1-مقدمة:

في ظل التطور التكنولوجي المتسارع، أصبحت الحاجة إلى أدوات حديثة تُسهم في تحسين جودة المشاريع الهندسية وتخفيض التكاليف وزيادة الكفاءة أمرًا ضروريًا. ومن بين هذه الأدوات، برزت نمذجة معلومات البناء أو ما يعرف بـ Building Information  Modeling (BIM)  كأحد أهم الابتكارات التي غيّرت طريقة تخطيط وتصميم وتنفيذ وصيانة المباني والمنشآت.

فهي تقنية شاملة لانشاء وإدارة بيانات المشروع داخل نموذج ذكي، وتعتبر الأساس للتحول الرقمي في صناعة الهندسة المعمارية والبناء

و إذا قمنا بتحليل إختصار البيوم( BIM) (Building Information  Modeling):

Building : وتعني كل أنواع المباني كالمدارس والمنازل و المصانع ﻭالبيوت والأبراج، ويشمل ذلك أيضا الطرق والجسور و غيرها من مختلف المنشآت. ﻛﻣﺎ تتضمن هذه ﺍﻟﻛﻠﻣﺔ ﻣﻌﻧﻰ ﻛﻠﻣﺔ البناء ﻧﻔﺳﻬﺎ وليس اﻟﻣﺑﻧﻰ القائم بذاته فحسب .

 Information : ﻭﺗﻌﻧﻲ توافر معلومات ﻭﺑﻳﺎﻧﺎت ﺧﺎﺻﺔ بنوع اﻟﻣﺑﻧﻰ ﻭﺟﻣﻳﻊ ﻋﻧﺎﺻره اﻟمكونة ﻟﻪ. ﻓﻠكل ﻋﻧصر ﻣﻌﻠﻭﻣﺎﺗﻪ ﺍﻟﺧﺎﺻﺔ ﺍﻟﺗﻲ نستطيع ﺑرﻣﺟﺗﻬﺎ ﻟﺗﻌﺭﻳﻔﻪ بكينونته في هذه البرامج والتعرف ﻋﻠﻳﻪ ﻣﻥ ﺧﻼﻟﻬﺎ.

   Modeling : ﻭﺗﻌﻧﻲ نموذج مرئي للمعلومات المرفقة وتوصيف ﺣﻲ ﻟﺧﺻﺎئص العناصر.

2-لمحة تاريخية:

بدأ مفهوم البيم بالظهور عام 1962 من خلال العالم الأميركي Douglas C. Englebart حيث بحث في إيجاد علاقة تفاعلية بين الإنسان والحاسب ، وأبرز من تكلم عن البيم العالم Charles Eastman في كتابه BIM handbook ومقالته The use of computers instead of drawings in building design  التي نشرت عام 1975

وفي عام 1977 عمل Charles Eastman على مشروع ( ﻟﻐﺔ ﺭﺳﻣﻳﺔ ﻟﻠﺗﺻﻣﻳﻡ ﺍﻟﻣﺗﻔﺎﻋﻝ ) GLIDE، وفي عام 1992 تم توثيق مصطلح BIM على يد العالمVan Nederveen G. A. and Tolman F في كتابه Modelling multiple views on buildings [1]

