This doctoral thesis aims the theoretical and exploratory study of methodologies and mechanisms for automating 4D modeling, applied in the processes planning of volumetric construction in steel. We assume that in architecture, planning is the link of cohesion between design and construction. Hypothetically, we propose that through the study of methodologies and planning tools, we could get to know the mechanisms to extend the digitized information at rendering the design of the building, organizing it, in such a way that will be operable even in its industrialized production. In the area of visual communication in architecture and design, we have noticed a growing interest by the use of these innovations, the transition from CAD to BIM platforms, as well as the implementation of the CAVT (Computer Advanced Visualization Tools), whence 4D technology originated. We find particularly motivating for the realization of this work, the updating in 3D, 4D (3D + time) modeling techniques and its multidimensional progression; besides the verification of the possibilities of integration and synchronization of information, through built-in mechanisms of these new tools. From them, we draw general objective, know and describe how to prepare dynamic animation of assembly movements, a means of representation and communication almost absent in architecture and construction. In the exploratory proposal of the thesis we suggests, if in a 4D dynamic simulation model, ensures that the movements, and in general, the parametrized behavior of 3D graphic entities, occur in accordance with the logic of the construction sequence, then, the information used to represent the design of a building, would be used also for represent the construction process and develop the virtual environment of planning, where movements would be displayed upon executing the operations, the strategy evaluated and the length of its construction quantified. With this work, we intend to overcome the characteristic use of animation in the representation of the design; witch in part has caused the production of static images, preventing the virtual and dynamic representation of the construction processes. Then, on the basis of the analyzed fundamentals, we explore and disclose how to develop a 4D model ¿as built¿, detailing the 3D graphical entities that represent the integral parts of the objects of the building, and even the resources required to build them. Subsequently, we describe how linked together with the construction operations, in an exercise known as process modeling. Mainly we propose a strategy for the elaboration of the two virtual environments of the volumetric construction in steel, through the respective models of dynamic simulation 4D, where the assembly operations in site and offsite production of a modular building come alive virtually. To carry it out, we justify the integration of mechanical design platform, 4D and BIM, (Inventor, Navisworks, and Revit) from Autodesk. In the application of the thesis, we will approach to achieve integration of information from design and construction, for digitizing the complete cycle of industrial production of a modular building. We provide a series of procedures, recommendations, and qualitative appreciations, to capture and manage, the know-how of the logic of construction. Keywords: 4D technology, visual simulation, process planning, virtual construction. / La presente tesis doctoral, tiene por objeto el estudio teórico y exploratorio de las metodologías y mecanismos de automatización del modelado 4D, aplicados en la planificación de procesos de construcción. En este caso, de la construcción volumétrica en acero. Partimos del supuesto de que en la arquitectura, la planificación es el vínculo de cohesión del diseño con la construcción. Hipotéticamente planteamos, que a través del estudio de las metodologías y herramientas de planificación, podríamos llegar a conocer los mecanismos que permitan extender la información digitalizada al representar el diseño de la edificación, organizándola de tal manera, que sea operable hasta en su producción industrializada. En el contexto de la investigación, revisamos la literatura, las metodologías y las referencias significativas en los avances para la planificación de procesos. Se presentan los antecedentes y se justifica la elección de la tecnología de simulación visual 4D, integrada con el modelado multidimensional y los prototipos virtuales, como la nueva herramienta de análisis, que permite disminuir el riesgo en la industria de la construcción. Además, conveniente para que el arquitecto aproveche sus conocimientos de modelado 3D en la elaboración de entornos virtuales de construcción, que proveen la inexistente posibilidad en la arquitectura, de ensayar antes de construir: try before built. En el área de la comunicación visual en la arquitectura y el diseño, hemos percibido un creciente interés por la utilización de estas innovaciones, la transición entre las plataformas CAD al BIM, así como la implementación de las CAVT (Computer Advanced Visualization Tools), de donde proviene la tecnología 4D. Particularmente encontramos motivante para la realización de este trabajo, la actualización en las técnicas de modelado 3D, 4D (3D+tiempo) y su progresión multidimensional; además de la verificación de las posibilidades de integración y sincronización de la información, a través de mecanismos incorporados en estas nuevas herramientas. A partir de ellos, trazamos como objetivo general, conocer y describir cómo elaborar la animación dinámica de los movimientos de ensamblaje, un medio de representación y comunicación prácticamente inexistente en la arquitectura y la construcción.

