دور نماذج المعلومات المتعلقة ببناء القدرات في تخطيط النظم المساعدة

تطور تخطيط النظام المساعد

وقد تغيرت نماذج المعلومات المتعلقة بالبناء تغيراً جوهرياً في كيفية تعامل المهندسين والمهندسين والمهنيين في مجال البناء مع تخطيط وإدارة مشاريع البناء، ومن أهم التطبيقات التي تطبقها تنسيق وتصميم النظم المساعدة - الكهربائية والسباكة وحماية الحرائق والهياكل الأساسية للبيانات التي تؤدي إلى تشغيل المبنى، وكثيراً ما تسمى هذه النظم " MEP " (Mechanical, Electrical, Plumbing) أو خدمات البناء الموازية.

وقبل أن يعتمد التخطيط لنظام المساعدة على رسومات السحب من الـ2D وعلى عمليات التفتيش اليدوية الزائدة، وستنتج الأفرقة ملفات منفصلة عن كل تخصص، ولن تصبح المواجهات واضحة إلا عندما تتجمع المواهب والأنابيب والكوندوات أثناء التركيب، وكانت تكلفة تحديد هذه المسائل في الميدان مرتفعة، وتتطلب في كثير من الأحيان إعادة صياغة جداول زمنية مؤجلة للمشاريع وميزانيات متضخمة.

فهم النظم الإضافية في تصميم المباني

والنظم الإضافية هي العمود الفقري لأي مبنى حديث، وهي تشمل جميع النظم الفرعية التي تدعم الراحة والسلامة والكفاءة التشغيلية، ومن الضروري فهم هذه النظم فهماً شاملاً قبل استكشاف كيفية تعزيز التخطيط الذي تقوم به شركة BIM.

النظم الكهربائية

وتعالج النظم الكهربائية توزيع الطاقة والإضاءة والمولدات الاحتياطية وأجهزة الإنذار بالحريق والضوابط ذات التأثير المنخفض، ويجب أن تلبي هذه النظم متطلبات صارمة من حيث الشفرة وأن تتطلب توجيها دقيقا لللوائح وخطوط الكابلات ولوحات اللوحات، وفي المباني التجارية الكبيرة، يمكن للبنية التحتية الكهربائية وحدها أن تحتل حيزا كبيرا من السقف، مما يجعل التنسيق مع النظم الأخرى أولوية.

نظم الأحياء الفقيرة والمرافق الصحية

وتشمل نظم الخياطة إمدادات المياه المحلية، وإعادة تدوير المياه الساخنة، والصرف الصحي، ورش النفاية، وإدارة مياه الأمطار، وتتطلب هذه النظم عمليات حسابية دقيقة للمنحدرات من أجل الصرف، والتصنيع السليم للمنافذ، والتنسيب الاستراتيجي للمرافق، كما يجب أن ينظر تصميم الخياطة في نقاط الوصول إلى المياه وصيانتها.

نظم HVAC

وكثيرا ما تكون نظم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء هي أكبر وأعقد النظم المساعدة في المبنى، وهي تشمل المناولة، والمناولة الجوية، والمبردات، والمغليات، وصناديق الحجم الجوي المتغيرة، والموزعات، وتحتاج نظم HVAC إلى حيز كبير للتوزيع الجوي، ويجب تنسيقها بعناية لتجنب النزاعات مع الهياكل والكهرباء وسباكات السباكة.

نظم حماية النار

وتشمل حماية الحرائق نظم الرشاشات، والأجهزة الاحتياطية، وأجهزة الإنذار بالطلقات، ونظم مراقبة الدخان، وهي أنظمة تحكمها رموز صارمة، ويجب أن تحتفظ بتصاريح محددة من نظم أخرى، فالأقراص المرشحة، على سبيل المثال، غالبا ما تكون أقل العناصر ارتفاعا في الحد الأقصى لضمان التغطية الفعالة.

