LEVANTAMENTO DE ESTUDOS DAS
INTERAÇÕES ENTRE BUILDING
INFORMATION MODELING (BIM) E
CONSTRUÇÃO ENXUTA
Ricardo Mendes Junior (UFPR )
Marcelo Gechele Cleto (UFPR )
Marlon Camara Garrido (UFPR )
Dois desenvolvimentos importantes estão causando mudanças fundamentais na
indústria da construção: BIM (Building Information Modeling) e construção enxuta.
Embora ambos sejam conceitualmente independes e distintos, há várias
interconexões possíveis entre ambos e os resultados são potencializados com a
implementação conjunta. O presente trabalho traz um levantamento realizado sobre
revisão bibliográfica do tema de interação entre a tecnologia Building Information
Modeling (BIM) e Lean Construction. O tema é recente na literatura e fascina devido
à complexidade de entendimento e possibilidade de aplicação prática. Inicialmente,
são brevemente abordados a tecnologia BIM e os princípios da construção enxuta -
adaptados da produção enxuta. São apresentados doze princípios dentre os diversos
existentes na literatura propostos para a análise das relações com a tecnologia BIM.
Na sequência, estudos obtidos e relatados aqui, tratam sobre a interação entre os
assuntos. A grande sinergia encontrada na aplicação conjunta, propõe uma poderosa
ferramenta aplicável em empreendimentos de construção, conforme relatam os
estudos de caso. As pesquisas apresentadas destacam os ganhos que pode-se obter
com o BIM para redução de atividades que não agregam valor, aumento no valor do
produto pela consideração das necessidades dos clientes através da colaboração em
equipe no projeto, redução da variabilidade pela qualidade, redução do tempo de
ciclo, aumento da transparência do processo, apoio um sistema puxado de produção,
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apoio na padronização das tarefas e uso para o controle visual. Mais recente, uma
ferramenta para gestão de obras por fluxo puxado em BIM é explicada: o chamado
KanBIM.
Palavras-chaves: Lean Construction, Building Information Modeling, Sistema Toyota
de Produção, KanBIM, Gestão visual
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1. Introdução
Dois desenvolvimentos importantes estão causando mudanças fundamentais na indústria da construção. O
primeiro é uma abordagem conceitual do gerenciamento do projeto e construção – a construção enxuta (lean
construction)– e o segundo é uma tecnologia da informação transformadora – a modelagem de informação da
construção (Building Information Modeling – BIM). Embora ambos sejam conceitualmente independentes e
distintos, parece haver sinergias entre estes que se estendem além da natureza essencialmente circunstancial de
suas abordagens contemporaneamente maduras (SACKS et al, 2010). Este trabalho apresenta um levantamento
de pesquisas relacionadas à interação de práticas BIM com princípios da construção enxuta.
O estudo iniciou com a revisão bibliográfica para compreensão dos conceitos de BIM e dos princípios da
construção enxuta. Para encerrar, uma busca por publicações recentes relacionando os dois temas foi realizada.
A leitura, teoria e resultados encontrados estão relatados no corpo do texto.
2. BIM – Building Information Modeling
O glossário do BIM handbook (EASTMAN et al. 2011) define BIM como “um verbo ou adjetivo para descrever
ferramentas, processos e tecnologias que são facilitadas por um documento digital automatizado sobre uma
edificação, seu desempenho, seu planejamento, sua construção e finalmente sua operação”. O resultado da
atividade BIM é um “modelo de informação da construção”. A atividade BIM é o processo de geração e
gerenciamento de informações da construção de um modo interoperável e reutilizável (BIOTTO, 2012).
