چکیده
مدل های کد چهار بعدی که عناصر سه بعدی فیزیکی را با زمان ادغام می کنند، به منظور مجسم ساختن فرآیند ساخت چندین پروژه در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته اند. مدل های 4 بعدی مورد استفاده قرار گرفته و نشان داده اند که در زمینه فرایندهایی که کل طول عمر سازه را شامل می شوند مانند همکاری با سهام داران، تصمیم گیری برای طراحی، ارزیابی سازگاری پروژه، شناسایی تنش های فضایی در ساخت و غیره دارای مزایایی هستند. با وجود چنین مزایایی، چندین سازمان و پروژه های با موانع خاص به صورت گسترده کد 4 بعدی را مورد استفاده قرار داده اند. به منظور تطابق مزایای نظری مدل های 4 بعدی با مشکلات عملی که در اجرا با آن ها مواجه می شویم، نیاز فوری برای بررسی اجرای مدل های 4 بعدی در مکان های ساخت و ساز و همچنین درک این روش اجرا توسط کاربران/ ذینفعان وجود دارد. هدف از این مقاله پاسخگویی به این نیاز و کمک به درک ما از چگونگی معرفی، قرارگیری و اجرای مدل های 4 بعدی در محل های ساخت است تا هم پذیرش و هم فایده آن ها به حداکثر برسد. ما دو مدل 4 بعدی پروژه های زیربنایی و دو مدل 4 بعدی پروژه های تجاری که ساخته و اجرایی شده اند را توصیف می کنیم. از طریق بررسی پاسخ متقاضیان پروژه ساخته شده و ساخته نشده در سطوح مختلف سازمانی هر یک از این پروژه ها سودمندی 4 بعدی در برنامه ریزی و کنترل پروژه مشخص می شود.از طریق تحلیل کیفی و آماری داده ها، می توان دریافت که کد 4 بعدی در مرحله طراحی و برنامه ریزی پروژه و مرحله ساخت بسیار سودمند خواهد بود. در مرحله طراحی، کد 4 بعدی در زمینه مرتبط ساختن فرآیندها و برنامه های ساخت با مشتریان و در مرحله ساخت کد 4 بعدی در زمینه مقایسه سازگاری بصری روش های کار به منظور شناسایی نقص ها و مشکلات سودمند خواهد بود، همچنین به عنوان ابزاری بصری برای پیمانکاران، مشتریان، پیمانکاران فرعی، و فروشندگان، به بررسی و برنامه ریزی پیشرفت پروژه می پردازد. علاوه بر این، مدیران ارشد و کارگران محل پروژه به احتمال زیاد از تصویر سازی فرایندها با استفاده از 4 بعدی سود خواهند بود که ممکن است به دلیل فقدان دانش و مهارت کافی مرتبط با محل ساخت باشد، در حالیکه متخصصان ساخت که بیشتر با فرایند ساخت آشنایی دارند احتمالاً از کمک های تحلیلی و برنامه ریزی شبیه سازی 4 بعدی فراهم شده در طول مرحله ساخت بهره می برند. با این حال احتمال دارد که با وجود این مزایا، مدل های کد 4 بعدی در صنعت ساخت و ساز مفید نباشند مگر آن که مدل سازی و تحلیل 4 بعدی با روش های برنامه ریزی پروژه موجود ادغام گردند. این مقاله به بحثی مختصر در مورد توسعه نرم افزاد 4 بعدی در آینده پرداخته و در تلاش است تا با انجام چنین ادغام هایی، مزایای کارایی عملیاتی کد 4 بعدی را در محل های ساخت و ساز بهبود ببخشد.
مقدمه
مدل های کد 4 بعدی هندسه سه بعدی را با زمان به عنوان بعد چهارم ادغام می کنند. هر جزء ساختمانی در مدل 4 بعدی دارای مشخصات هندسی خواهد بود که شکل سه بعدی آن را توصیف می کند. علاوه بر این، یک مشخصه زمانی که نشان دهنده زمان شروع و پایان ساخت و ساز این جزء است نیز به جزء ساختمان اضافه می شود. بنابراین می توان از یک مدل 4 بعدی سازه برای شبیه سازی گرافیکی دنباله ای عملیات ساخت استفاده کرد، در نتیجه برای اپراتور درکی مجازی و بصری را از فرایند ساخت فراهم می آورد. هدف از مدل های 4 بعدی کمک به تقویت و ادغام برنامه ریزی سنتی مانند نقشه های دو بعدی و طرح های CPM است. به این دلیل که این موارد دارای جزئیات زیاد بوده این کمک ها دشوار و اغلب نیازمند تخصص کافی برای بررسی است. تجسم سازی 4 بعدی نماینده های ساده تری از توسعه پروژه بوده و می توانند در طیف گسترده ای از پروژه ها با سطوح مختلف مهارت و تجربه مورد استفاده قرار گیرند.
