Coordinated specification and quantity take-off through digital modelling

Abstract

Even though BIM-based specification and quantity take-off are more efficient than traditional methods (Olsen and Taylor, 2017; Khosakitchalert, Yabuki and Fukuda, 2019), they still have a vast space for further developments which would enable them to reach higher degrees of digitalization. Both processes still lack integration and are not entirely automatized, requiring the information to flow within different BIM platforms, demanding some time-consuming and error-prone human interventions. Also, BIMbased solutions for specification and quantity take-off can be expensive and not compliant with some needs for customization to better adapt to companies internal workflows. This problematization led this work to the following question: How to re-engineer BIM-based specification and quantity take-off processes in order to make them more automatized, accurate, integrated, faster and cheaper? This dissertation addressed the problem by developing an add-in through the API of a specific BIM authoring tool, found on a proposed framework that comprises standards, information modelling and database management issues. The developed tool is a BIM-based digital solution which automatically generates a coordinated report for specification and quantity take-off, setting up also a preliminary cost estimation. It extracts, matches and combines information from a BIM model and a database, based on a classification system. Alongside the literature review, the work methodology leaned on a study object, the architectural office Marta Campos Atelier de Arquitectura based in Porto, Portugal. It diagnosed their current workflow, mapping the process AS-IS for specification and quantity take-off. Next, it performed its assessment and finally proposed the framework which comprises the re-engineered process TO-BE, embedded in the developed digital solution. In the end, the add-in was executed in real case scenarios, on two ongoing projects at the study object firm, and successfully produced the expected outcome, the coordinated specification and quantity take-off report (in Portugal commonly called “Mapa de Trabalhos e Quantidades”). The re-engineered BIM-based specification and quantity take-off embedded by the proposed framework alongside the developed digital tool enabled a more integrated, automatized and faster generation of the coordinated specification, quantity take-off and preliminary cost estimation report. The whole reengineered process (TO-BE) took 1/5 of the time than the AS-IS (performed in the current workflow) and was able to limit the manual interventions for the modelling activities. The TO-BE process added value to the firm business model, accomplishing a higher degree of digitalization.

Embora os processos de especificação e extração de quantidades pautados em BIM sejam mais eficientes do que quando realizados por métodos tradicionais (Olsen and Taylor, 2017; Khosakitchalert, Yabuki e Fukuda, 2019), há ainda um longo caminho a ser percorrido para que eles atinjam altos níveis de digitalização. Tais processos não são completamente integrados e automatizados, demandando que a informação navegue por diferentes plataformas. Além disso, requerem intervenções manuais suscetíveis a erros e que podem consumir muito tempo. Não obstante, soluções para especificação e extração de quantidades baseadas em BIM são muitas vetestezes caras e não respondem às necessidades de customização para uma melhor adequação aos fluxos de trabalhos internos específicos de uma determinada empresa. Esta problematização levou o trabalho à seguinte questão: Como reestruturar os processos de especificação e extração de quantidades tornando-os mais automatizados, precisos, integrados, rápidos e baratos? Esta dissertação lida com o problema colocado, desenvolvendo um add-in através da Interface de Programação de Aplicações de uma ferramenta de modelagem BIM. O add-in baseia-se na abordagem conceitual do trabalho que compreende questões relacionadas à padronização, modelagem da informação e gerenciamento de banco de dados. A ferramenta desenvolvida é uma solução digital fundamentada em BIM que permite a geração de um relatório coordenado de especificações e quantidades de forma automática, incorporando ainda uma estimativa de custo preliminar. Para além disso, extrai as informações do modelo BIM, combinando-as com a sua correspondência no banco de dados, baseada num sistema de classificação. Paralelamente à revisão bibliográfica, a metodologia para a realização deste trabalho se estruturou a partir de um objeto de estudo, o escritório de arquitetura Marta Campos Atelier de Arquitectura, situado no Porto, Portugal. Primeiramente, foi feito o diagnóstico do fluxo de trabalho, mapeando todo o processo como ele é atualmente (AS-IS) para especificação e extração de quantidades. Em seguida, foi feita a avalição desse processo, culminando numa proposta para uma nova abordagem do trabalho que compreende o processo reestruturado (TO-BE), no qual se fundamentou a solução digital desenvolvida. Por fim, o add-in foi executado em casos reais, dois projetos em andamento no escritório de arquitetura, produzindo com sucesso o resultado esperado, o relatório coordenado de especificação e extração de quantidades (Mapa de Trabalhos e Quantidades). O processo de especificação e extração de quantidades reestruturado que faz parte da abordagem de trabalho proposta, bem como a solução digital desenvolvida permitiram a geração do Mapa de Trabalhos e Quantidades, incorporando uma estimativa preliminar de custo, de forma mais integrada, automatizada e rápida. O processo redesenhado (TO-BE) levou 1/5 do tempo do processo como era executado atualmente (AS-IS) e contribuiu para limitar intervenções manuais às atividades de modelagem da informação. Este novo processo permitiu o aumento do valor agregado ao modelo de negócios do atelier de arquitetura, atingindo um nível maior de digitalização.