Diferentemente do CAD tradicional, focado na produção de desenhos, nos últimos anos os programas BIM,
baseados em objetos 3D, passaram a representar a próxima geração da Tecnologia da Informação (Lee et. al.,
2006, p.758, apud FLORIO; ARAUJO, 2007, p. 4). Os sistemas BIM adotam modelos paramétricos dos
elementos construtivos de uma edificação e permitem o desenvolvimento de alterações dinâmicas no modelo
gráfico, que refletem em todas as pranchas de desenho associadas, bem como nas tabelas de orçamento e
especificações (COELHO; NOVAES, 2008).
O BIM é um conjunto de sistemas que capacita os usuários a integrar, reusar informação na construção e obter
domínio no conhecimento por todo o ciclo de vida de uso do edifício (FLORIO; ARAUJO, 2007). BIM é uma
representação digital de características físicas e funcionais de uma edificação que serve como fonte de
compartilhamento de conhecimento para informar sobre uma edificação, formando uma base de dados confiável
para apoiar a tomada de decisão durante todo seu ciclo de vida (BuildingSMART, 2008, apud BIOTTO, 2012,
pg. 44).
Segundo MENEZES et al. (2010) o uso dos sistemas BIM permite aos responsáveis pela construção a simulação
de etapas da construção, antevendo as interferências entre projetos antes mesmo de sua execução. O autor cita na
pesquisa que a grande vantagem dessa inovação é o aumento da precisão durante a construção, o menor
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desperdício de tempo e dinheiro, além de menos retrabalho
Para NBIMS (National Building Information Modeling Standart, 2008), BIM pode ser compreendido como um
produto: o modelo de informações do edifício; um processo colaborativo entre envolvidos, viabilizado por
tecnologia da informação; e um mecanismo de exigência de gerenciamento do ciclo de vida, como pode ser
visualizado na Figura 1.
Figura 1- BIM como processo colaborativo
FONTE: http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/green-building-design-resources
3. Construção enxuta
A construção enxuta é aplicação e adaptação dos conceitos e princípios da produção enxuta e do Sistema Toyota
de Produção (STP) para a construção. Assim como no STP o foco da construção enxuta é na redução de perdas,
aumento do valor para o consumidor e melhoria contínua (LIKER, 2005). Enquanto muitos dos princípios e
ferramentas do STP são aplicáveis na construção, há também muitos que na construção enxuta são diferentes
daquels do STP. Segundo Spear & Bowen (1999) o conhecimento tácito que fundamenta o Sistema Toyota de
Produção pode ser descrito em quatro regras básicas. Essas regras orientam o projeto, a execução e a melhoria de
todas as atividades, conexões e fluxos relacionados a todos os produtos e serviços. Em resumo, as regras são:
todos os trabalhos devem ser minuciosamente especificados em termos de conteúdo, sequencia, tempo e
resultado (a); todas as conexões cliente-fornecedor devem ser diretas, e deve existir um caminho inequívoco de
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“sim ou não” para enviar solicitações e receber respostas (b); todos os fluxos dos produtos e serviços devem ser
simples e diretos (c); todas as melhorias precisam ser feitas em conformidade com o método científico, sob a
orientação de um professor e no nível hierárquico mais baixo possível da organização (d).
Em um estudo comparando os sistemas de gestão da construção com a produção enxuta Koskela (1992) criou as
bases de uma nova filosofia de produção na construção, que passou a ser denominada de construção enxuta. Em
conflito com o método de produção baseado em conversões, o método Convercionista que somente foca nas
atividades de conversão, a nova filosofia foca em processos de conversão (transformação), fluxo e valor. Para o
mesmo autor, conversões são atividades que agregam valor e devem buscar eficácia e os fluxos, classificados
como transportes, esperas por informação, inspeções, etc., são atividades que não agregam valor ao cliente final.
Por isso devem ser buscadas redução por compressão ou eliminação destas ultimas atividades.