کد 4 بعدی به وسیله برنامه ریزان، طراحان، و مهندسان به منظور تحلیل و تجسم پروژه های ساختمانی مورد استفاده قرار گرفته تا بتوانند در مورد طراحی، برنامه عملیات ساخت، تحلیل و سازگاری برنامه پروژه، برآورد هزینه ها، مدیریت منابع مورد نیاز و برقراری ارتباط و همکاری با مشتریان و سایر ذینفعان پروژه تصمیم گیری نمایند. محققان کاربرد کد 4 بعدی را در بهینه سازی طرح بندی مکان پروژه، بهبود تدارکات محل و فضای انجام کار مورد بررسی قرار داده اند تا برنامه های ساخت جایگزین متعددی را ارزیابی کرده و برنامه ریزان و کارگران بی تجربه را آموزش دهند. چندین مورد از تحقیقات در مورد اجرای کد 4 بعدی در پروژه های ساخت و ساز نیز ثبت شده اند [به عنوان مثال 4 و 8 و 9 و 14].
اهداف تحقیق و روش شناسی
هدف از این تحقیق اشاره به دو هدف تحقیقاتی (RG) است که به رفع برخی از مشکلات شناسایی شده در بخش قبلی کمک می کند. آن ها عبارتند از:
RG1: به منظور درک شرایطی که تحت آن استفاده از کد 4 بعدی در ساخت و ساز بیشترین سودمندی را دارد (شامل شناسایی مراحل و انواع پروژه ها که احتمالاً 4 بعدی و همچنین کاربران احتمالی فناوری 4 بعدی که در سازمان دهی پروژه کاربردی بوده، اما به آن ها محدود نمی شود) و فواید بعدی برای پروژه.
RG2: به منظور درک چگونگی استفاده از کد 4 بعدی در صنعت ساخت و ساز و چگونگی ادغام این فناوری و اینکه چگونه به تغییر فراینده های ساخت و ساز حاضر کمک می کند.
روش تحقیق
برای اهداف این تحقیق، 4 پروژه را انتخاب کرده که در هند در حال ساخت هستند، دو تا از آن ها در بخش تجاری و دو تای دیگر در بخش زیربنایی ساخته می شوند. پروژه هایی را انتخاب کردیم که دارای ابعاد و محدوده قابل توجه بوده و از مصالح، فناوری و روش های ساخت مشهوری که در سراسر جهان در دسترس هستند استفاده کرده تا اطمینان حاصل کنیم که فرایندهای ساختی که از طریق 4 بعدی مدل سازی می شوند برای کشورهای دیگر با محیط مشابه قابل استفاده هستند. از ترکیبی از روش های کیفی و کمی استفاده کردیم. روش ما ابتدا مدل سازی 4 بعدی پروژه و پس از آن تحلیل اجرای آن بر روی کیفیت پروژه ها از طریق مصاحبه با کارمندان پروژه بود. با این حال، تحقیقات کیفی انجام شده در این زمینه تنها پیشنهاداتی را ارائه می کند که باید در تحقیقات آتی مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین فرضیه هایی را هم از تحلیل های کمی خود و هم یافته های خود از سوابق موجود ارائه کردیم، و سپس تلاش کردیم تا با نظرسنجی اعتبار آماری این فرضیه ها را تایید کنیم. همان طور که Leonard-Barton [17] اشاره کرده است، استفاده از روش های تحقیق متعدد در یک مطالعه می تواند منجر به استحکام آن و اطمینان بیشتر به نتایج شود، با توجه به این مورد که «مزایای استفاده از یک روش، معایب روش های دیگر را متعادل می سازد».
