UTILIZAÇÃO DO BIM E DA RA NA AEC: UMA
REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA
Use of BIM and AR in AEC: a systematic literature review
Michele Natsumi Sato
Universidade Tecnológica Federal do PR | Londrina, PR | satonatsumi@hotmail.com
Sergio Scheer
Universidade Federal do Paraná | Curitiba, PR | scheer@ufpr.com
RESUMO
O objetivo deste artigo é identificar, analisar e classificar através da Revisão Sistemática da Literatura (RSL) artigos
científicos, em inglês e português brasileiro, relacionados a integração do Building Information Modeling (BIM) e
Realidade Aumentada (RA) com aplicação na Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC). Os resultados mostraram
que desde 2010 tem crescido o interesse dos pesquisadores por esse tema no mundo. Os EUA lideram em relação a
quantidade de publicações de artigos em inglês, e a maior parte dos trabalhos em inglês focaram na questão da
visualização do projeto BIM através de RA. No Brasil, os primeiros registros são de 2013; a Unicamp tem liderado em
quantidade de publicações, sendo que, as pesquisas nacionais focam mais no desenvolvimento e experimentação de
aplicativos que integram BIM e RA. Através deste estudo pode-se perceber que as pesquisas relacionadas ao tema
começaram tarde, mas têm crescido nos últimos tempos e ainda há muitas oportunidades de pesquisas com enfoque
nesse tema.
Keywords: Modelagem da Informação da Construção; Realidade Aumentada; BIM; AR; AEC.
ABSTRACT
The objective of this article is to identify, analyze and classify through Systematic Literature Review (SLR), studies, in English and
Brazilian Portuguese, on the integration of Building Information Modeling (BIM) and Augmented Reality (AR) applied to Architecture,
Engineering and Construction (AEC). The results showed that the interest of researchers all around the world on this subject has grown
since 2010. The USA produced the largest number of publications in English, and most of the works in English focused on the issue of
visualization of BIM project through AR. In Brazil, the first work found in the review was published in 2013; University of Campinas
produced the majority of works in Brazilian Portuguese, and national researches were more interested in development and
experimentation of applications that integrate BIM and AR. Through this study, we can notice that the researches on the subject have
started late, but they have increased in recent times and there are still many opportunities to explore this subject.
Keywords: Building Information Modeling; Augmented Reality; BIM; AR; AEC.
1 INTRODUÇÃO
Os profissionais da Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) costumavam usar prancheta, lápis e papel
para desenhar seus projetos de arquitetura, elétrica e hidráulica, entre outros. Esse processo foi substituído
pelos aplicativos de desenho e projeto do tipo Computer-Aided Design (CAD) que por sua vez pode ser
substituído por aplicativos de modelagem Building Information Modeling (BIM), ou em português,
Modelagem da Informação da Construção.
No BIM, enquanto o profissional modela seu projeto em 3D, são agregadas informações ao objeto. O
software entende que está sendo modelado uma parede, piso, telhado, etc. Informações como por exemplo
o custo, o tempo e o material utilizado podem ser incluídos em cada elemento do projeto, e no final da
modelagem é possível extrair em questão de segundos o orçamento, o quantitativo dos materiais, a
estimativa da duração da obra etc. Além disso, se algum elemento é alterado no projeto, é modificado
simultaneamente como por exemplo nas plantas, cortes e vista 3D. “Com a tecnologia BIM, um modelo
virtual preciso de uma edificação é construído de forma digital. Quando completo, o modelo gerado
computacionalmente contém a geometria exata e os dados relevantes, necessários para a realização da
construção” (Eastman et al, 2014, p.1). O BIM é uma simulação inteligente da construção.
SATO, M. N.; SCHEER, S. Utilização do BIM e da RA na AEC: uma revisão sistemática da literatura. In: SIMPÓSIO
BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO, 2., 2019, Campinas, SP.
Anais[...] Porto Alegre: ANTAC, 2019. Disponível em:
https://antaceventos.net.br/index.php/sbtic/sbtic2019/paper/view/99
Uma outra inovação tecnológica é a realidade aumentada (RA), que segundo Kirner e Siscoutto (2007)
permite “a sobreposição de objetos e ambientes virtuais com o ambiente físico, através de algum
dispositivo tecnológico”. Segundo Kirner e Zorzal (2005) “o usuário, utilizando as mãos, consegue
manipular os objetos reais e virtuais do cenário misturado, sem a necessidade de equipamentos especiais”.