Vários autores apresentam uma lista de princípios tanto na literatura de produção enxuta quanto de construção
enxuta. Sacks et al. (2010) apresentam uma lista especificamente organizada para analisar as interconexões entre
BIM e construção enxuta, dentre os quais:
a) Reduzir a parcela de atividades que não agregam valor: consiste em reduzir senão eliminar a não
agregação de valor nas atividades de fluxo e conversão. Para se aplicar é preciso mapear a atividade
como um todo, obtendo controle total e buscar a melhoria continua;
b) Aumentar o valor do produto através da consideração das necessidades dos clientes: devem ser
estabelecidas sistematicamente as necessidades de clientes internos e externos. Através de mapeamento
por pesquisas de mercado, colaboração em equipe, difusão de conhecimento etc.
c) Reduzir a variabilidade: variabilidades podem ser em qualidade, em custo e prazo. A variabilidade deve
ser combatida através do controle pois esta tende a incorporar atividades que não agregam valor. A mão
de obra deve ser treinada em procedimentos padrão.
d) Reduzir o tempo de ciclo: o tempo de ciclo é a soma de todos os tempos para produzir um determinado
produto, desde transporte, espera, processamento e inspeção. Devem-se comprimir os fluxos e buscar
melhorias na conversão. Um exemplo é o aprendizado da mão de obra que pode incumbir em redução
no tempo de ciclo.
e) Aumentar a flexibilidade de saída: a saída pode ser moldada pelo cliente. Um exemplo é o uso de
vedação por gesso acartonado, onde o cliente pode modular o ambiente a seu gosto.
f) Aumentar a transparência do processo: este princípio ajuda o envolvimento da mão de obra no processo
de controle pois erros são facilmente detectados. Um exemplo é divulgação da situação de produção,
com técnicas como Last Planner System (Ballard, 2000).
g) Foco no controle do processo completo: obter controle holístico, pois devido a fronteiras
organizacionais no empreendimento bem como excessiva hierarquização, o controle se torna
segmentado. Através de parcerias com fornecedores, um padrão de requisitos pode ser exigido.
h) Construir melhoria continua no processo: através de medidas no fluxo e na conversão, controle dos
processos é possível se criticar as atividades e buscar melhoria.
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i) Melhoria do fluxo de balanceamento com melhoria da conversão: melhores fluxos requerem menor
capacidade de conversão e portanto menos investimentos em equipamentos. Fluxos mais controlados
tornam a implementação de novas tecnologias mais fáceis. E uma nova tecnologia de conversão pode
fornecer variabilidade menor, e assim benefícios no fluxo;
j) Selecionar uma abordagem de controle de produção apropriada: em um sistema puxado, uma atividade
produtiva é alcançada pela demanda das estacoes de trabalhos seguintes no fluxo, enquanto que num
sistema empurrado, um plano de atividades define o que será realizado. Entretanto, na realidade a
maioria dos sistemas controle de produção são um misto de sistemas puxados e empurrados, e a tarefa é
selecionar o melhor método para cada etapa de produção. Na construção, o sistema empurrado é obtido
pelos planos e cronogramas. O sistema last planner, com o procedimento lookahead de médio prazo, é
um exemplo de sistema puxado.
k) Padronização: tarefas padronizadas são a base da melhoria contínua e da capacitação dos funcionário
(Liker, 2005). A variabilidade tanto no tempo quanto no produto pode ser reduzida;
l) Usar o controle visual: identificar o processo e verificar instantaneamente se há algum desvio sobre a
referência. A gestão visual está muito próxima da padronização, onde a visualização dos métodos de
produção permite fácil identificação dos padrões.
4. Interação entre Lean e Building Information Modeling
Liker (2005) aponta que a Toyota permaneceu flexível (em comparação com seus competidores) escolhendo
somente as tecnologias de informação e comunicação que eram necessárias e que podiam reforçar seus processos
de negócios que já estavam funcionando bem, e ainda assegurando que haviam sido testadas e avaliadas com
atenção, antes de serem utilizadas. O BIM traz esta oportunidade para a indústria da construção por que reforça
os processos fundamentais da construção. Entretanto os resultados obtidos com os investimentos em TIC até o
momento estão abaixo dos satisfatórios (Dave et al. 2008).
