Os projetos atuais da indústria na construção civil estão cada vez mais complexos, com soluções desenvolvidas a partir do uso de tecnologias de informação e comunicação (1). Dessa forma, ferramentas, materiais e métodos construtivos, passaram por inúmeros aprimoramentos até os dias de hoje.

As questões tecnológicas surgem em função de um determinado problema a ser resolvido e/ou uma determinada necessidade a ser superada, envolvendo tanto conhecimento básico, quanto vivências práticas (2). Com o objetivo de deixar cada vez mais clara a comunicação e o entendimento no canteiro de obras, tecnologias como o Building Information Modeling — BIM e a Realidade Aumentada — RA estão cada vez mais difundidas no universo da construção civil.

Nesse sentido, a integração entre BIM e RA pode funcionar como uma ferramenta confiável para coordenação e comunicação. O modelo BIM permite que os dados extraídos de um projeto se apresentem de forma consistente e integrado para melhor contribuição na RA (3).

Apesar da necessidade da construção civil estar sempre conectada às inovações tecnológicas, a RA ainda caminha a pequenos passos nesse cenário. Isso acontece devido à existência de algumas limitações que são encontradas no canteiro de obras, como por exemplo, o desconhecimento da ferramenta, as limitações de softwares para conseguir executar a RA em campo, o posicionamento impreciso dos objetos virtuais e a paralaxe, que pode ser definida como o efeito pelo qual a posição de um objeto virtual muda, quando visto de diferentes ângulos (4).

Contudo, a RA é uma tecnologia que busca minimizar os riscos de erros na leitura, compreensão e execução de projetos (estrutural, arquitetônico, instalações, entre outros). Para Sebastjan Meza, Ziga Turk e Matevz Dolenc (5), a RA traz o mundo virtual do computador para os usuários e o relaciona de maneira geométrica e visual com o mundo real. Dessa forma, projetos que exigem um alto grau de complexidade na leitura, precisam cada dia mais desse tipo de ferramenta, a fim de facilitar o entendimento na fase de execução, apresentando de forma mais compreensiva e intuitiva para o usuário, a conexão entre o que é virtual e real.

Diante desse cenário, esse estudo tem como objetivo apresentar a aplicabilidade da RA e seus desafios na construção civil.

Metodologia

A revisão sistemática é uma modalidade de pesquisa, que segue protocolos específicos, e que busca entender e dar alguma logicidade a um grande corpus documental, especialmente, verificando o que funciona e o que não funciona num dado contexto (6). Um mapa conceitual seria uma forma indutiva e clara de visualizar, organizar, categorizar e estruturar as áreas de concentração e limitação dos temas da pesquisa.

Fases de uma revisão sistemática da literatura
Elaboração dos autores a partir de “Green lean and the need for Six Sigma“

Dessa forma, para planejamento e prosseguimento do presente estudo, foi desenvolvido um protocolo de pesquisa, apresentando as definições dos objetivos, dos aspectos a serem abordados e das palavras-chave que foram utilizadas para o processo de coleta e análise dos estudos.

Protocolo de pesquisa
Elaboração dos autores, 2021

Após a identificação e definição das palavras-chave no estudo primário, pesquisas na literatura foram realizadas para encontrar documentos de periódicos relevantes acerca da tecnologia da RA, sendo aplicada em modelos BIM. A metodologia, exploratória bibliográfica, utilizada para a realização dessa pesquisa, seguiu as orientações dos Itens de Relatório Preferidos para Revisões Sistemáticas e Meta-Análises — Prisma (7).

Primeiramente, foram realizadas buscas no banco de dados de resumos e citações de artigos para jornais/revistas acadêmicos Scopus, onde no campo de pesquisa “article title”, “abstract” e “keywords”, combinado com o descritor boleano “and”, as palavras-chave foram combinadas entre si para extrair da plataforma, os artigos a serem incluídos na pesquisa.