ﻭﺭﻏﻡ ﺃﻥ ﺍﻟﻧﻅﺭﻳﺔ ﻗﺩﻳﻣﺔ ﻟﻛﻥ ﻟﻡ ﺗﻛﻥ ﺃﺟﻬﺯﺓ ﺍﻟﺣﺎﺳﺏ ﻗﻭﻳﺔ ﺑﻣﺎ ﻓﻳﻪ ﺍﻟﻛﻔﺎﻳﺔ، ﻭﻟﻡ ﻳﻛﻥ ﺑﺈﻣﻛﺎﻧﻬﺎ ﻣﻌﺎﻟﺟﺔ ﻫﺫﺍ ﺍﻟﻛﻡ ﻣﻥ ﺍﻟﺑﻳﺎﻧﺎﺕ، ﻭﻋﻧﺩﻣﺎ ﺗﻁﻭﺭﺕ ﻫﺫﻩ ﺍﻷﺟﻬﺯﺓ ﺣﺩﺛﺕ ﻧﻘﻠﺔ ﻛﺑﻳﺭﺓ ﻓﻲ ﺗﻭﻓﻳﺭ ﺍﻟﺗﻛﻠﻔﺔ، ﻣﺛﻝ ﺗﻛﻠﻔﺔ ﺍﻟﺗﻌﺩﻳﻝ، ﻭﺗﻘﻠﻳﺹ ﺍﻟﺟﺩﻭﻝ ﺍﻟﺯﻣﻧﻲ ﻋﻥ ﻁﺭﻳﻖ ﺣﻝ ﻣﺷﺎﻛﻝ ﺍﻟﺗﻌﺎﺭﺿﺎﺕ ﻣﺳﺑﻘﺎ ﻗﺑﻝ ﺍﻟﺑﺩء ﺍﻟﻔﻌﻠﻲ ﻟﻠﺗﻧﻔﻳﺫ.[1]

ويظهر الشكل (1) تطور أساسيات تجهيز الرسومات من الرسم اليدوي وصولاً إلى بيم

الشكل(1) تطور أساسيات تجهيز الرسومات من الرسم اليدوي وصولاً إلى الBIM

3-تعريف تقنية BIM:

هي عملية إنشاء وإدارة نماذج رقمية ذكية لمشاريع البناء والبنية التحتية طوال دورة حياتها الكاملة (من التصميم والإنشاء إلى التشغيل والصيانة). وهي ليست مجرد نماذج ثلاثية الأبعاد (3D)، بل نظام متكامل يعتمد على قواعد بيانات مشتركة تدمج:

1. البيانات الهندسية ( الأبعاد، المواد، العلاقات بين العناصر)
2. البيانات الوظيفية (الخصائص الفنية، تكاليف التشييد، الجداول الزمنية).
3. بيانات التشغيل والصيانة (دليل المستخدم، تواريخ الضمان، قطع الغيار).

الشكل (2) استخدامات تقنية نمذجة معلومات البناء (BIM)

ويتكون فريق العمل ﻓﻲ ﺍﻟﻣﺷﺎﺭﻳﻊ ﺍﻟﺗﻲ ﺗﻌﺗﻣﺩ ﻋﻠﻰ ﺗﻘﻧﻳﺔ Bim  ﻋﻠﻰ ﺍﻷﻗﻝ ﻣﻥ:

 1.BIM Manager   مدير  الBim

 2.Coordinators  فريق التنسيق 

3.Modelers الرسامين أو المنمذجين [2]

4-أهمية تقنية (BIM):

تعتبر تقنية BIM ذات أهمية استثنائية في صناعة البناء والتشييد والهندسة الحديثة لعدة أسباب جوهرية تجعلها تحولاً رقمياً لا غنى عنه:

1. القضاء على الأخطاء: تسمح بمحاكاة المشروع رقمياً قبل التنفيذ الفعلي مما يكشف التصادمات بين التخصصات (كهرباء، ميكانيكا، إنشاءات) بنسبة تصل إلى (90%) قبل وصولها لموقع البناء.
2. توفير الوقت والمال: يقلل الهدر المالي في المشاريع بنسبة (20-30%) عبر دقة تقدير الكميات وتحسين جدولة الإنشاء (4D BIM) وتحليل التكاليف في الوقت الفعلي (5D BIM).
3. تعزيز التعاون بين الفرق: توفر منصة موحدة تدمج جميع الأطراف ( المصممين، المقاولين، المالكين) على نموذج واحد محدث. وتقلل الفجوة التواصلية بين التخصصات مما يمنع الأخطاء الناتجة عن سوء التنسيق.
4. إدارة دورة الحياة الكاملة للمبنى(7D BIM). تستخدم في صيانة المبنى، إدارة الطاقة (6D BIM) والتخطيط للتجديدات المستقبلية.
5. تحسين الجودة والامتثال للمعايير: تضمن مطابقة التصميم للمواصفات واللوائح (مثل كود البناء أو معايير الاستدامة)، وتتيح محاكاة أداء المبنى تحت ظروف مختلفة (زلازل، حركة مرور، استهلاك طاقة).\
6. تمكين البناء المستدام: تحلل كفاءة الطاقة (6DBIM) وتأثير المواد على البيئة، مما يدعم شهادات (LEED) أو (BREEAM).
7. دعم اتخاذ القرار المبنى على البيانات: توفر تقارير تلقائية عن  التكاليف المتوقعة، الجدول الزمني، البصمة الكربونية، يسمح للمدراء باختيار الحل الأمثل بناء على معطيات دقيقة