Algumas pesquisas que desenvolvidas nos últimos anos demonstram uma potencialidade do uso de BIM com
foco em aplicação nos princípios da CE discutidos acima. Há uma forte sinergia entre BIM e Lean Construction.
Projetos em pranchas, muitas vezes, ocasionam perdas de informação. O desperdício vem da espera e/ou busca
destas informações. O BIM remove estes desperdícios (Eastman et al., 2011).
Koskela et al. (2010) estabeleceram uma matriz com 14 princípios de qualidade total, propostos por Deming
(1986) e utilizados na nova filosofia de Koskela (1992), cruzados com potencialidades que o uso de BIM pode
proporcionar. As seguintes questões são colocadas:
O BIM como processo tem características que seriam intrinsecamente fundamentais na eliminação de
desperdícios dominantes na construção?
As organizações estimuladas a adotar BIM terão implantação neutra, favorável ou dificultosa, em
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termos Lean?
Quais características do sistema BIM promovem fluxos e quais os interrompem?
O BIM pode ser adotado sem práticas Lean e vice e versa, porém o efeito é potencializado com a implementação
conjunta (Koskela et al, 2009).
Eastman et al. (2011) relata um estudo de caso do Sutter Medical Center, nos Estados Unidos. Este estudo é
modelo de aplicação de BIM, porém um exemplo é citado ao falar que o uso de BIM 4D é utilizado para
otimizar o planejamento e visualização de fluxos. Isso acarreta na redução de tempos de ciclo.
Os mesmos autores relatam outro caso: Crussel Bridge, onde o BIM 4D era utilizado em reuniões semanais de
planejamento. Assim era possível planejar os processos pela visualização da produção futura. O modelo de
informações era integrado a uma base de dados que permitia puxar a produção programada, entregando materiais
e informações como estabelecido.
Koskela et al. (2010) propõem 56 interações na matriz de Lean e BIM, sendo 52 benéficas (Figura 2). O objetivo
do trabalho foi criar um Framework incentivando pesquisas a responder as questões relatadas acima. Cada uma
das 56 relações foi obtida com estudos de caso. Muitos destes foram retirados do livro BIM Handbook, de
Eastman et al. (2011) 1 ed. Os números representam constatações, que constam nos anexos do texto referência.
Números entre colchetes representam intervenções negativas. Deve-se ter uma visão holística, afim de afirmar
realização integral dos benefícios propostos. Isso junto a uma compreensão conceitual das teorias enraizadas na
teoria da produção na construção (Koskela et al., 2009). Os autores ainda citam que a compreensão dos gerentes
é necessária, para que estes percebam as interações positivas entre Lean e BIM, na prática.
Sacks, Radosavljevic & Barak (2010) desenvolveram um protótipo de sistema de gestão Lean com utilização de
plataforma BIM: o chamado KanBIM. Requisitos de um software que puxa o fluxo de produção com profunda.
Os autores comentam que o KanBIM é proposto como um conceito: um conjunto de requisitos para implantação
e operação do sistema de gestão da produção enxuta, baseado em BIM.
Sacks, Barak, Belaciano, Gurevich & Pikas (2013) implementam o modelo KanBIM em uma obra, a fim de
testar um protótipo do sistema. A pesquisa se inicia com a seguinte questão: Pode um sistema de informação de
fluxo de trabalho baseado em BIM ajudar as pessoas da construção a implementar estratégias lean de fluxo
puxado? Se sim, como e por qual extensão?
A Erro! Fonte de referência não encontrada. apresenta a interface (Sacks et al.,2013. O KanBIM tem como
requisitos funcionais, as seguintes categorias:
Processo de visualização;
Produto e método de visualização;
Computação e exibição do pacote de trabalho e seu nível de maturidade, em requisitos;
Apoio ao planejamento, negociação, compromisso e status de feedback;
Controle puxado de fluxo;
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Manter o fluxo de trabalho e plano de estabilidade;
Formalizar experimentação para melhoria continua.