Como critérios de inclusão, foram utilizados os artigos publicados nos últimos dez anos, e nos idiomas inglês, português e alemão. Entendendo que os artigos publicados em revistas indexadas devem possuir, pelo menos, título, resumo e palavras-chave em inglês, foram utilizadas palavras-chaves em inglês na busca de artigos.

Foram incluídos artigos vinculados a todas as áreas das engenharias, relacionando com a subárea de modelos BIM e modelos geométricos, que tratavam de maneira explicita a ferramenta da RA aplicada a esses modelos. Para critérios de exclusão, os artigos que não abordavam o uso da RA e/ou não apresentavam a ferramenta aplicada em modelos geométricos ou modelos BIM, exclusivamente, no setor da construção civil não foram considerados.

O processo de seleção foi ilustrado por um fluxograma que mostra as etapas de seleção dos artigos. Após aplicação dos filtros e critérios, foram analisados os artigos de forma quantitativa, em relação ao ano e país de publicação, a nacionalidade de cada autor envolvido na publicação, as palavras-chaves mais recorrentes e as áreas de estudo da construção civil que a ferramenta foi aplicada. Posteriormente, foi feita a análise qualitativa examinando: os resultados relativos às contribuições da tecnologia da RA no cenário da construção civil; como a ferramenta está sendo utilizada pelos profissionais da área e os desafios que a tecnologia enfrenta neste cenário.

Resultados

Inicialmente, com a combinação das palavras-chave pré-estabelecidas, foram encontrados 268 artigos, distribuídos nas bases de dados após a triagem. Em seguida, continuando o processo de seleção, foram inseridos os critérios de ano (2011 a 2021) e idioma (português, inglês e alemão), tendo o número de artigos reduzido para 238, logo após, foi feito o filtro dos artigos que pertenciam à área de engenharia, reduzindo o número de artigos para 167.

Posteriormente, a seleção foi feita através da leitura dos títulos (excluídos 97), restando setenta trabalhos. Dando continuidade, foi feita a leitura dos resumos (excluídos 43) e a leitura completa para inclusão dos estudos (excluídos onze). Por fim, com os critérios adotados, foram incluídos dezesseis artigos para análise dessa revisão.

Fluxograma para seleção dos artigos
Elaboração dos autores, 2021

Análise quantitativa

Para realização dessa análise foram investigados cinco parâmetros que caracterizam o estudo desenvolvido: a classificação dos artigos por ano de publicação; a classificação dos artigos por país de publicação; a classificação dos artigos em relação à nacionalidade dos autores; a recorrência das palavras-chave encontradas nos trabalhos incluídos para meta-análise e a divisão dos artigos por categoria na construção civil. Desta forma, foram apresentados por meio de gráficos, os dados encontrados.

Número de publicações por ano
Elaboração dos autores, 2021

É possível constatar que, nos anos de 2018 e 2019 houve um crescimento nas publicações de artigos relacionados ao tema. Destacando-se o ano de 2019 e 2014 como os anos de maior produção, chegando a quadruplicar em relação aos anos de 2013, 2015 e 2020. É importante também destacar os anos de 2016 e 2017 como os anos com o pior índice de publicação, fato que pode estar intimamente ligado ao ápice da crise econômica que a construção civil enfrentou na última década. Apesar disso, nota-se um crescimento no interesse de desenvolver e conhecer ainda mais essa tecnologia por parte da comunidade cientifica.

O gráfico “Número de publicações por país” apresenta dados dos anos de 2011 e 2021. Esses dados reafirmam a preocupação e interesse de cada nação com o tema estudado nesse trabalho.

Número de publicações por país
Elaboração dos autores, 2021

Os Estados Unidos foi a nação com maior número de publicações, representando 25% do total. Em segundo lugar, encontra-se a Coréia do Sul e a Austrália representando, cada país, 18,8% do total. Logo em seguida, a Eslovênia totalizando 12,5%, e depois, os demais países encontrados, com apenas uma publicação cada.