بنية البيانات والاتصالات

وتعتمد المباني الحديثة على التقاط الصور المهيكلة، والبيانات، والنظم السمعية البصرية، ويشمل ذلك صفائح الكابلات، واللوحات، وأجهزة التصفيق، وغرف الخواديم، ومع ارتفاع أجهزة التأشيرات وتكنولوجيات البناء الذكية، تزداد كثافة وتعقيد هذه النظم بسرعة.

دور إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية في تخطيط النظم المساعدة

ويوفر هذا البرنامج تمثيلا رقميا للخصائص المادية والوظيفية للمبنى، وعندما يطبق على تخطيط النظام المساعد، يصبح منبرا للتصميم المتكامل والتحليل والتوثيق، والتحول من صياغة الـ2D إلى نموذج ثلاثي الأبعاد ليس مجرد تغيير في الأدوات - بل يمثل تغييرا أعمق في كيفية تعاون الأفرقة وحل المشاكل.

تعزيز التصور والتنسيق

ومع نظام إدارة المعلومات الإدارية المتكامل، يُصاغ كل عنصر من عناصر النظام المساعد بأبعاده الفعلية وموقعه وممتلكاته، مما يتيح لأصحاب المصلحة أن يروا بالضبط كيف يُربط بين نظام الخناق في شعاع هيكلي، وكيف يُغذي قناة ما مجلساً، أو كيف يُسقط الرشاشون من خلال تجنب تركيبات الإضاءة، ويقلل الوضوح البصري من سوء التفسير ويساعد أصحاب وإدارة المرافق على فهم بنية التصميم.

كشف الاشتباك وحل النزاعات

إن قدرة البرمجيات الآلية لكشف الاصطدام في برنامج BIM هي إحدى أقوى سماتها في مجال تخطيط النظام المساعد، كما أن البرمجيات تقارن الهندسة في مختلف العناصر النموذجية وتحدد أوجه التقاطع التي تنتهك القواعد المكانية، مثلاً، فإن خطاً من 10 بوصة يجتاز مركباً هيكلياً من 6 بوصة، يُعرف بأنه تضارب شديد، ويمكن أن تقوم الأفرقة بعد ذلك بتعديل مسارات الضبط أو إعادة تصميمات.

نموذج تحليل النظام

وفيما عدا القياسات الجيولوجية، تتضمن نماذج تقييم الأداء بيانات عن كل عنصر: الصانع، والعدد النموذجي، ومعدلات التدفق، واستهلاك الطاقة، والمواصفات المادية، والكميات النفقية، وتدعم هذه البيانات التحليل الذي يحسن أداء النظام، فعلى سبيل المثال، يمكن ربط نموذج BIM ببرنامج محاكاة الطاقة من أجل تحقيق الحد الأمثل من تصاميم واختطاف المركبات، ويمكن استخدام نماذج التعبئة في حساب انخفاضات في تصميمات الكهربائية وضمان وجود تدفق مناسب في جميع أنواع التجهيزات.

إدارة دورة الحياة وصيانتها

نظم مساعدة لها حياة طويلة من الخدمة وتتطلب الصيانة المستمرة، يدعمها مكتب إدارة المعلومات بخدمة مستودع للمعلومات التي تُبنى، وعندما يتم تسليم المبنى، يمكن أن يتضمن النموذج وصلات إلى أدلة OM ووثائق الضمان، وفوارق جزئية، ويمكن لمديري المرافق استخدام النموذج لتحديد المواقع، وألواح الوصول، ونقاط العزلة.

الفوائد الرئيسية لنظام إدارة المباني لتخطيط النظم المساعدة

ويحقق اعتماد نظام إدارة المعلومات الإدارية المتكامل في تخطيط النظام المساعد فوائد ملموسة عبر مراحل المشروع، وهي تتجاوز بكثير الكشف عن الاصطدام وتؤثر على تكاليف المشروع والجدول الزمني ونوعيته واستدامته.