<p>Kostnaderna att bygga blir allt högre, man tror att byggkostnaderna väntas öka med 25 procent inom de närmaste tre åren. Mest stiger byggherrekostnaden och kostnaderna för byggmaterial och inget tyder på att detta kommer mattas av. Därför ligger det på byggföretagen att effektivisera och optimera projekteringen för att sänka kostnaderna. För att sänka produktions- och projekteringskostnaderna vill byggbranschen gå från hanteringen av traditionella 2D-ritningar till intelligenta 3D-modeller, BIM – Byggnads Informations Modell.</p><p>BIM är en metod för att lagra komplett information om en byggnad i en datormodell. Modellen integrerar all geometrisk modellinformation, de funktionella kraven och möjligheterna samt uppförandeinformationen i en enda beskrivning av ett byggnadsprojekt sett över dess livscykel.</p><p>Vid arbete med ett BIM-projekt använder man en delad projektmodell som alla inblandade parter kan ta del av och jobba med. Med hjälp av denna BIM-baserade arbetsmetod arbetar bland annat byggnadskonstruktörer, vvskonstruktörer, elkonstruktörer och fastighetsförvaltare med samma modell som arkitekten.</p><p>En av de största fördelarna med att använda BIM vid projekteringen är enkelheten att ändra objekt och dess egenskaper. Eftersom alla i projekteringen jobbar med samma modell av byggnaden ser respektive projektör ändringen. Det man strävar efter är att alla inblandade parter skall jobba med modellen från en gemensam server, för att kunna optimera projekteringen med avseende på tid, åtkomst av ritningar och förenklad korrespondens.</p><p>Syftet med vårt examensarbete är att skaffa fördjupad kunskap om BIM, både teoretiskt och praktiskt. Den praktiska delen bestod i att konstruera en BIM-modell av en byggnad. De tillämpningar vi gjort på modellen är en mängdberäkning som vi utfört i ArchiCAD, och en energiberäkning i tilläggsprogrammet Vipweb.</p> / <p>The costs to build is steadily increasing, one believes that the construction costs will increase with 25 percents within the next three years. The cost that will increase the most is proprietor cost and the costs for construction materials, and nothing indicates that this will weak of. Therefore it lies on the construction companies to become more effective and to optimize the project planning in order to lower their costs. To be able to lower the cost for production and project planning the construction industry have to go from the handling of traditional 2D-drawings to intelligent 3D-models, BIM - Building Information Model.</p><p>BIM is a method in order to store complete information about a building in a computer model. The computer model integrates all geometric model information, the functional requirements and possibilities and the behavior information, in only one description of a building project seen over its life cycle.</p><p>While working with a BIM-project one uses a divided project model that all involved parties can take part of and work with. With the aid of this BIM-based work method construction engineers, electrical engineers, heating- ventilation- and sanitation engineers and real estate managers are able work with the same model as the architect.</p><p>One of the biggest advantages with using BIM at project planning is the simplicity to change items and its properties. Since everyone in the project planning is working with same model of the building they can all see the changes that have been made. What one strives for is that all involved parties will work with the model from a common server, in order to optimize the project planning with the focus on time, accessibility of drawings and simplified correspondence.</p><p>The aim with this degree project is to get deepened knowledge about BIM, both theoretical and practical. The practical part consisted in designing a BIM-model of a building. We have used the model to do an amount calculation on the models building parts. This we carried out in ArchiCAD. We also made an energy calculation in the add-on program Vipweb.</p>

Kostnaderna att bygga blir allt högre, man tror att byggkostnaderna väntas öka med 25 procent inom de närmaste tre åren. Mest stiger byggherrekostnaden och kostnaderna för byggmaterial och inget tyder på att detta kommer mattas av. Därför ligger det på byggföretagen att effektivisera och optimera projekteringen för att sänka kostnaderna. För att sänka produktions- och projekteringskostnaderna vill byggbranschen gå från hanteringen av traditionella 2D-ritningar till intelligenta 3D-modeller, BIM – Byggnads Informations Modell. BIM är en metod för att lagra komplett information om en byggnad i en datormodell. Modellen integrerar all geometrisk modellinformation, de funktionella kraven och möjligheterna samt uppförandeinformationen i en enda beskrivning av ett byggnadsprojekt sett över dess livscykel. Vid arbete med ett BIM-projekt använder man en delad projektmodell som alla inblandade parter kan ta del av och jobba med. Med hjälp av denna BIM-baserade arbetsmetod arbetar bland annat