestão do custo do projeto).

O especialista BIM responsável pela elaboração do orçamento (5D) e pela gestão dos tempos de execução da obra (4D) tem a tarefa de vincular todas as medições, não mais apenas a uma lista de preços, mas também aos objetos paramétricos do modelo BIM. Essa operação é realizada graças ao uso de software BIM específicos.

Os objetos paramétricos (paredes, portas, janelas, etc.) contêm uma série de informações que ajudam a elaborar o orçamento (Quantity take off) e a identificar, de forma mais apropriada, a linha de lista de preços mais adequada, tendo à disposição todas as informações do projeto.

Dessa forma, o orçamento é elaborado com extrema simplicidade e aproveitando automatismos que associam ao objeto paramétrico a ser orçado, as medidas (obtidas automaticamente da geometria do objeto) e o preço (geralmente extraído das tabelas de referência).

Em resumo, 3D, 4D e 5D são três aspectos do projeto intimamente ligados entre si: ao criar a WBS, é automático extrair o orçamento métrico (interrogando também o modelo 3D para obter as quantidades) e os tempos de cada atividade individual (também avaliando as análises de preços nas quais os tempos gastos para cada atividade estão explicitados) para depois organizá-los em sequência, respeitando as boas práticas de programação.

A que se refere a dimensão 6D no BIM?

A dimensão 6D no BIM refere-se à fase de gestão e manutenção das obras realizadas. Esta fase é geralmente conhecida também como facility management. Na prática, é a dimensão do BIM que tem como objeto o patrimônio imobiliário existente durante todo o seu ciclo de vida e associa ao modelo 3D as informações indispensáveis para a manutenção e gestão do bem. Dessa forma, as informações são compartilháveis e intercambiáveis entre os diferentes stakeholders, são sempre implementáveis ao longo do tempo e não há risco de perda de dados.

FAQ sobre BIM 4D

O que é o BIM 4D?

A modelagem 4D BIM é o processo que cria conexões inteligentes entre o modelo digital 3D (que define a geometria da obra) e as informações relativas ao tempo de execução das várias atividades necessárias para realizar a obra. Mais precisamente, a norma UNI 11337-1 define o BIM 4D como: ‘a simulação da obra ou de seus elementos em função do tempo, além do espaço’. O resultado é um modelo informativo completo que pode ser utilizado também para realizar simulações realistas do processo de realização da obra em função do tempo.

Qual ferramenta nos permite conectar as geometrias 3D ao tempo 4D e aos custos 5D?

Para conectar as geometrias 3D ao tempo 4D e aos custos 5D, é necessário utilizar um software BIM com o qual você pode: modelar o 3D do objeto do projeto; as atividades previstas nos tempos; estimar o custo das obras. A melhor solução seria utilizar uma única ferramenta para gerenciar todos esses aspectos. Por isso, é sempre recomendável trabalhar com um software BIM para a gestão temporal do projeto que permite construir um único modelo informativo do projeto do qual extrair todos os dados e informações necessárias para todo o ciclo de vida da obra.

Quanto custa um software BIM?

O custo de um software BIM varia muito de acordo com o tipo de assinatura e as funcionalidades que inclui. Geralmente, fica entre 2.000 e 3.000 euros.

Qual é a diferença entre 4D e 5D?

O BIM 4D integra os dados do modelo 3D com os dados de programação e planejamento do projeto, gerando simulações realistas das atividades de construção da obra. O BIM 5D, por outro lado, conecta todas as informações 4D com os aspectos dos custos do projeto (as quantidades dos materiais, os cronogramas e outras informações relacionadas aos preços). Em resumo, 3D, 4D e 5D são três aspectos do projeto intimamente ligados entre si: ao criar a WBS, é automático extrair o orçamento métrico (interrogando também o modelo 3D para obter as quantidades) e os tempos de cada atividade individual.

A que se refere a dimensão 6D no BIM?

A dimensão 6D no BIM refere-se à fase de gestão e manutenção das obras realizadas. Esta fase é geralmente conhecida também como facility management. Na prática, é a dimensão do BIM que tem como objeto o patrimônio imobiliário existente durante todo o seu ciclo de vida e associa ao modelo 3D as informações indispensáveis para a manutenção e gestão do bem. Dessa forma, as informações são compartilháveis e intercambiáveis entre os diferentes stakeholders, são sempre implementáveis ao longo do tempo e não há risco de perda de dados.