تحسين الاستحقاق والحد من الأخطاء

ويقلل اللبس المتأصل في رسومات الـ 3D المفصَّلة، حيث يوجد لكل عنصر موقع محدد وعلاقة بالعناصر المحيطة، ويقلل هذا الدقة من المسائل المتعلقة بالاستحقاقات الميدانية، ويقلل من النفايات وإعادة العمل، وتخفض المشاريع التي تستخدم نظام تقييم الأداء في التقارير التنسيقية عن الشركات إلى ما بين 40 و60 في المائة عن المشاريع التي تستخدم الأساليب التقليدية.

وفورات التكاليف والزمن

وفي حين أن الاستثمار المباشر في نموذج إدارة المباني أعلى من صياغة مشروع 2D، فإن الوفورات من انخفاض حجم العمل، وقلة طلبات الحصول على المعلومات، وقصر جداول التشييد تفوق التكلفة الأولية، وقد وثق معهد صناعة التشييد وفورات كبيرة في التكاليف على المشاريع ذات المستويات العالية لنضج إدارة المباني، وفي تخطيط النظم المساعدة، فإن القدرة على استخلاص المواهب، والأوعية الصاعقة، والتركيب الكهربائي يؤدي إلى تحسين مباشر من فترة النموذج.

تعزيز التعاون عبر التأديب

وينشئ المعهد لغة مشتركة لجميع المشاركين في المشروع، ويعمل المهندسون المعماريون والمهندسون الهيكليون ومهندسون شركة مي بي بي من نفس النموذج، مما يكفل أن تكون التغييرات التي تجريها إحدى التخصصات واضحة للآخرين على الفور، ويقلل هذا الترابط من خطر سوء الفهم ويعزز ثقافة حل المشاكل الجماعية، كما أن منابر إدارة المعلومات البيئية القائمة على الكلاود تزيد من توسيع نطاق هذا التعاون ليشمل الأفرقة النائية وأصحاب المصلحة بشأن الأجهزة المحمولة.

الاستدامة والكفاءة في استخدام الطاقة

إن أفضل طريقة لتقليل استهلاك الطاقة في المبنى هي أحد أكثر الطرق فعالية، ويتيح هذا النظام وضع نماذج وتحليلات مفصلة للطاقة، مما يتيح للأفرقة مقارنة بدائل التصميم، على سبيل المثال، التحول من حجم الهواء المستمر إلى نظام متغير للطائرات يمكن أن يتم وضع نماذج له ومحاكاته وتقييمه لتحقيق وفورات في الطاقة قبل وضع الصيغة النهائية لأي رسوم.

الامتثال والتوثيق التنظيميان

وتنظم رموز البناء كل جانب من جوانب النظم المساعدة - من سميكة الأنابيب إلى تصاريح الألواح الكهربائية إلى المباعدة بين الرش، ويمكن فحص نماذج التجميل من قواعد الشفرة باستخدام أدوات التثبت الآلي المستندة إلى القواعد، مما يكفل استيفاء التصميم لشروط الامتثال قبل تقديمها لاستعراض الترخيص، كما أن النموذج يشكل مستودعا كاملا لوثائق الامتثال، مما يجعل عمليات التفتيش أسرع وأكثر دقة.

التطبيقات العملية حسب نوع النظام

من المفيد فحص تطبيقه عبر أنواع معينة من النظام المساعد كل نظام يقدم تحديات تنسيق فريدة يعالجها (بي إم) بطرق محددة

النظم الكهربائية

وفي مجال التصميم الكهربائي، تشمل نماذج نظام إدارة المعلومات المتعلقة بالكهرباء لوحات مفاتيح، ولوحات لوحة، ومحوّلات، وأجهزة نقل، وأجهزة للربط بالكابلات، ومحركات الإضاءة، ويمكن أن يتتبع النموذج الدوائر، وحسابات الحمل، وهبوط الفولط، وكشف الاصطدام بالعناصر الهيكلية، ونظم أخرى للضغط المتعدد الوسائط، لأن مسارات التكوين الكهربائي تشغل نفس الحيز الأقصى الذي تستخدمه نماذج توزيع الأزياء والتصويب.