byggnadskonstruktörer, vvskonstruktörer, elkonstruktörer och fastighetsförvaltare med samma modell som arkitekten. En av de största fördelarna med att använda BIM vid projekteringen är enkelheten att ändra objekt och dess egenskaper. Eftersom alla i projekteringen jobbar med samma modell av byggnaden ser respektive projektör ändringen. Det man strävar efter är att alla inblandade parter skall jobba med modellen från en gemensam server, för att kunna optimera projekteringen med avseende på tid, åtkomst av ritningar och förenklad korrespondens. Syftet med vårt examensarbete är att skaffa fördjupad kunskap om BIM, både teoretiskt och praktiskt. Den praktiska delen bestod i att konstruera en BIM-modell av en byggnad. De tillämpningar vi gjort på modellen är en mängdberäkning som vi utfört i ArchiCAD, och en energiberäkning i tilläggsprogrammet Vipweb. / The costs to build is steadily increasing, one believes that the construction costs will increase with 25 percents within the next three years. The cost that will increase the most is proprietor cost and the costs for construction materials, and nothing indicates that this will weak of. Therefore it lies on the construction companies to become more effective and to optimize the project planning in order to lower their costs. To be able to lower the cost for production and project planning the construction industry have to go from the handling of traditional 2D-drawings to intelligent 3D-models, BIM - Building Information Model. BIM is a method in order to store complete information about a building in a computer model. The computer model integrates all geometric model information, the functional requirements and possibilities and the behavior information, in only one description of a building project seen over its life cycle. While working with a BIM-project one uses a divided project model that all involved parties can take part of and work with. With the aid of this BIM-based work method construction engineers, electrical engineers, heating- ventilation- and sanitation engineers and real estate managers are able work with the same model as the architect. One of the biggest advantages with using BIM at project planning is the simplicity to change items and its properties. Since everyone in the project planning is working with same model of the building they can all see the changes that have been made. What one strives for is that all involved parties will work with the model from a common server, in order to optimize the project planning with the focus on time, accessibility of drawings and simplified correspondence. The aim with this degree project is to get deepened knowledge about BIM, both theoretical and practical. The practical part consisted in designing a BIM-model of a building. We have used the model to do an amount calculation on the models building parts. This we carried out in ArchiCAD. We also made an energy calculation in the add-on program Vipweb.

El presente trabajo de investigación tiene como finalidad acortar la brecha de conocimiento existente ante el uso de una metodología tradicional para la ejecución de proyectos de infraestructura, hacia la aplicación de nuevas tendencias, tecnologías y metodologías como es el caso del VDC (Virtual Design and costruction), enfocados en proyectos del sector retail. a fin de crear una línea base de mejora continua para la organización. Hoy en día, los proyectos de infraestructura desarrollados por la organización, que hemos tomado como caso de estudio, dueña de supermercados de NSE (C-D) en el país, se ejecutan con una metodología de proyectos tradicional, no colaborativa, los cuales suelen tener como común denominador una gran cantidad de incompatibilidades e indefiniciones vistas durante la fase de ejecución del proyecto; sumado a una respuesta tardía a los requerimientos de información, teniendo como desenlace una entrega fuera del plazo comprometido, desviaciones en los costos iniciales proyectados e incomodidad y malestar por parte de la organización. Para ello, se plantea una propuesta de implementación basado en el uso de la metodología VDC siendo está apoyada en la herramienta tecnológica BIM (Building Information Modeling) y PPM (Project Production Management), integrados en un entorno colaborativo (Sesiones ICE), logrando proponer métricas gestión que permitan medir el correcto desarrollo de los proyectos. Esta metodología permitiría reducir los posibles reprocesos, incompatibilidades, retrabajos, con la finalidad de optimizar costos, tiempo y calidad de los proyectos a ejecutar, cumpliendo así las expectativas de la organización y del proyecto. / The purpose of this research work is to reduce the existing knowledge gap in the face of the use of a traditional methodology for the execution of infrastructure projects, towards the application of new trends, technologies and methodologies such as VDC (Virtual Design and construction), focused on projects in the retail sector. in order to create a baseline of continuous improvement for the