E não há limites para as aplicações da RA. Em jogos é possível projetar os personagens do jogo ao mundo
real, por exemplo, no Pokémon Go o jogador visualiza através do celular um Pokémon na rua e consegue
lançar virtualmente uma bola para capturá-lo e também ver batalhas com outros Pokémons. Na medicina, o
cirurgião pode fazer uma cirurgia guiada pela realidade aumentada, e isso traz mais segurança e redução
do tempo de procedimento. Na decoração, o cliente pode visualizar o móvel no cômodo antes de comprar o
objeto na loja. Na construção civil, um empreendimento pode ser projetado em 3D na frente de um possível
comprador e causar uma boa impressão; há aplicativos no celular que só de apontar o aparelho ao objeto
como janelas e portas podem tirar suas medidas dispensando a fita métrica; e pode ser usado para o
treinamento dos colaboradores da obra. Conclui-se, portanto, que a RA tem infinitas possibilidades de uso
e a tendência é que ela faça cada vez mais parte do nosso dia-a-dia.
O BIM e a RA podem se integrar e há várias pesquisas relacionadas a esta temática. Esse artigo tem como
objetivo identificar, analisar e classificar, por meio da Revisão Sistemática da Literatura (RSL), artigos
científicos publicados até dezembro de 2018, que envolvem essas duas tecnologias nas áreas da AEC.
2 METODOLOGIA
A metodologia de pesquisa adotada para esse artigo foi a Revisão Sistemática da Literatura (RSL).
Segundo Dresch, Lacerda e Antunes Júnior (2015 apud MACHADO; RUSCHEL, 2018), “é um mecanismo
para identificar, avaliar e interpretar toda pesquisa relevante e disponível relativa a uma determinada
questão, tópico ou fenômeno de interesse específico”.
No início do processo da RSL deve ser identificada uma pergunta clara a que a revisão busca responder
(SAMPAIO; MANCINI, 2007). A questão deste estudo é: como a tecnologia BIM e a realidade aumentada
podem ser utilizadas na AEC. E definida a questão, deve-se escolher os termos de busca, a estratégia de
busca e a base de dados, visando incluir todos os artigos que tenham relevância para a pesquisa
(SAMPAIO; MANCINI, 2007). Foram escolhidos os termos de busca: “building information modeling”,
“modelagem da informação da construção” “BIM”, “augmented reality” e “realidade aumentada”. Foram
escolhidas as bases de dados Science Direct e Scopus, e de forma complementar o portal de Periódicos da
CAPES e o Google Acadêmico. Na busca foram levadas em consideração as publicações feitas em inglês
e português (BR), até dezembro de 2018.
Foram aplicados filtros de exclusão nas publicações coletadas nas pesquisas. Na primeira filtragem foram
eliminados os trabalhos repetidos. Na segunda filtragem foram eliminados aqueles que não possuíam os
termos de busca no título, resumo ou nas palavras-chave da publicação, mas aqueles que tinham os
nomes de softwares relacionados a BIM e a RA foram considerados. Na terceira filtragem, foram
analisados os resumos dos trabalhos, e aqueles que não eram relacionados a AEC ou trabalhos com
abordagens fora do contexto aplicados a BIM e a realidade aumentada, foram eliminados. E na quarta
filtragem, foram eliminados os que não eram artigos de periódicos acadêmicos ou trabalhos de
conferências.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após a pesquisa dos termos de busca nos locais especificados na metodologia e passar pelo processo de
filtragem, resultou uma amostra final de 115 publicações, sendo 109 artigos em inglês e 6 artigos em
português. No Quadro 1 são apresentadas as quantidades de publicações coletadas nas pesquisas e a
amostra resultante em cada filtragem.
2
Quadro 1 - Resultado das pesquisas e aplicação dos critérios de inclusão/exclusão
Resultado
Science
direct
Scopus
Periódicos CAPES
Google
acadêmico
5
145
19
230
Total de publicações
399
1a. Filtragem
372
2a. Filtragem
165
3a. Filtragem
130
4a. Filtragem
115
Fonte: Elaborado pela autora.
3.1 Artigos internacionais
Pode-se observar a evolução temporal da quantidade de produções científicas a partir do gráfico da Figura
1. Segundo os resultados, deu-se início à pesquisa em relação à integração de BIM com RA na AEC em
2008. Pode-se considerar isso tardio levando em consideração que BIM surgiu na década de 70 e RA na
década de 60.