نظم الأحياء الفقيرة والمرافق الصحية

كما أن نماذج إدارة المياه في الأحياء الفقيرة تلتقط مسارات الأنابيب، والتجهيزات، والصمامات، والتجهيزات، والمعدات مثل سخانات المياه والمضخات، ويمكن أن تمثل النموذج منحدرات الأنابيب بصورة دقيقة، وهو أمر أساسي لنظم الصرف، ويستخدم الكشف عن الأنابيب لضمان عدم تداخل الأنابيب مع العناصر الهيكلية أو غيرها من خدمات المركبات المتعددة الأطراف، ومن أهم سمات رسم الأنابيب للضغط على السباك.

نظم HVAC

وكثيرا ما تكون نظم التكييف الهيدروغرافي المكثف أكثر النظم الإضافية تعقيدا من الناحية الجيولوجية، وتشمل نماذج التجميل وحدات مناولة الهواء، والمبردات، والمضخات، والمضخات، وقطع القنوات، والموزعات، والوحدات الطرفية، ويجب توجيه شبكة خطوط الربط حول الحزمة الهيكلية والأعمدة وغيرها من الخدمات، مع الحفاظ على تدفق الهواء السليم، والوصول إلى الصيانة، ويحدد توزيع الأشعة البابية المغلقة النزاعات التي ستكتشف أثناء التركيب.

نظم حماية النار

وتشمل نماذج الحماية من الحرائق عناصر الرشاشات، وخطوط الفرع، والرواسب، والزجاجات، وخزائن الطلقات، وأجهزة الإنذار، ويجب أن يُحسب النموذج لمناطق التغطية التي تفرضها القوانين والمباعدة بين فترات زمنية محددة، وفي مساحات من السقف المنسق، كثيرا ما يكون الرش هو أكثر النظم تقييدا لأنه يجب أن يكون أدنى عنصر من عناصر التدخل لضمان توزيع المياه.

بنية البيانات والاتصالات

ومع نمو تكنولوجيات البناء الذكية، أصبحت نظم التموين المنظمة أكثر اتساعاً، وتشمل نماذج إدارة المباني لهذه النظم صينات الكابلات، واللوحات، وألواح التصفيق، وثكنات الخواديم، وغرف الاتصالات السلكية واللاسلكية، ويدعم النموذج تخطيط القدرات وطرق الطرق، ويكفل حماية الكابلات وتيسير الوصول إليها، كما يساعد على تنسيق الحيز المادي اللازم لمعدات تكنولوجيا المعلومات، التي كثيراً ما تتوسع بعد التصميم الأولي.

استراتيجيات التنفيذ وأفضل الممارسات

ويتطلب النجاح في استخدام نظام إدارة المعلومات البيئية في التخطيط للنظام المساعد أكثر من مجرد برامجيات، ويجب على المنظمات أن تعتمد عمليات ومعايير وبروتوكولات واضحة لتحقيق القيمة الكاملة للتكنولوجيا.

وضع معايير وبروتوكولات واضحة

إن التخطيط لتنفيذ نظام تقييم الأداء هو الأساس الذي ينبغي لفريق المشروع أن يحدد الأدوار والمسؤوليات، ومعايير النموذج، واتفاقيات تسمية الملفات، وصيغ تبادل البيانات في وقت مبكر من المشروع، ويشمل ذلك، بالنسبة لتخطيط النظام المساعد، تحديد مستوى التفصيل اللازم لكل نظام في كل مرحلة من مراحل المشروع، كما تحدد خطة تنفيذ نظام تقييم الأداء كيفية الكشف عن الارتباكات التي ستتم، أي برامجيات، وما هي قيم التسامح، وكيف سيتم فحص النموذج.