مدل ها
مدل زیربنایی 1
اولین پروژه زیربنایی که مدل سازی کردیم ساخت Cargo Berth در یک بندر معمولی در جنوب هند بود. به منظور مدل سازی این پروژه ابتدا ستونی (شمعی) که فعالیت های نزدیک ساحل را هدایت می کرد به صورت 4 بعدی کردیم. توالی هدایت ستون که مدل سازی آن را انتخاب کردیم شامل سوراخ کردن ستون ها، پایین آوردن تقویت ستون ها و بتن ریزی آن ها بود. پس از اینکه کار به اتمام رسید، برنامه ساخت نشان داد که کار بر روی تیرهای درجا و طولی آغاز می شود. همچنین، حفاری و زهکشی زمین میان و اطراف ستون ها پس از اتمام کارهای ستون آغاز می شود. پس از مدل سازی فعالیت های زهکشی کارهای حفاظت شیب را در دو بخش مدل سازی کردیم – ساخت سیل گیر سنگی و حفاظت از شیب با استفاده از سنگ های کوچک تر. پس از آن، پر کردن بخش حفاری و بتن ریزی دیوار حائل را مدل سازی کردیم. پس از آن فرایند ساخت عرشه از با استفاده از دال های پیش ساخته مطابق با پیش بینی های برنامه ریزان ساخت مدل سازی کردیم. پس از ساخت عرشه، قرار دادن لایه محافظ شیب دوم و خاکریزی مجدد مدل سازی شد. مدل خود را با مدل سازی تجهیزات ثابت بر روی لنگرگاه به پایان رساندیم. با توجه به این که فرایند ایجاد لنگرگاه تا حد زیادی با استفاده از ماشین آلات انجام می شود، استفاده از تجهیزات را در مدل 4 بعدی خود مدل کردیم. به عنوان مثال، استفاده از زهکش ها در زهکشی و همچنین جرثقیل ها را در قرار دادن دال های پیش ساخته عرشه مدل سازی کردیم و . . . .
تجزیه و تحلیل
نتایج کیفی
مدل های 4 بعدی مختلفی که در بخش پیشین شرح داده شدند به ساخته شده و به وسیله چندین سازمان، در هر یک از محل های نشان داده شده در بالا مورد استفاده قرار گرفتند. روند ایجاد یک مدل 4 بعدی و استفاده از آن سبب به وجود آمدن اختلالتی در فرایند برنامه ریزی پروژه شد. از طریق مشاهده و مستند سازی این مداخلات، توانستیم به مزایای استفاده از کد 4 بعدی در پروژه های واقعی اشاره کنیم.
در پروژه بندر، بیشتر ساخت و ساز در زیر آب انجام شدند بنابراین کد 4 بعدی در زمینه تصویر سازی مراحل ساخت برای تیم پروژه بسیار موثر بود. به منظور حمایت از بندر 152 ستون باید ساخته می شدند. تصویر سازی کد 4 بعدی به تیم پروژه کمک کرد تا فرایندی را طراحی کنند که هدایت ستون ها به صورت همزمان در مناطق مختلف انجام شده و در عین حال محدودیتی برای فضای حرکت تجهیزات ایجاد نشود. در طرح اولیه کار از یک انتها و با کمک 15 جرثقیل آغاز می شد. با این حال، مدل 4 بعدی نشان داد که این روش مشکلاتی را در فضای کار ایجاد می کند. در نتیجه طرحی جایگزین مورد استفاده قرار گرفت که در آن کل عملیات ساخت ستون ها در 3 نقطه، به صورت همزمان و با استفاده از 5 جزثقیل در هر نقطه آغاز شد.
بحث و نتیجه گیری
تحلیل کمی ارائه شده در بالا مناطق و نقش های خاصی را نشان می دهد که استفاده از کد 4 بعدی در آن ها احتمالاً بهترین نتیجه را خواهد داشت. این تحقیق نشان می دهد که کد 4 بعدی می تواند در شکل دهی یا برنامه ریزی پروژه، طراحی پروژه، برنامه ریزی ساخت و مدیریت پروژه مزایایی را داشته باشد. به نظر میرسد در میان گروه های فوق کد 4 بعدی در مرحله شکل دهی و برنامه ریزی پروژه و در مرحله ساخت دارای بیشترین فایده است. کد 4 بعدی در مرحله طراحی پروژه به ویژه به عنوان ابزاری برای مرتبط ساختن طرح های ساخت و فرایندها به مشتریان مفید است و پس از آن می تواند برای مجسم کردن پروژه و بررسی نظرات و پیشنهادات آن ها مفید باشد. کد 4 بعدی در طول مرحله ساخت در زمینه مقایسه قابلیت ساخت روش های کار به صورت بصری به منظور انعکاس مشکلات و اختلالات مفید بوده و به عنوان ابزاری بصری برای پیمانکاران، مشتریان، پیمانکاران فرعی و فروشندگان جهت بررسی و برنامه ریزی فرایند پروژه عمل می نماید. علاوه بر این، در زمینه کاربرد کد 4 بعدی، مدیران ارشد و کارگران محل پروژه احتمالاً بیشترین استفاده را از تصویر سازی پروژه ها برده که ناشی از فقدان دانش آن ها در زمینه اطلاعات و یا مهارت ها است. در حالیکه متخصصان ساخت که با ساخت و ساز آشنایی دارند احتمالاً بیشترین سود را از برنامه ریزی و تحلیل شبیه سازی 4 بعدی فراهم شده در طول مرحله ساخت می برند.
