วิธีการรวมเวิร์กโฟลว์ทางวิศวกรรมและสถาปัตยกรรมด้วยความช่วยเหลือของ BIM

ผลกระทบของกระบวนการสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคารหรือ BIM เป็นจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของอุตสาหกรรมการก่อสร้าง เวิร์กโฟลว์การออกแบบเปลี่ยนแปลงไปตามการมาถึงของเทคโนโลยี BIM และทั้งภาคสถาปัตยกรรมและ MEP (เครื่องกล วิศวกรรม ประปา) ต้องปรับตัวให้เข้ากับแนวโน้มกระบวนการออกแบบที่เกิดขึ้นใหม่ เดิมที สถาปนิกและวิศวกรอาคารมีขั้นตอนการออกแบบและการจัดทำเอกสารที่แตกต่างกัน แนวทางปฏิบัติเหล่านี้ได้รับการแก้ไขและบูรณาการโดยใช้การสร้างแบบจำลอง BIM

ในภาคการออกแบบ MEP วิธีการดั้งเดิมในการพัฒนาการออกแบบ 2 มิติจากนักออกแบบ MEP ให้เป็นแบบจำลอง 3 มิติที่ประสานงานกันโดยผู้รับเหมากำลังได้รับความนิยมน้อยลง การสร้างแบบจำลอง BIM มีส่วนรับผิดชอบส่วนใหญ่สำหรับการเปลี่ยนแปลงนี้ และเราจะหารือกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

งานวิศวกรรมส่วนใหญ่ในการก่อสร้างเป็นไปตามข้อมูลที่ได้รับจากการออกแบบของสถาปนิก เช่น เสากริดสำหรับการออกแบบโครงสร้างหรือแผนฝ้าเพดานสำหรับการออกแบบ MEP ข้อมูลทางสถาปัตยกรรม เช่น รูปทรงเรขาคณิตของอาคาร จะถูกใช้เป็นอินพุตสำหรับการวิเคราะห์โหลดของโครงสร้าง ความร้อนและความเย็นโดยวิศวกรอาคาร ผลลัพธ์ที่รวบรวมจากการวิเคราะห์ดังกล่าวจะนำไปใช้กับขนาดที่ต้องการของส่วนประกอบ เช่น หน่วยโครงสร้าง ระบบทำความร้อนและความเย็น จำนวนและลักษณะของข้อต่อโครงสร้างและระบบจำหน่าย MEP คำนวณเพื่อกำหนดน้ำหนักและการเชื่อมต่อขนาด องค์ประกอบโครงโครงสร้าง ท่อและท่อ

ในบางกรณี สถาปนิกอาจต้องละทิ้งพื้นที่ที่ออกแบบไว้เพื่อรวมส่วนประกอบ MEP ณ จุดนี้ เค้าโครงการออกแบบจะต้องมีการปรับเปลี่ยนโดยยังคงรักษาระบบวิศวกรรมของอาคารเอาไว้ การใช้โมเดล 3 มิติที่ประสานงานกันช่วยให้การรวม MEP เข้ากับแผนการก่อสร้างในระยะเริ่มต้น ดังนั้น เวิร์กโฟลว์ที่ใช้โมเดล 3 มิติจึงกลายเป็นตัวเลือกที่ทำงานได้ โมเดลที่ออกแบบด้วย CAD มีข้อดีบางประการในภาคการออกแบบ MEP เช่น:

• การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเครื่องมือ 3D CAD ช่วยปรับปรุงวงจรการพัฒนาได้ 30-50%

• การใช้โมเดล 3 มิติช่วยลดปัญหาความไม่สอดคล้องได้ 30-40%

• การออกแบบ 3 มิติทำให้เกิดความไม่ถูกต้องน้อยลง

การใช้โมเดล 3D CAD จึงช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย และลดข้อผิดพลาด

