Diseño y construcción virtual

El diseño y construcción virtual (VDC) es la gestión de modelos de rendimiento multidisciplinarios integrados de proyectos de diseño y construcción, que incluyen el producto (instalaciones), los procesos de trabajo y la organización del equipo de diseño, construcción y operación para respaldar objetivos comerciales explícitos y públicos . ^{[ 1 ]} Esto generalmente se logra creando un gemelo digital del proyecto, en el cual se gestiona la información.

La base teórica de VDC incluye: ^{[ 2 ]}

• Métodos de modelado de ingeniería : producto , organización, proceso
• Métodos de análisis: diseño basado en modelos : incluyendo cantidades, cronograma , costo, interacciones 4D y riesgos del proceso , estos se denominan herramientas de modelado de información de construcción (BIM).
• Métodos de visualización
• Métricas empresariales – dentro del análisis empresarial – y un enfoque en la gestión estratégica
• Análisis del impacto económico , es decir, modelos tanto del costo como del valor de las inversiones de capital.

Los modelos BIM (Building Information Modeling) de diseño y construcción virtuales son virtuales porque muestran descripciones del proyecto basadas en computadora . El modelo de proyecto BIM enfatiza aquellos aspectos del proyecto que se pueden diseñar y gestionar, es decir, el producto (normalmente un edificio o planta [e infraestructura]), la organización que lo definirá, diseñará, construirá y operará, y el proceso que seguirán los equipos de la organización, es decir, el producto-organización-proceso o POP. Estos modelos están lógicamente integrados en el sentido de que todos pueden acceder a datos compartidos , y si un usuario resalta o cambia un aspecto de uno, los modelos integrados pueden resaltar o cambiar los aspectos dependientes de los modelos relacionados. Los modelos son multidisciplinarios en el sentido de que representan al arquitecto, la ingeniería, la construcción (AEC) y el propietario del proyecto, así como las subdisciplinas relevantes. Los modelos son modelos de rendimiento en el sentido de que predicen algunos aspectos del rendimiento del proyecto, realizan un seguimiento de muchos que son relevantes y pueden mostrar el rendimiento previsto y medido en relación con los objetivos de rendimiento del proyecto establecidos. Algunas empresas ya están implementando los primeros pasos del modelado BIM y consistentemente encuentran que mejoran su negocio. rendimiento al hacerlo." ^{[ 3 ]} Las empresas también están considerando ahora desarrollar BIM en varios niveles de detalle, ya que dependiendo de la aplicación de BIM, se necesita más o menos detalle, y hay un esfuerzo de modelado variable asociado con la generación de modelos de información de construcción en diferentes niveles de detalle. ^{[ 4 ]}

Los avances en la ingeniería de la construcción comenzaron con los diez volúmenes sobre arquitectura que completó Vitruvio , un romano del siglo I a. C. Vitruvio sentó las bases fundamentales y perdurables para el estudio de la construcción.

Un principio de construcción consiste en el uso de una ontología aplicada basada en la ontología superior . En la práctica, estas ontologías adoptan la forma de estructuras de desglose, como la estructura de desglose del trabajo . Generalmente, las estructuras de desglose constituyen metadatos para representar una actividad de construcción; existen casos notables en empresas constructoras excepcionalmente grandes donde simplemente se numeran. En la práctica, un enfoque ontológico requiere una integración semántica de los datos de construcción para capturar el estado actual de las actividades de construcción (es decir, el proyecto).

La investigación que da forma al diseño y construcción virtual (VDC) se basa en evidencia científica y una validación que se compara con una teoría óptima, en contraposición a una práctica óptima. Este enfoque, impulsado por el ilustre Dr. Kunz, representó un cambio con respecto a las metodologías anteriores de ingeniería de la construcción, que se centraban en estudios de prácticas óptimas. El método de evidencia científica requiere formular una hipótesis y luego probarla hasta su fallo para validarla. Diversas metodologías científicas han demostrado ser útiles en la investigación en ingeniería de la construcción, tanto en investigación cualitativa como cuantitativa . Dado que la construcción es difícil de replicar en un entorno controlado, predominan las metodologías de razonamiento basado en casos , estudio de caso e investigación-acción . Es importante incluir la eficacia del método en los resultados; el estudio de caso suele ser amplio y la investigación-acción suele ser más específica.

Un concepto fundamental en VDC son las dimensiones espaciotemporales . Existen cuatro dimensiones: tres espaciales y una cuarta, la temporal. Si bien existen dimensiones adicionales como el costo y la calidad, estas cuatro conforman el núcleo. Vitruvi comprendió por primera vez la importancia de las cuatro dimensiones como la perspectiva (es decir, 3D) y el tiempo (es decir, 4D). Antes de la llegada de la informática, el enfoque se centraba en la cuarta dimensión: el tiempo. En la práctica, el tiempo es un elemento clave del método de la ruta crítica . Con los avances en la informática, la representación de las tres dimensiones espaciales ha aumentado. La fusión del espacio con la ontología antes mencionada dio origen al modelo de información , conocido en el campo de la ingeniería de la construcción como modelado de información de construcción (BIM) . La combinación de espacio y tiempo en la práctica se muestra en el método de programación lineal y, en estrecha relación, en el modelo 4D.

La informática propició la necesidad de colaborar con un desarrollador de software. Anteriormente, el lápiz y el papel permitían la mezcla de métodos de diferentes escuelas de pensamiento. El software no es tan flexible, y la interoperabilidad entre programas requiere que esta sea una prioridad. Esto da lugar al campo de la investigación sobre interoperabilidad . La aplicación práctica se demuestra en los Industry Foundation Classes .

Actualmente, los avances más importantes en VDC se encuentran en la visión artificial ( Lista de temas de visión artificial ), la inteligencia artificial y la arquitectura de transmisión (AoT), un proceso de gestión del ciclo de vida del proyecto orientado a objetos, que actúa como contrapunto a las tecnologías IoT encargadas.

Una aplicación importante de la VDC se encuentra en la zona de trabajo. Allí se desarrollan las actividades de construcción y la mano de obra es un componente fundamental. Para formar una fuerza laboral capacitada con los conocimientos técnicos necesarios para utilizar las herramientas tecnológicas disponibles, la VDC incluye el desarrollo de temas de formación profesional avanzada.

• Gestión de la construcción
• Ingeniería de la construcción
• Lista de temas de gestión de proyectos

• Centro de Ingeniería de Instalaciones Integradas (CIFE), Universidad de Stanford
• mosaico, Universidad Carnegie Mellon
• BIM en la Universidad de Texas
• Laboratorio de Sistemas de Campo y Automatización de la Construcción (FSCAL), UTexas
• Laboratorio de Tecnologías de la Información para la Construcción (CITL), Instituto Tecnológico de Georgia
• Laboratorio RAPIDS, Instituto Tecnológico de Georgia