Em relação ao crescimento, houve um salto entre 2010 e 2011. Um possível motivo para esse fato pode ser
a influência de grande divulgação da RA com os lançamentos de jogos e softwares que utilizam essa
tecnologia como Layar (2009), FLARToolKit (2009) e Nintendo 3DS (2011). Outro salto foi entre 2017 e
2018 que pode ser justificado pelo lançamento do Pokémon Go (2016), Hololens da Microsoft (2016),
Oculus Rift do Facebook (2016), vários jogos para o PS4 e Xbox. Por fim, em 2018 foi o ano com mais
publicações, com 25 artigos, e desde 2010 tem aumentado significativamente o interesse de pesquisadores
na integração de BIM e RA, e a tendência é que os números aumentem conforme as tecnologias fiquem
mais conhecidas e os profissionais compreendam seus potenciais benefícios para as diversas etapas do
ciclo de vida da edificação.
Figura 1 - Artigos por ano de publicação
30
25
25
20
17
15
14
13
9
10
12
10
7
5
1
0
1
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Fonte: Elaborado pela autora.
3
2016
2017
2018
No gráfico da Figura 2 é apresentada a quantidade de publicações por países das instituições ou centros
de pesquisas que foram responsáveis pelo trabalho. Alguns artigos foram elaborados em parceria com
outros países.
Figura 2 - Publicações por país de pesquisa
EUA
26
Itália
10
Coréia
7
Austrália
6
Reino Unido
6
Taiwan
6
Alemanha
5
Canadá
4
Índia
4
Austrália/ Coréia
3
China
3
Eslovênia
3
Portugal
3
Alemanha/ França
2
Brasil
2
Coréia/ EUA
2
Alemanha/ Bulgária/ Espanha/ Países Baixos
1
Alemanha/ Coréia/ EUA
1
Austrália/ China
1
Austrália/ Coréia/ China
1
Austrália/ Taiwan
1
Áustria
1
Áustria/ China
1
Cazaquistão/ EUA
1
Egito
1
Egito/ Reino Unido
1
Eslováquia/ Espanha
1
Finlândia
1
Itália/ Polônia
1
Japão
1
Malásia/ Reino Unido
1
Polônia
1
República Checa
1
Fonte: Elaborado pela autora.
Levando-se em conta as publicações feitas em parceria, o país que mais fez pesquisas relacionadas com o
tema foram os EUA. Esse resultado parece ser coerente pelo fato de eles terem as maiores empresas de
softwares do mundo, e não se pode ignorar que o Vale do Silício está nos EUA. Vale também destacar que
algumas das principais desenvolvedoras de softwares BIM como a Autodesk, Bentley e a Trimble são
americanas. Outro ponto que chama a atenção é que os países europeus são bastante atuantes; se as
produções fossem agrupadas por continentes, a Europa ficaria em primeiro lugar.
4
Além de classificar os dados por ano de publicação e o país que fez a pesquisa, foi feita uma terceira
classificação, em que se identificou o foco da pesquisa (Figura 3).
Figura 3 - Aplicação do BIM+RA por publicações
Visualização
25
Gestão de facilidades
19
Experimento com aplicativos que integram BIM e RA
10
Preservação digital do patrimônio histórico
8
Auxílio no ensino da AEC
7
Gestão da qualidade
6
Ambiente colaborativo
5
Auxílio no processo de montagem
3
Planejamento do layout do canteiro de obra
3
Treinamento do operador
3
Construção enxuta
2
Desconstrução/ reconstrução/ sustentabilidade
2
Monitoramento do cronograma da obra
2
Revisão da literatura sobre BIM e RA
2
Teleoperação
2
Avaliação pós-ocupação
1
Comunicação da informação do retrabalho
1
Consumo de energia
1
Interoperabilidade
1
Monitoramento da pegada do carbono
1
Monitoramento do custo da obra
1
Projeto de construção
1
Realidade aumentada tangível
1
Segurança no trabalho
1
Tradução do BIM para realidade aumentada móvel
1
Fonte: Elaborado pela autora.
Verifica-se que os trabalhos têm focado mais na visualização, gestão de facilidades, experimentação com
aplicativos que integram BIM e RA e preservação digital do patrimônio histórico.
Faz-se necessário mais estudos para o desenvolvimento e experimentos dos aplicativos já que softwares
que integram BIM e RA ainda são limitados. Segundo Cuperschmid et al. (2012), RA na AEC está em
constante melhoria e necessita de mais informações técnicas já que “para desenvolver tais aplicativos é
necessário conhecimento tanto de programação quanto de modelagem”.