مستوى المواصفات الإنمائية

ويعتبر مستوى التنمية إطاراً يصف مدى التفصيل الذي يتضمنه عنصر نموذجي، وبالنسبة لتخطيط النظام المساعد، فإن المادة 300 من الديوكسينات النموذجية توصف بالعناصر النموذجية للتصميم، وهي عناصر تتسم بالكمية، والحجم، والشكل، والموقع، والتوجه، وتضيف المادة 350 معلومات عن كيفية تفاعل العناصر مع نظم البناء الأخرى، وتستخدم المادة 400 من الديوكسينات، التي يمكن استخدامها في التصميم الأولي والبناء.

قابلية التشغيل المتبادل وتبادل البيانات

(ب) تصميم النظام المساعد يشمل برامج متعددة: أدوات إصدار نظام إدارة المعلومات البيئية، وتطبيقات التحليل، ونظم إدارة المرافق، وكيما مؤسسة الصناعة من نوع فريد من نوعه، وهو معيار يسهل تبادل البيانات بين هذه الأدوات، وينبغي لأفرقة المشاريع أن تحدد مركز التجارة الدولية باعتباره شكل التبادل وعمليات نقل البيانات الاختبارية قبل بدء المشروع، ويمكن استخدام وصلات مباشرة أو تطبيقات تطبيقية بين الأدوات أن يقلل من فقدان البيانات، وضمان قابلية التشغيل البيني للتشغيل المعماري بشكل خاص لدى استخدام مصممين المصممين المختلفين.

التدريب وإدارة التغيير

ويتطلب اعتماد نظام إدارة المعلومات البيئية لأغراض التخطيط الإضافي تحولاً في كيفية عمل المهندسين والمصممين، وينبغي أن تغطي برامج التدريب لا البرامجيات فحسب، بل أيضاً سير العمل التعاوني التي يتيحها نظام إدارة المعلومات البيئية، وينبغي أن تتعلم الأفرقة تبادل النماذج وإجراء استعراضات التنسيق وإدارة مراقبة النسخ، ويساعد تغيير الدعم الإداري المقدم من القيادة على التغلب على المقاومة ويشجع على التبني، كما أن المنظمات التي تستثمر في التعلم المستمر وتنشئ أبطالاً داخلياً في مجال إدارة المعلومات البيئية ترى معدلات نجاح أكبر في تنفيذ هذه المشاريع.

دراسات الحالة الحقيقية في العالم

ويوفر فحص المشاريع الفعلية التي طبقت فيها شركة BIM على تخطيط النظام المساعد دليلاً ملموساً على قيمتها.

توسيع المستشفى

وقد استخدم مركز طبي أكاديمي رئيسي في الولايات المتحدة نظام إدارة المعلومات البيئية لتنسيق نظم العلاج الطبي ببرج للمرضى يبلغ طوله 500 ألف قدم مربع، وشمل المشروع احتياجات معقدة من المواد الكيميائية الخطرة في غرف التشغيل، وسباكة متخصصة في أماكن المختبرات، وهياكل أساسية كهربائية واسعة النطاق للمعدات الطبية، وأجرى الفريق اجتماعات أسبوعية لكشف الاصطدام باستخدام النموذج الاتحادي، وقام بتحديد وتسوية ما يزيد على 200 1 حالة إصابة قبل بدء عملية الإنشاء.

مبنى مكتب الخدمات العليا

وقد استخدم مكتب تجاري من 40 طابقا في سنغافورة نظام إدارة المعلومات البيئية لتنسيق نظمه المساعدة في موقع مقيد به وصلات متعددة للمرافق، كما أنشأ فريق المشروع نموذجا متكاملا واحدا يشمل نظما كهربائية وسباكة وحاملة وحمائية، ونظما لحماية الحرائق، وكشف كشف الاشتباك عن أن الارتفاع الكهربائي الرئيسي الذي تضارب مع عمودين هيكليين، مما يتطلب إعادة تصميم الممر الكهربائي، وقد تم حل هذا النموذج خلال أسبوعين من مرحلة التصميم، وهو ما قبل التأجيل.