País de origem das instituições que os autores estão vinculados
Elaboração dos autores, 2021

É possível identificar que os Estados Unidos e a Coréia do Sul são os países com maior interesse no desenvolvimento dessa tecnologia, com 23% e 21,3% dos pesquisadores, respectivamente. Esse número corrobora com o gráfico do “Número de publicações por país”, em que mostrou o local da revista publicada.

A figura de palavras-chave com maior recorrência foi gerada pelo software Word Cloud Generator. Os tamanhos das palavras indicam uma maior frequência nos trabalhos. A palavra “Augmented Reality” e “BIM” aparecem em destaque, convergindo para temática do presente estudo, centrado na aplicabilidade da RA no cenário da construção civil. Ao analisar os artigos incluídos para a revisão, verificou-se a existência de pontos de convergência a determinados processos na qual a RA estava sendo utilizada. Diante dessa perspectiva, a figura “Número de artigos por categoria” apresenta a distribuição dos artigos em relação à divisão desses processos em três categorias: gestão de produção, gestão de qualidade e gestão de projetos. Os artigos que utilizaram a RA para auxiliar na medição de produtividade se enquadraram na categoria de gestão de produção, os que usaram para melhorar a visualização e entendimento do que foi projetado se encaixaram na categoria de gestão de projetos, e por fim, os que fizeram o uso da RA para verificar erros de execução foram enquadrados na categoria de gestão de qualidade.

Número de artigos por categoria
Elaboração dos autores, 2021

A figura “Número de artigos por categoria” mostra que a RA foi relacionada com a categoria de gestão de projetos em 50% das publicações, na categoria de gestão de produção em 31,25% das publicações; e na gestão de qualidade em 18,75% das publicações.

Análise qualitativa

A caracterização dos estudos incluídos para análise é apresentada por meio de um quadro (8), descrevendo: os objetivos de cada artigo, os resultados que foram extraídos com a utilização da ferramenta, se foi utilizado algum modelo BIM nos trabalhos e se a tecnologia mostrou-se importante para beneficiar o profissional no canteiro de obras.

Verifica-se que 100% dos trabalhos se propuseram a identificar o uso da RA na construção civil como uma tecnologia com um grande potencial nesse cenário. Constatou-se também que em 62,5% dos estudos, foi dado ênfase na análise da RA junto com o BIM. Tal fato deve-se a grande conexão, interatividade e comunicação que essas duas tecnologias têm entre si, proporcionando ainda mais riqueza de detalhes no canteiro de obras. Além disso, foi apresentada a existência de nove benefícios apontados nos estudos causados pela inclusão da RA na construção civil. A figura “Benefícios da RA” ilustra, quantitativamente, os benefícios da RA avaliados nesses estudos.

Benefícios da RA
Elaboração dos autores, 2021

Na figura “Benefícios da RA”, observa-se o destaque para dois benefícios que apresentaram uma maior quantidade de registros entre os estudos: economia de tempo na detecção de elementos e melhoria na qualidade de visualização e planejamento, correspondendo a 27% (sete registros) e 23% (seis registros), respectivamente, comprovando a facilidade que a tecnologia disponibiliza ao usuário na leitura e interpretação de projetos no canteiro de obras.

O quadro disponibilizado (9) apresenta os desafios enfrentados pela tecnologia da RA na construção civil. Dos dezesseis estudos analisados, a RA se mostrou eficaz em todas as finalidades propostas. Contudo, apesar do resultado satisfatório da tecnologia, alguns desafios foram analisados. Ao todo, foram contabilizadas sete dificuldades mais recorrentes entre os estudos. A figura “Desafios da RA” quantifica os registros desses desafios investigados pelos trabalhos.

Desafios da RA
Elaboração dos autores, 2021

Verifica-se que mais da metade dos desafios registrados pelos estudos correspondem às limitações de hardware e posicionamento impreciso dos objetos virtuais (paralaxe), podendo caracterizar como os principais desafios para que a RA seja utilizada e difundida no setor da construção. Também, verifica-se que a tecnologia RA ainda precisa evoluir, sendo esses desafios identificados, foco de estudos futuros.