organization. Today, the infrastructure projects developed by the organization, which we have taken as a case study, owner of NSE (DC) supermarkets in the country, are executed with a traditional, non-collaborative project methodology, which usually have as common denominator a large number of incompatibilities and uncertainties seen during the execution phase of the project; added to a late response to the information requirements, resulting in a delivery outside the agreed deadline, deviations in the projected initial costs and discomfort and discomfort on the part of the organization. For this, an implementation proposal based on the use of the VDC methodology is proposed, being supported by the technological tool BIM (Building Information Modeling) and PPM (Project Production Management), integrated in a collaborative environment (ICE Sessions), managing to propose Management metrics that allow measuring the correct development of projects. This methodology would make it possible to reduce possible rework, incompatibilities, rework, in order to optimize costs, time and quality of the projects to be executed, thus meeting the expectations of the organization and the project. / Tesis

De flesta produktionsbranscher i Sverige har haft en positiv teknisk utveckling med digitaliserade verksamheter, och därmed effektivare processer. Byggbranschen är den bransch som det har tagit mycket längre tid för att implementera digitaliserade arbetssätt och metoder, och beskrivs oftast som en konservativ bransch. Denna utveckling har dock accelererat under senare år, och BIM (Buliding Information Modelling) har blivit allt mer känt inom byggindustrin.Syftet med arbetet var att undersöka hur mycket BIM egentligen används i byggbranschen, och vilka de rådande orsakerna är till varför det inte används hos alla aktörer. Metoden som har tillämpats i studien utgörs av en förstudie i form av en enkät, där olika aktörer har beskrivit hur BIM tillämpas i deras verksamhet samt vilka de verkliga problemen är för utvecklingen av BIM. Utifrån enkätsvar har en djupare studie utförts i form av intervjuer av olika aktörer.Resultatet visar att det snarare är okunskap, användarvänlighet och bristfällig samverkan som motverkar utveckling av BIM-processen. För att komma ifrån det konservativa så behöver dessa faktorer angripas, om effektivare processer ska tillföras branschen.Slutsatsen om varför BIM inte används dras av resultaten ovan. Processen används till en viss del, men inte i den utsträckning som det teoretiskt är avsett. Den sträcker sig inte ut över hela byggprocessen, och är mest utvecklad i projekteringsskedet. Processen tillämpas fram till övergången mellan de olika skedena, och beror på bristfälliga kravställningar och samarbeten mellan aktörer och beställare. En lösning är att öka BIM-kunskapen och utveckla en gemensam plattform för alla aktörer i alla skeden, där kravet på BIM ska vara en självklarhet i projekten. Detta genom en framtagen implementeringsmodell anpassad efter de svar och önskemål som förekommit i studien. / Most production sectors in Sweden have had a positive technical development with digitized operations, and thus more efficient processes. The construction industry is the industry that has taken much longer to implement digitized working methods and methods, and is usually described as a conservative industry. However, this development has accelerated in recent years, and BIM (Buliding Information Modeling) has become increasingly known in the construction industry. The purpose of the work was to investigate how much BIM is actually used in the construction industry, and what the prevailing reasons are why it is not used by all actors. The method used in the study consists of a preliminary study in the form of a survey, where different actors have described how BIM is applied in their operations and what the real problems are for the development of BIM. Based on questionnaire responses, a deeper study has been conducted in the form of interviews by different actors. The result shows that it is rather ignorance, user friendliness and inadequate collaboration that counteract the development of the BIM process. To get rid of the conservative, these factors need to be addressed if more efficient processes are to be supplied to the industry.The conclusion about why BIM is not used is deducted from the results above. The process is used to a certain extent, but not to the extent that it is theoretically intended. It does not extend throughout the entire construction process, and is most developed in the design phase. The process is applied to the transition between the different stages, and is due to insufficient demands and cooperation between actors and developer. One solution is to increase BIM knowledge and develop a common platform for all actors at all stages, where the requirement for BIM should be a matter of course in the projects. This through an implemented implementation-model adapted to the responses and wishes that have been found in the study.