โดยทั่วไปแล้ว การออกแบบ MEP จะเกี่ยวข้องกับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียจำนวนมากที่รับผิดชอบการดำเนินการในขั้นตอนต่างๆ ของวิศวกรรมอาคารอย่างราบรื่น ขั้นตอนเหล่านี้โดยทั่วไปรวมถึงการวางแผน การออกแบบ การประสานงานเชิงพื้นที่ การประดิษฐ์ การติดตั้ง และการบำรุงรักษา ทีมงานที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบบริการอาคารมักจะประกอบด้วยวิศวกรออกแบบ (หรือที่เรียกว่าวิศวกรที่ปรึกษาหรือผู้ออกแบบอาคาร) และผู้รับเหมา MEP บางครั้ง ผู้ประดิษฐ์ที่สร้างท่อ ท่อ บันไดไฟฟ้า หรือสปริงเกลอร์ที่มีโมดูลเฟรม ก็สามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการออกแบบได้เช่นกัน ตามปกติแล้ววิศวกรออกแบบจะทำงานร่วมกับสถาปนิกเพื่อดูแลระบบแสงสว่าง การทำความเย็น การทำความร้อน การระบายน้ำ ของเสีย การป้องกันอัคคีภัยและการป้องกัน ในกรณีนี้ วิศวกรออกแบบจะหลีกเลี่ยงรายละเอียดการออกแบบเชิงพื้นที่ของแสงสว่าง การทำความเย็น การทำความร้อน ฯลฯ ผู้รับเหมา MEP หรือผู้รับเหมาการค้าเป็นผู้ดำเนินการตามข้อกำหนดการออกแบบเชิงพื้นที่และการติดตั้ง จากนั้นผู้รับเหมา MEP จะต้องพัฒนาการออกแบบที่ปรึกษาให้เป็นโซลูชันบริการอาคารพร้อมติดตั้ง

มีความท้าทายบางประการเกี่ยวกับเวิร์กโฟลว์นี้ เช่น:

• ต้องแชร์ข้อมูลการออกแบบ สถาปัตยกรรม และ MEP

• การออกแบบ MEP ถูกสร้างขึ้นโดยวิศวกร/ทีมหนึ่งคน และรายละเอียดโดยคนอื่นๆ

• แผนผังและแผนอาจแสดงข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกันหรือการขัดแย้งกัน

• การเปลี่ยนแปลงการออกแบบอาจเกิดขึ้นหลังจากเสร็จสิ้นการออกแบบ

การแนะนำการสร้างแบบจำลอง BIM เป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับความท้าทายเหล่านี้ เนื่องจากการออกแบบถูกแปลงเป็นแบบจำลอง 3 มิติ และข้อมูลการออกแบบกลายเป็นศูนย์กลางมากขึ้น และการเปลี่ยนแปลงได้รับการแจ้งไปยังผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในอัตราที่เร็วขึ้น ด้วยการใช้การสร้างแบบจำลอง BIM ทำให้มีตัวเลือกเวิร์กโฟลว์การออกแบบ MEP ที่แตกต่างกันห้าแบบ มีดังนี้

1. การออกแบบ 2D พร้อมการประสานงาน 3D BIM

เอาต์พุตการออกแบบ 2 มิติ เช่น เค้าโครงแผน 2 มิติ ส่วน 2 มิติ และแผนผัง MEP สร้างขึ้นโดยนักออกแบบโดยใช้เครื่องมือ 2D CAD แบบดั้งเดิม จากนั้นจึงส่งมอบให้กับผู้รับเหมาซึ่งจะสร้างแบบจำลอง Revit BIM ที่ประสานงานกัน ซึ่งช่วยให้สามารถระบุและแก้ไขความขัดแย้งก่อนไซต์งานได้ เริ่มทำงาน

2. การออกแบบ 2D MEP และการประสานงาน 3D BIM

เค้าโครงการออกแบบ 2D สร้างขึ้นโดยนักออกแบบ MEP – เค้าโครงมีรายละเอียดเกี่ยวกับความตั้งใจในการออกแบบมากกว่าข้อกำหนดในการติดตั้ง เค้าโครงเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยังผู้รับเหมาการค้า MEP เพื่อการประสานงาน 3 มิติโดยละเอียด มีการจัดหาแบบจำลองทางสถาปัตยกรรมและโครงสร้างให้กับผู้รับเหมาเพื่อให้สามารถประสานงานได้ด้วย

3. การออกแบบ 3D BIM และการประสานงานโดยนักออกแบบ MEP

วิศวกรออกแบบสร้างแบบจำลอง Revit BIM ที่ประสานงานเชิงพื้นที่ด้วยส่วนประกอบที่ระบุจริงของโครงการ งานโครงสร้าง สถาปัตย์ และบริการ MEP เสร็จเรียบร้อยแล้ว โมเดลที่ได้เกือบจะพร้อมติดตั้งแล้ว โดยทั่วไปในระหว่างรอบของวิศวกรรมมูลค่าหรือข้อกำหนดการติดตั้งหรือการผลิตที่ต้องการ ผู้รับเหมา MEP จะยังคงทำการเปลี่ยนแปลงขั้นสุดท้าย