5-البرامج الداعمة لـ BIM

 5-1- Revit: هو البرنامج الأكثر شيوعاً في مجال BIM، يوفر حلولاً شاملة للعمارة والهندسة الإنشائية والكهروميكانيكية (MEP) والإنشاء. يعمل البرنامج بطريقة تفكير المعماريين ويبسط عملية التصميم من خلال استخدام نموذج ثلاثي الأبعاد مركزي، حيث أن التغييرات في منظور واحد تنعكس على جميع المناظر والمخططات القابلة للطباعة ويتميز:

1. بوجود أدوات للرسم والجدولة والمشاركة والتعليق والتصور تساعد المعماريين والمهندسين والمقاولين على التعاون بشكل أكثر فعالية.
2. Revit2025يحتوي على تحسينات لأدوات الموقع، وميزات جديدة للحديد المسلح، ودعم أكبر لسير العمل مع البيانات المفتوحة، وميزات جديدة للاستدامة
3. Revit2024يتميز بتحسينات كبيرة في أدوات الموقع حيث تم استبدال Toposurfaces بـ Toposolid.
4. دعم شامل لجميع تخصصات البناء في بيئة متكاملة.

ويمكن استخدامه في المجالات التالية:

1. التصميم المعماري والداخلي
2. الهندسة الإنشائية والمدنية
3. أنظمة MEP الميكانيكية والكهربائية والسباكة.
4. تنسيق المشاريع وإدارة البناء

 5-2-Tekla Structure: بينما Revit سهل الاستخدام، فإن قدرات التفصيل الإنشائي في Revit ليست متقدمة مثل البرامج المتخصصة مثل Tekla Structures، مما يحد من استخدامه للتصنيع المفصل. Tekla Structures 2024 يتيح العمل والتعاون بكفاءة أكبر من أي وقت مضى مع تجربة سهلة ومُوجهة ذاتياً. ويتميز هذا البرنامج:

1. تخصص عالي في الهندسة الإنشائية والمعدنية.
2. دقة عالية في التفاصيل الإنشائية.
3. قدرات متقدمة في التصنيع والتجميع.
4. إمكانية استيراد ملفات Navisworks (.nwd) كنماذج مرجعية (في الإصدارات 2019 وما بعدها).

ويختص هذا البرنامج في التطبيقات التالية:

• تصميم الهياكل المعدنية والخرسانية
• التفصيل الدقيق للعناصر الإنشائية
• إنتاج رسومات التصنيع والتجميع
• تحليل الكميات والتكاليف الإنشائية.

 5-3-Graphisoft ArchiCAD : وهو أحد أقدم برامج BIM في السوق، يتميز بسهولة الاستخدام وقوة التصميم المعماري، وهو خيار مفضل للمعماريين الذين يركزون على الإبداع والتصميم. ويتميز:

• واجهة مستخدم سهلة ومرنة.
• قدرات تصميم معماري استثنائية.
• أدوات تصور وعرض متقدمة.
• دعم قوي للتصميم المعماري الإبداعي.