مناطق کاربردی وجود دارد که با استفاده از شبیه سازی 4 بعدی زمان و تلاش زیادی را طلب کرده و ممکن است دستاورد مناسبی نباشد. به عنوان مثال، مدیریت منابع انسانی بهتر است به حسابداری موجود و سیستم های برنامه ریزی سرمایه گذاری منابع واگذار شود. استفاده از اطلاعات جغرافیایی و یا بصری برای مدیریت این موارد مورد نیاز است، که شاید یکی از دلایلی باشد که به نظر کد 4 بعدی برای آن ها فایده آشکاری ندارد. به طور مشابه، در پروژه های تجاری، کد 4 بعدی ممکن است لزوماً در زمینه تحلیل تاخیر اجرایی و رفع اختلافات مناسب نباشد، به این دلیل که ممکن است اختلاف نظرهایی در زمینه تصمیمات اتخاذ شده وجود داشته باشد. چنین عملی بهتر است به مکانیزم های قراردادی واگذار شود.
این تحلیل نشان داده که می توان در پروژه های تجاری به منظور بهبود بهروه وری عملیاتی در سراسر طول پروژه از کد 4 بعدی استفاده کرد. با این حال، شواهد به دست آمده از طریق مصاحبه به ما نشان داد که متخصصان ساخت تمایلی به استفاده از کد 4 بعدی به عنوان ابزار مدیریت پروژه جداگانه نداشته و زمانی از آن استفاده می کنند که با روش ها و ابزارهای مدیریتی فعلی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند ادغام شود. چند نفر از شرکت کنندگان احساس می کردند که اگرچه نتایج به دست آمده از شبیه سازی 4 بعدی مفید است، اما تلاش های زیادی برای پردازش اطلاعات جمع آوی شده و تبدیل آن ها به اطلاعات استراتژیکی که بتوان آن ها را مورد استفاده قرار داد مورد نیاز است. این امر نشان دهنده مانعی در سر راه پذیرش این فناوری است. در نتیجه نیاز به ابزار برنامه ریزی پروژه ادغام شده ای است تا بتوان از مزایای آن برای شبیه سازی 4 بعدی استفاه کرده و این نتایج را با نتایج فرایندهای مدیریت پروژه حاضر و نتایج برخی از تحلیل ها ادغام نمود تا فرایند تصمیم گیری را سرعت بخشید.
به عنوان مثال، چنین ابزاری می تواند مدل های 4 بعدی را بر اساس برنامه ریزی ها و برنامه ساخت ایجاد کرده و می تواند در هر زمان تصویری را از فرآیندهای پروژه فراهم آورد. به این ترتیب، تفاوت های میان برنامه طراحی شده و برنامه واقعی را می توان مجسم سازی کرده و می توان از چنین تصویر هایی برای گزارش به ذینفعان پروژه استفاده کرد. شکل 9 از نظر گرافیکی نشان می دهد که چنین گزارشی چگونه باید باشد.
در رویکردی مشابه، می توان از تصویرهای 4 بعدی رای ایجاد چشم اندازهای بصری استفاده کرد. نرم افزار 4 بعدی می تواند به گونه ای توسعه یابند که شرایط فعلی پروژه را دریافت کرده و تصویر بصری پروژه در هفته و یا ماه آینده را ارانه نمایند. اتوماتیک کردن این فرایند می تواند به ایجاد گزارشی منجر شود که حالت فعلی پروژه را با حالت مورد انتظار پروژه در زمان بررسی بعدی نشان می دهد. چنین گزارش هایی می توانند برای بررسی پیشرفت پروژه و جلسات برنامه ریزی پیش رو مفید باشند.