Figura 3 - Interface do KanBIM
FONTE: Sacks et al. (2013)
As atividades apresentadas diariamente no KanBIM podem ter sua situação visualmente identificadas pela
seguinte classificação da Figura (Sacks et al., 2013).
Figura 4 - Classificação da situação da tarefa.
FONTE: adaptado de Sacks et al. (2013)
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O protótipo foi testado em apenas uma obra por curto período de tempo. Os autores dizem que é necessário testar
em outras obras.
Hamdi & Leite (2012) realizaram um estudo com objetivo de identificar aspectos de relacionamento BIM e Lean
com foco na fase da construção. A perspectiva utilizada foi a visão do General Contractor, pois a pesquisa
realizou um estudo de caso em obra nos Estados Unidos.
Baseado nas proposições realizadas por Koskela et al. (2010) e a matriz de interações entre BIM e Lean, foi
buscado a validação das mesmas interações. Com visualizações do modelo de informações BIM em reuniões
semanais de planejamento, os resultados desta pesquisa foram (Hamdi & Leite; 2012):
Tempo de ciclo de atividades foi reduzido, devido a checagem e correção de incompatibilidades no
BIM;
Utilização do Sistema Last PlannerTM (Ballard, 2000) com o índice PPC (percentual de tarefas
planejadas que foram concluídas) e levantamento de causas de não cumprimento das atividades, buscam
agir nas causas e consequentemente melhoria continua;
A empresa necessita de domínio de vários softwares. A longo prazo, o trabalho com IFC (Industry
Foundation Classes) viabilizaria a interoperabilidade entre softwares mais rápida;
Os pesquisadores acreditam na criação de uma ferramenta que combine princípios Lean com
funcionalidades Lean.
5. Conclusões
Dois desenvolvimentos estão causando mudanças fundamentais na indústria da construção. O primeiro é uma
abordagem conceitual do gerenciamento do projeto e a construção – a construção enxuta (lean construction), e o
segundo é uma nova tecnologia da informação – modelo da informação da construção, BIM (Building
Information Modeling). Embora ambos sejam conceitualmente independentes e distintos, vários autores
identificam interações (sinergias) entre ambos.
São apresentados doze princípios apresentados por Sacks et al. (2010) dentre os diversos existentes na literatura
para analisar as interconexões entre BIM e construção enxuta. Algumas pesquisas recentes são apresentadas que
buscam relacionar a tecnologia BIM com os princípios da construção enxuta. Dentre aqueles princípios são
destacados nestas pesquisas os ganhos que pode-se obter com o BIM para redução de atividades que não
agregam valor, aumento no valor do produto pela consideração das necessidades dos clientes através da
colaboração em equipe no projeto, redução da variabilidade pela qualidade, redução do tempo de ciclo, aumento
da transparência do processo, apoio um sistema puxado de produção, apoio na padronização das tarefas e uso
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para o controle visual.
Assim a tecnologia BIM apoiando a construção enxuta está entrando na agenda de pesquisadores, envolvendo
tanto a área de construção quanto os pesquisadores de produção enxuta, visto espera-se novos impulsos para a
aplicação dos princípios da produção enxuta no setor da construção, que ainda está defasada da indústria de
manufatura.
O artigo apresentou uma estrutura de interconexões entre BIM e a construção enxuta proposta por Sacks et al.
(2010) para servir de base para pesquisas futuras relacionadas com esta interação. Esta estrutura pode ser vista
como uma proposta para as novas tecnologias de informação que surgem, no caso o BIM, e os sistemas de
produção em que serão utilizadas. Este trabalho serviu de ponto de partida para novas pesquisas em andamento,
baseadas em aplicações práticas do BIM no controle de produção em empreendimentos habitacionais em
execução na cidade de Curitiba.
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