ويمكن استخدامه في التطبيقات التالية:

• التصميم المعماري والتخطيط العمراني
• التصميم الداخلي والديكور
• التصور المعماري والعروض التقديمية
• مشاريع الترميم والتطوير

 5-4-Navisworks منصة التنسيق والمراجعة الشاملة: يعتبر Navisworks أحد أهم الأدوات في مجال AEC )العمارة والهندسة والإنشاء) للمهندسين المعماريين والمدنيين، وهو متخصص في تجميع ومراجعة وتنسيق النماذج من مصادر متعددة,وتتمييز هذه المنصة:

• تجميع نماذج من برامج مختلفة في بيئة واحدة.
• كشف التعارضات والتداخلات بدقة عالية.
• محاكاة البناء والجدولة الزمنية (4D).
• مراجعة النماذج بدون الحاجة للبرامج الأصلية.

أما مجالات استخدام هذه المنصة فتتوضح يما يلي:

• Clash Detection: كشف التعارضات بين التخصصات المختلفة.
• D4 Simulation: ربط النماذج بالجداول الزمنية.
• Quantification: حساب الكميات والقياسات.
• Markup and Review: التعليق والمراجعة التعاونية.

 5-5-(ACC(BIM 360: منصة سحابية للتعاون.

 5-6-Allplan Nemetschek Group: برنامج BIM متعدد التخصصات يدعم العمارة والهندسة والبناء ويتكامل مع عملية التصميم والإنشاء في جميع مراحل المشروع. يتميز Allplan بالخصائص التالية:

• حلول BIM متكاملة تربط جميع أطراف المشروع.
• يدعم التصميم المعماري والهندسة الإنشائية والمدنية.
• كفاءة عالية في سير العمل من التصميم إلى البناء.
• دعم قوي للخرسانة مسبقة الصب والهياكل المعدنية

 ويمكن تطبيقه في المجالات التالية:

• العمارة والتصميم الداخلي
• الهندسة الإنشائية والميكانيكية
• الهندسة المدنية وهندسة الجسور
• برمجيات CAD ثلاثية الأبعاد للهندسة الإنشائية والمدنية والخرسانة مسبقة الصب

 5-7-Plannerlyمنصة إدارة BIM: منصة تبسط إدارة BIM من خلال توحيد معايير BIM وتخطيط تنفيذ BIM وإدارة مهام BIM والتحقق من الامتثال لمعايير ISO 19650.وتمتاز:

• منصة سحابية للمعماريين والمهندسين والمقاولين والمالكين لتحسين التعاون والتواصل في مشاريع BIM.
• تبسيط تخطيط تنفيذ BIM وإدارة BIM والامتثال.
• تكامل مع Autodesk BIM 360 يبسط تخطيط BIM وإدارته والامتثال.
• جداول BIM التي تبنيها الفرق وتديرها معاً لتوفير 53% أقل من مشاكل التنسيق.

ويمكن تطبيق هذه المنصة في:

• إدارة خطط تنفيذ BIM (BEP)
• التحقق من الامتثال لمعايير ISO 19650
• إدارة المهام والجداول الزمنية
• وحدة التوقيع الإلكتروني المتكاملة لتبسيط عملية التعاقد
• تقارير الامتثال والتدقيق

5-8-BIMcollab منصة التعاون والتنسيق: تقدم BIMcollab منصات لتنسيق BIM وفحص النماذج وإدارة المشاكل والقياسات وإدارة الوثائق والأصول ,وتمتاز:

• إدارة المشاكل والتعارضات بشكل تعاوني.
• فحص جودة النماذج تلقائياً.
• تنسيق متعدد التخصصات.
• إدارة الوثائق والمراجعات.
• تتبع التقدم وحالة المشاكل.
• المكونات الأساسية لنظام BIM:

 يتكون من مجموعة من الأبعاد منها أبعاد أساسية ومنها الأبعاد الإضافية.

4-1-الأبعاد الاساسية:

1-النموذج ثنائي الأبعاد(2D)كتمثيل التصميم في الرسومات ثنائية الأبعاد.

2-النموذج ثلاثي الأبعاد (3D): يمثل الشكل الهندسي للمبنى.

3-المعلومات البيانية (Data): تتضمن خصائص المواد، الكميات، المواصفات الفنية، التكلفة، والجداول الزمنية.

4- 4D (بعد الزمن) الجدول الزمني للمشروع.