الاتجاهات المستقبلية في نظام إدارة الاستثمارات من أجل النظم المساعدة

وما زالت المشهد التكنولوجي حول نظام المعلومات البيئية آخذ في التطور بسرعة، وستزيد عدة اتجاهات ناشئة من تعزيز كيفية تخطيط النظم المساعدة، وتركيبها وتشغيلها.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

ويجري تطوير أدوات تعمل بالطاقة الآلية لتسوية الاشتباك، واقتراح تحديد المسار الأمثل للأنبوب والنقاش، والتنبؤ بأداء النظام، ويمكن أن تحدد الخوارزميات التعليمية الماكنة التي تم تدريبها على آلاف نماذج التصميم المتكامل المكتملة الأنماط التي تؤدي إلى اشتباكات أو عدم كفاءة، وأن تحددها أثناء التصميم المبكر، مما يقلل الجهد اليدوي للتنسيق ويتيح للمهندسين التركيز على قرارات التصميم ذات المستوى الأعلى.

التوائم الرقمية من أجل المرحلة التشغيلية

والتوائم الرقمي هو نسخة رقمية دينامية وواقعية من مبنى مادي، وبالنسبة للنظم المساعدة، يربط التوأم الرقمي نموذج BIM بأجهزة الاستشعار ونظم إدارة المباني، ويمكن لمديري المرافق رصد استهلاك الطاقة، وحالة المعدات، وجودة الهواء الداخلي في الوقت الحقيقي، ويمكن للتوائم الرقمي أن يحفز تنبيهات الصيانة عندما تكون المضخة خارج نطاقها الأمثل أو عندما يزيد قطر ضغط الرش على العتبات.

التعاون بين الكلاود والتزامن مع الزمن الحقيقي

وتسمح الآن منابر السحاب لفرق متعددة بالعمل على نفس النموذج في وقت واحد من مواقع مختلفة، وتتجلى التغييرات التي أدخلتها إحدى التخصصات فورا في النموذج المشترك، مما يقلل من التآكل في التنسيق، وهذا أمر ذو قيمة خاصة عندما يكون مصممو النظم المساعدة في مختلف الشركات أو المدن، كما أن المنابر القائمة على السحاب تدعم أيضا مراقبة النسخ، وتصاريح الدخول، وأجهزة التنقية، بحيث يمكن للأفرقة الميدانية أن تتشاور مع النموذج من نماذج في الموقع.

التصميم المنسّق للنظام على الوجه الأمثل

وتستخدم أدوات التصميم المتجانسة الخوارزميات لاستكشاف آلاف بدائل التصميم القائمة على أهداف ومعوقات محددة، وبالنسبة للنظم المساعدة، يمكن للتصميم السخائي أن يقترح مخططات أمثل للخراطيم تقلل من الاستخدام المادي مع تلبية احتياجات تدفق الهواء، ويمكن أن يولد خيارات لتحديد الأنابيب تتجنب الصراعات الهيكلية وتخفض من انخفاض الضغط، ويتجاوز هذا النهج ما يمكن لمصممي المواد البشرية أن يستكشفه يدويا ويقود إلى نظم أكثر كفاءة وأقل تكلفة ويحافظ عليها.

خاتمة

وقد أصبح نموذج المعلومات البناءية أداة لا غنى عنها في تخطيط النظام المساعد، إذ إن قدرته على تحسين التبصر، وكشف النزاعات المكانية في وقت مبكر، وتعزيز التعاون بين التخصصات يؤدي إلى زيادة الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة، وإلى زيادة مشاريع البناء المستدامة، ولا تدل الفوائد التي يحققها أصحاب المشاريع النظرية في جميع أنحاء العالم على حدوث تخفيضات كبيرة في الأعمال التجارية، والجدول الزمني للتشييد، وتحسين أداء المباني، مع استمرار التوسع في تصميمات السحابية في المستقبل.