Gestão de facilidades ou Facilities management, de forma geral, procura otimizar as atividades de
operação e manutenção de uma edificação para diminuir os custos. Segundo Moreira e Ruschel (2015), o
interesse do uso de BIM na gestão de facilidades é crescente porque “possibilita incorporar dados
consistentes desde as fases de concepção e execução até a fase de operação e manutenção da
edificação, obtendo economia e redução de custos”.
Em relação à preservação digital do patrimônio histórico, qualquer construção tem um tempo limitado e a
utilização conjunta de BIM e RA é uma alternativa de se “eternizar” a memória da obra. Segundo Canuto et
al (2016), é possível “oferecer ao usuário a experiência de vivenciar o espaço de edificações que se
encontrem parcial ou totalmente destruídas”. Uma particularidade notada é que dos 8 artigos relacionados
ao assunto, 6 artigos foram publicados por instituições da Itália.
5
Por fim, a visualização e interação com o projeto BIM através da realidade aumentada pode ser aplicada
em qualquer etapa da construção e faz com que tantos os profissionais como leigos possam compreender
todo o projeto, e isso torna a pesquisa focada em visualização por si só atrativa.
3.2 Artigos nacionais
Foram observados seis artigos em português. Embora uma grande quantidade de trabalhos nacionais
relevantes ao tema de interesse tenham sido encontrados na revisão, uma grande parte destes trabalhos
foram filtrados por não serem trabalhos divulgados em periódicos ou em conferências (como teses e
dissertações). No Quadro 2 é apresentado as publicações classificadas por ano, universidade que elaborou
o projeto e foco de pesquisa.
Quadro 2 - Publicações em português (BR) classificado por ano, universidade e foco de pesquisa
Nome do artigo
Ano
Universidade
Foco
Refs.
Desenvolvimento de aplicativo de realidade aumentada para
uso em projeto participativo de áreas de lazer
2016
Unicamp
Desenvolvimento de
aplicativo para RA
Cuperschmid et
al. (2016)
Desenvolvimento de modelos 3D para utilização no aplicativo
de realidade aumentada equipar!
2013
Unicamp
Desenvolvimento de
projeto BIM para RA
Cuperschmid e
Ruschel (2013)
Expressão gráfica através da realidade aumentada e BIM: uma
experiência de visualização
2013
UFBA
Visualização
Moreira (2013)
Realidade aumentada como auxílio à montagem de parede em
wood-frame
2015
USP
Auxílio no processo de
montagem
Cuperschmid et
al. (2015)
Realidade aumentada: tecnologias inovadoras para o ensino
em engenharia e arquitetura
2015
UFPR
Experimento com
aplicativos que
integram BIM e RA
Ishida et al.
(2015)
Tecnologias digitais e preservação do patrimônio arquitetônico:
explorando alternativas
2016
UFRJ
Preservação digital do
patrimônio histórico
Canuto et al.
(2016)
Fonte: Elaborado pela autora.
Pode-se observar pelo quadro que os primeiros registros são de 2013. Segundo esta amostra a Unicamp é
a universidade que mais tem pesquisado sobre o assunto com dois artigos, e as pesquisas têm focado
mais no desenvolvimento de aplicativos que integram BIM e RA. A pouca produção de artigos pode ser
justificada pelo fato de BIM ainda não estar tão difundido pelo Brasil, e ainda menos explorada a
possibilidade de integração de BIM e RA.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A RSL permitiu classificar e analisar uma grande quantidade de artigos relacionados a pesquisas que
integram BIM e RA de forma sistemática e objetiva, e através dessa metodologia foi possível mostrar a
evolução temporal, os países que mais se aplicam nessa integração e o foco das pesquisas.
Os resultados mostram que a pesquisa sobre o tema começou de forma tardia, mas que seu interesse tem
crescido desde 2010 e tende a continuar a crescer. Mostraram que os EUA estão liderando em quantidade
de pesquisas. Finalmente, a aplicação de BIM+RA pode ser utilizada em qualquer processo da AEC.
Conclui-se que há muitas oportunidades de pesquisa com enfoque nesse tema, por exemplo: o
desenvolvimento de aplicativos de realidade aumentada para AEC; modificação do projeto e interação com
o modelo 3D através do toque; treinamento dos colaboradores etc. E sugere-se como um trabalho futuro,
pesquisar a integração de BIM e a RA com as produções literárias nacionais, além de artigos, incluir teses,
dissertações e monografias etc.
6
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