4. ออกแบบ 3D BIM และประสานงานโดยผู้รับเหมา MEP

ความรับผิดชอบในการออกแบบและการประสานงานดำเนินการโดยผู้รับเหมา MEP ก่อนหน้านี้รู้จักกันในชื่อเวิร์กโฟลว์ ‘ออกแบบและสร้าง’ วิธีนี้กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ผู้รับเหมาทำงานเกี่ยวกับการออกแบบและแบบจำลองตามข้อกำหนดของลูกค้า ภาพวาดที่ประสานงานถูกสร้างขึ้นจากแบบจำลองสำหรับการติดตั้งหรือการผลิต วิธีนี้เป็นวิธีที่รวดเร็วและคุ้มค่า เนื่องจากต้นทุนทรัพยากรของผู้รับเหมาต่ำกว่าต้นทุนของวิศวกรออกแบบ ในขณะที่เขากำลังทำการตัดสินใจขั้นสุดท้ายในการจัดซื้อและการผลิต สิ่งนี้ยังรวมการควบคุมทั้งหมดไว้ในทีมเดียว ซึ่งจะทำให้กระบวนการมีความคล่องตัวขึ้นบ้าง

5. การประสานงาน 3D โดยผู้รับเหมาทั่วไป

นักออกแบบสถาปัตยกรรม 2 มิติ โครงสร้าง และ MEP ทำงานให้กับผู้รับเหมาทั่วไป โดยทั่วไปทีมจะรวมทีมรายละเอียดที่จัดการการประสานงานในระดับของผู้รับเหมาการค้า MEP แบบจำลอง 3D BIM ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ผู้รับเหมาตรวจสอบความแข็งแรงของแบบจำลองและการปฏิบัติตามการออกแบบ โมเดลจะถูกตรวจสอบสำหรับการชนกัน

แม้ว่าจะมีเวิร์กโฟลว์ MEP ที่แตกต่างกันห้าเวิร์กโฟลว์ แต่ก็มีเวิร์กโฟลว์การออกแบบสถาปัตยกรรมแบบดั้งเดิมหนึ่งเวิร์กโฟลว์ ซึ่งประกอบด้วยสามขั้นตอนพื้นฐาน พวกเขาคือ:

1. การออกแบบแผนผัง

สถาปนิกออกแบบรูปแบบและฟังก์ชั่นพื้นที่และแปลงจากภาพร่างเป็นแบบจำลอง 3 มิติ

2. การพัฒนาการออกแบบ

ช่างเทคนิค CAD เพิ่มขนาด รายละเอียด และข้อมูลสนับสนุนให้กับโมเดล 3 มิติ เขียนแบบเครื่องกล ไฟฟ้า ประปา และความปลอดภัยในชีวิต การใช้ไลบรารี่ชิ้นส่วนมาตรฐานและรวมถึงข้อมูลส่วนประกอบที่ติดแท็กในช่วงต้นของขั้นตอนนี้จะช่วยให้เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพที่ปรับปรุงการก่อสร้างหรือการเขียนแบบร้านค้า

3. เอกสารการก่อสร้าง

แบบแสดงรายละเอียดที่ถูกต้องแม่นยำแสดงวัสดุก่อสร้าง แผ่นข้อมูลส่วนประกอบ ข้อมูลจำเพาะ และกำหนดการวัสดุหรือส่วนประกอบ สามารถกำหนดข้อมูลให้กับผนัง พื้น และเปลือกอาคารในแบบจำลองได้ เช่นเดียวกับข้อมูลส่วนประกอบเหล็กเส้นและคอนกรีต และข้อมูลรายละเอียดชิ้นส่วน

เมื่อเห็นว่า MEP และเวิร์กโฟลว์สถาปัตยกรรมมีความแตกต่างกัน การใช้เทคโนโลยี BIM จะรวมทั้งสองอย่างไร เครื่องมือสร้างแบบจำลองทางวิศวกรรม BIM สามารถรวมเนื้อหาอาคารที่ออกแบบโดยวิศวกรเข้ากับแบบจำลอง BIM ทางสถาปัตยกรรมเพื่อการตรวจจับการปะทะกัน นี่คือวิธี:

แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับการก่อสร้าง เช่น BIM 360 ใช้รายการตรวจสอบบนคลาวด์เพื่อเปิดใช้งานการควบคุมคุณภาพ ความปลอดภัยในสถานที่ การติดตามอุปกรณ์ และการตรวจสอบงาน ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องในโครงการ เช่น ผู้จัดการโครงการ ผู้รับเหมาช่วง นักออกแบบ และสถาปนิก สามารถเข้าถึง เปลี่ยนแปลง และอัปเดตข้อมูลได้ โมเดลที่ออกแบบโดยใช้ BIM 360 สามารถสร้างเอกสารการก่อสร้าง 2 มิติและการประสานงาน MEP 3 มิติ ดังนั้น ผู้ออกแบบ MEP สามารถวางแผนการออกแบบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น หากโครงการมีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของสถาปัตยกรรมและการค้าตั้งแต่เริ่มต้น

การขนส่งไป-กลับ

แบบจำลองทางสถาปัตยกรรมที่สร้างขึ้นโดยใช้ BIM ไม่ได้แสดงการแบ่งปริมาตรและพื้นผิวในเชิงพื้นที่แบบดั้งเดิม ซึ่งจำเป็นสำหรับแพ็คเกจการวิเคราะห์พลังงานอาคารใน MEP Revit MEP ดูแลการแบ่งพาร์ติชั่นแบบจำลองทางสถาปัตยกรรมออกเป็นหน่วยที่สามารถวิเคราะห์สำหรับบริการอาคารที่ไร้รอยต่อ ดังนั้น เครื่องมือเขียนแบบจำลอง BIM ช่วยให้สามารถขนส่งข้อมูลอาคารไป-กลับจากแบบจำลองทางสถาปัตยกรรมไปยังเครื่องมือวิเคราะห์ MEP และกลับไปยังแบบจำลองทางสถาปัตยกรรมด้วยส่วนประกอบทางวิศวกรรมที่มีการประสานงานและบูรณาการใหม่

การวิเคราะห์ทางวิศวกรรมบางแง่มุมสามารถรวมเข้ากับการออกแบบสถาปัตยกรรมเพื่อการสื่อสารเชิงโต้ตอบที่มากขึ้นโดยใช้เครื่องมือเฉพาะ จากนั้น สถาปนิกสามารถรับข้อเสนอแนะโดยตรงเกี่ยวกับผลกระทบของ MEP จากการออกแบบสถาปัตยกรรมของตน เครื่องมือที่มีความสามารถเหล่านี้รวมถึงปลั๊กอิน IES เพื่อ Revit MEP หรือ Revit Architecture การเข้าซื้อกิจการโปรแกรมซอฟต์แวร์ล่าสุดโดย Bentley และ Autodesk ได้นำไปสู่สิ่งอำนวยความสะดวกที่เพิ่มขึ้นสำหรับการทำงานร่วมกัน ซึ่งวิศวกรอาจต้องการแพ็คเกจการวิเคราะห์เฉพาะสำหรับเวิร์กโฟลว์ภายใน แต่ถูกจำกัดโดยชุดซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองที่กำหนดโดยข้อตกลงโครงการ การเปิดใช้งานเวิร์กโฟลว์ข้ามแพลตฟอร์มเป็นสาเหตุหลักของการสร้างมาตรฐาน Industry Foundation Classes (IFC) ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันดีในชื่อ buildingSMART

เวิร์กโฟลว์สถาปัตยกรรมแบบบูรณาการและ MEP กำลังได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่องในแวดวงการออกแบบอาคารเนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ด้วยหลักการแนวทางมาตรฐานของ IFC สถาปนิกและวิศวกร MEP สามารถใช้ข้อมูลที่รวบรวมจากสาขาวิชาอื่นๆ เพื่อการอ้างอิงในขณะที่ประสานงานและแบ่งปันโครงการ ในท้ายที่สุด การรวบรวมข้อมูลการวิเคราะห์ MEP เบื้องต้นและการใช้แบบจำลองข้อมูลอาคารที่ประสบความสำเร็จสามารถช่วยสถาปนิกออกแบบโครงการแบบบูรณาการที่สามารถดำเนินการได้ในกระบวนการก่อสร้างที่ราบรื่น