5-) 5Dبعد التكلفة (تحليل التكلفة الكلية وذلك لتحديد الميزانية في الوقت الفعلي وحساب الكميات.

4-2-الأبعاد الاضافية:

6D: (بعد الاستدامة) تحليل الكفاءة .[3]

7: Dبعد إدارة الصيانة والتشغيل بعد الانتهاء من البناء.

8D: الصحة والسلامة وتخفيف المخاطر.

9D: الحد من الهدر، وتحسين سير العمل.

10D: البناء النموذجي/ القابل للتجزئة والتصنيع خارج الموقع.

6-مراحل تطور نمذجة معلومات :BIM

1-المرحلة الأولى: الرسم اليدوي.

2-المرحلة الثانية : الرسم ثنائي الأبعاد (2D CAD) والتصميم ثلاثي الأبعاد (3D CAD)

3-المرحلة الثالثة: البناء الافتراضي (Virtual Building).

4-المرحلة الرابعة:  ظهور مفهوم BIM الحقيقي.

5-المرحلة الخامسة : دمج الأبعاد الإضافية 4D و5D و6D

6-المرحلة السادسة: BIM السحابي والتعاون اللحظي.

7-المرحلة السابعة:  الذكاء الاصطناعي والـ Digital Twin.

7-مميزات تقنية :BIM

1-توفير الوقت والتكاليف: تقليل وقت التصميم من خلال الأتمتة، وتقليل تكاليف إعادة العمل، كما يعمل على تحسين دقة التقديرات المالية، وتسريع عمليات الموافقة والتراخي.

2-زيادة الكفاءة: النماذج المفصلة تسمح بفهم أفضل للمشروع وتحسين جودة القرارات التصميمية والتنفيذية

3-تواصل أفضل (بيئة تعاونية): تقنية BIM تخلق بيئة تعاونية متكاملة حيث يمكن لجميع أطراف المشروع من المعماريين والمهندسين إلى المقاولين والمالكين – العمل على نفس النموذج بشكل متزامن، مما يقلل من سوء الفهم والأخطاء.

4-المزيد من الاستدامة. تساعد في تحليل الأداء البيئي وتحسين كفاءة الطاقة والاستدامة.

5-المحاكاة للواقع.

6-تفادي أضرار الكوارث.

7-تسارع إنجاز المشروع.[4]

8-تحديات تطبيق :BIM

• التكلفة الأولية: استثمار في البرامج والأجهزة، وتكاليف التدريب والتأهيل، تكلفة تطوير العمليات الجديد.
• مقاومة التغيير: تردد الموظفين في تبني التقنيات الجديدة، الحاجة لتغيير العمليات المؤسسية، والتحدي في تغيير الثقافة المؤسسية
• التحديات التقنية: الحاجة لمهارات تقنية متخصصة، وتعقيد البرامج والأنظمة، مشاكل التوافق بين البرامج المختلفة.
• التحديات القانونية والتنظيمية: غياب المعايير الموحدة في بعض المناطق، قضايا الملكية الفكرية، مسؤوليات الأطراف المختلفة. ويمكن تعبير عن هذه التحديات وفق الشكل التالي:

9-التطبيقات العملية لتقنية BIM [4]

• في مجال العمارة: تصميم المباني السكنية والتجارية، تطوير المفاهيم المعمارية، إنشاء المخططات التنفيذية، تصور المشاريع للعملاء.
• في مجال الهندسة الإنشائية: تصميم الهياكل الإنشائية، تحليل الأحمال والإجهادات، تحسين استخدام المواد، تنسيق الأنظمة الإنشائية.
• في مجال الهندسة الكهروميكانيكية: تصميم أنظمة التكييف والتهوية، تخطيط الشبكات الكهربائية، تصميم أنظمة السباكة، كشف التعارضات بين الأنظمة.
• في مجال إدارة المشاريع: تخطيط وجدولة الأعمال، إدارة الموارد والمواد، متابعة التقدم والإنجاز، إدارة المخاطر.
• في مجال إدارة المرافق: صيانة المباني، إدارة المساحات، تتبع الأصول، التخطيط للتجديدات.