چنین ابزارهایی می توانند با استفاده از مدل های 4 بعدی موجود ایجاد کرده و دارای پتانسیل ادغام خروجی های شبیه سازی 4 بعدی با فعالیت ها و وظایف مدیریت پروژه موجود هستند، و به صورت اتوماتیک مجموعه گزارشاتی را به وجود می آورند که می توانند برای کمک به تصمیم گیری ها توسط طراحان و مدیران جهت ارزیابی پیشرفت پروژه، و پیش بینی برنامه ها و مشکلات پیش رو کمک کنند. این ادغام اتوماتیک 4 بعدی و مدیریت پروژه ممکن است موانع سر راه پذیرش فناوری 4 بعدی را کاهش دهد. به طور ویژه، کاربردهای ذکر شده در این بخش به شرکت کنندگان این امکان را می دهند تا از نتایج مدل های 4 بعدی در مواردی استفاده کنند که تحلیل های کمی ما نشان می دهد کد 4 بعدی دارای مزیت های بیشتری است. تجسم پروژه ها و اطلاع رسانی برای مشتریان و کارکنان، بررسی پیشرفت پروژه و ارزیابی سازگاری سودمند است. یا این حال باید توجه شود که بحث حاضر بیشتر یک نظریه مفومی است. تحقیقات بیشتری باید در در این زمینه انجام شود تا ابزاری قوی را به منظور اجرا در پروژه های ساختمانی به وجود آورد.
این مقاله استفاده از کد 4 بعدی را در ساخت و ساز با درک شرایطی که تحت آن ها کد 4 بعدی می تواند دیدگاه های مفیدی را ارائه کرده و چگونگی استفاده مفید از کد 4 بعدی برای پروژه های ساختمانی را ارزیابی می کند. ترکیبی از تحلیل کمی و کیفی به فراهم کردن نتایجی کمک کرده که به این پرسش ها پاسخ می دهند. قطعاً محدودیت هایی در تحلیل انجام شده وجود دارد. ابتدا، تمامی پاسخ دهندگان و همچنین پروژه های مورد بررسی ما در هند هستند. در نتیجه این احتمال وجود دارد که نتایج ما منعکس کننده تعصبات فرهنگی باشد. این مورد را می توان با مقایسه تحقیق ما با تحقیق در دیگر مناطق جغرافیایی مشخص کرد. با این حال، همانطور که پیشتر پیشنهاد کردیم، ما تلاش کردیم تا پروژه هایی را انتخاب کنیم که مشخصات آن ها و همچنین ماهیت مشکلاتی که با آن ها مواجه می شویم به صورت جهانی و نه تنها بافت کشور هند باشد. تجربیات ما در تعامل با کارمندان پروژه و پروژه های مدل سازی شده نشان داد که با توجه به چالش هایی که با آن ها مواجه شدیم، فرایندها و دیدگاه هایی که آن ها را دنبال کردیم ساخت و ساز در کشورهای توسعه یافته را نشان دهند. در نتیجه باور داریم که یافته های ما، اگرچه براساس اطلاعات به دست امده از کشور هند هستند، اما مرتبط به محدوده گسترده ای از مخاطبان و منافع هستند. دوم اینکه اندازه محدود پروژه های نمونه، نتایج ما را به جای نشان دهنده بودن، قطعی نمایش می دهد. نمونه های بیشتری از پروژه ها در بخش های دیگر مانند مسکونی، صنعتی و غیره را می توان به منظور تایید و تعمیم برخی از دیدگاه های این تحقیق مورد بررسی قرار داد.
با وجود این محدودیت ها، این مقاله تلاش کرده است تا به سوالات اساسی تری که ممکن است ارتباطی نزدیک با صنعت ساخت و ساز داشته باشند و در تا به امروز ممکن است در عمل و یا به صورت دانشگاهی مطرح شده باشند را پاسخ دهد. آیا این سوالات مربوط به استفاده موثر و اجرای کد 4 بعدی، با وجود فواید نظری آن، در صنعت ساخت و ساز هستند؟ شواهد ارائه شده در این جا نشان می دهد که به طور قابل توجی می توانند باشند.
این مقاله ISI در سال 2010 در نشریه الزویر و در مجله اتوماسیون در ساخت و ساز، توسط موسسه فناوری هند منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله ارزیابی کاربرد CAD 4 بعدی در پروژه های ساختمانی در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