10- اتجاهات مستقبلية لتقنية :BIM

1. الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي: تطوير خوارزميات ذكية لتحسين التصميم والتنبؤ بالمشاكل قبل حدوثها.
2. الواقع المعزز والافتراضي: دمج تقنيات VR/AR لتحسين التصور والتواصل مع العملاء.
3. الحوسبة السحابية: تسهيل التعاون عن بُعد وتحسين الوصول للبيانات.
4. إنترنت الأشياء (IoT): ربط أجهزة الاستشعار في المباني بنماذج BIM لتحسين الأداء التشغيلي.
5. الطباعة ثلاثية الأبعاد: التكامل مع تقنيات البناء الحديثة.
6. المسح بالليزر: تحسين دقة النماذج من خلال المسح الضوئي.

11– دور BIM في الاستدامة [5]

• تحليل الطاقة: محاكاة استهلاك الطاقة، تحسين كفاءة الأنظمة، تقليل البصمة الكربونية.
• إدارة المواد: تحسين استخدام الموارد، تقليل النفايات، اختيار مواد مستدامة.
• دورة الحياة: تحليل دورة الحياة الكاملة، تخطيط الصيانة المستدامة، تحسين الأداء، طويل الأمد.

12– التوجهات الحديثة في برامج: BIM

• منصات إدارة BIM المتخصصة:

ظهرت حاجة متزايدة لمنصات متخصصة في إدارة BIM مثل Plannerly التي تبسط إدارة BIM من خلال توحيد معايير BIM وتخطيط تنفيذ BIM وإدارة مهام BIM والتحقق من الامتثال لمعايير ISO 19650. هذه المنصات تركز على:

*تبسيط العمليات الإدارية المعقدة.

*ضمان الامتثال للمعايير الدولية.

*تحسين التعاون بين الفرق المختلفة.

*تقليل مشاكل التنسيق بنسبة تصل إلى 53%.

• حلول التعاون السحابية المتقدمة:[7]

تطورت منصات التعاون لتشمل ميزات متقدمة مثل BIMcollab التي تقدم منصات لتنسيق BIM وفحص النماذج وإدارة المشاكل والقياسات وإدارة الوثائق والأصول. هذه الحلول تتميز بـ:

• الفحص التلقائي لجودة النماذج.
• إدارة المشاكل والتعارضات بشكل تعاوني.
• التكامل السلس مع برامج BIM المختلفة.
• تتبع دقيق للتقدم وحالة المشاريع.
• التكامل مع الذكاء الاصطناعي:[8]

أحدث التطورات تشمل دمج مساعد الذكاء الاصطناعي في أدوات مثل ALLPLAN وArchicad، مما يبسط سير العمل ويعزز التعاون ويحفز الإبداع. هذا التكامل يساعد في:

*تسريع عمليات التصميم.

*تحسين الاستدامة.

*تعزيز إبداع المعماريين بدلاً من استبدالهم.

فندق لاليتش كحالة دراسية:[3]

تم استخدام برنامج (Revit) في نمذجة المبنى.

المراجع المستخدمة:

1. E, Krygiel & B. Nies. Green BIM: Successful Sustainable Design with Building Information Modeling. Retrieved from: http://bimarabia.com/os/?p=27073.
2. BIM and Construction Management .(2015) .McCool Dave, و Hardin Brad . Indianapolis, Indiana :John Wiley & Sons, Inc
3. جامعة اللاذقية بحث بعنوان (تكامل أدوات بيم مع الاستدامة) 2018
4. (استخدامات بيم في العمارة الخضراء) كتاب للمؤلفين عمر سليم، مز محمد رياض زكريا العبد 2018
5. ﺍﻟﺗﻬﻭﻳﺔ ﺍﻟﻁﺑﻳﻌﻳﻪ ﻓﻲ ﺍﻟﻣﺑﺎﻧﻲ)    (Al Ajaialy , Retrieved from http://mirathlibya.blogspot.com.eg/2010/09/blog-post 22.html