Discussão dos resultados

De acordo com a análise quantitativa de artigos publicados nos últimos dez anos, pôde-se observar um aumento das publicações nos últimos quatro anos, demonstrando a relevância e o interesse do meio científico sobre o tema. É importante ressaltar, também, que os Estados Unidos lideram o número de publicações, seguido de Coréia do Sul e Austrália, levando a acreditar, que países considerados atualmente como desenvolvidos, se sobressaem no engajamento ao desenvolvimento da tecnologia. Todavia, nota-se a ausência de países considerados emergentes e grandes potências no cenário da construção civil, como China e Índia.

Além disso, pontos de convergência entre os artigos mostraram que a RA estava associada a diferentes tipos de processos na construção civil, sendo assim, divididas em três categorias: gestão de projetos, gestão de produção e gestão de qualidade. A categoria de gestão de projetos foi a que obteve maior número de artigos enquadrados, levando a crer que a melhoria na visualização de elementos dos projetos em 3D dos modelos em BIM está sendo o foco da comunidade científica da construção civil.

Foi verificado que dos dezesseis artigos selecionado para a revisão, dez artigos fizeram o uso de modelos BIM para inserir a RA. A integração do sistema BIM e RA oferece um ambiente mais imersivo e intuitivo, onde a carga de trabalho mental das partes interessadas pode ser aliviada (10). Dessa forma, a RA surge como uma tecnologia para aprimorar o BIM, no que diz respeito à visualização no canteiro de obras, por meio do processamento e absorção automática de informações (11).

Em relação às vantagens que RA entrega ao usuário, foram identificados nove benefícios, com destaques para três que apareceram mais vezes entre os artigos revisados: detecção de erros, economia de tempo na detecção de elementos e melhoria na qualidade de visualização e planejamento. Tais benefícios são justificados pelo fato da RA permitir aos usuários comparar visualmente o modelo projetado com o ambiente construído e determinar possíveis desvios, o que pode economizar tempo em comparação com práticas atuais (12). Além da capacidade que a RA tem em fornecer caminhos diretos para as fontes de informações, permitindo ao usuário concluir tarefas de forma mais produtiva e com o mínimo de erros (13). Apesar da tecnologia RA ser relativamente nova e emergente na construção, é considerada um facilitador chave para resolver as deficiências atuais no canteiro de obras (14). Em contrapartida, verificou-se a existência de sete desafios enfrentados pelos usuários na implementação da tecnologia no canteiro de obras, embora apenas duas dificuldades foram identificadas em 56% dos artigos revisados: o posicionamento impreciso dos objetos virtuais (paralaxe) e as limitações de hardware. Alguns aplicativos de RA podem posicionar modelos virtuais quase perfeitamente quando estático, mas conforme o usuário se move pelo espaço, a experiência cai de desempenho.

Em relação à limitação de hardware, alguns dispositivos móveis apresentam limitações para funcionamento da RA. Testes mostraram que os tamanhos dos modelos devem ser reduzidos, se quiser ser exibido através desses dispositivos móveis (15).

Considerações finais

O presente artigo objetivou apresentar a aplicabilidade e os desafios da RA no setor da construção civil, por meio da compilação e análise de trabalhos publicados no mundo, nos últimos anos. Verificou-se que apesar da RA ainda ser pouco utilizada na construção civil, mostrou-se eficaz em todos os trabalhos analisados por essa revisão.

Dessa forma, apresenta-se como uma tecnologia emergente, de modo a enriquecer a leitura e interpretação de dados de projetos no canteiro de obras. Por meio deste estudo, constatou-se a facilidade da tecnologia em extrair informações virtuais de um projeto em três dimensões ou de um modelo BIM e vincular com objetos da realidade, transformando a experiência do usuário.

Por outro lado, a RA ainda vem amadurecendo, existindo dificuldades identificadas nessa revisão. A maioria dessas dificuldades está relacionada a algumas limitações do próprio cenário tecnológico da atualidade, conforme esse cenário evolui, algumas soluções para esses desafios serão desenvolvidas, viabilizando e difundindo cada vez mais a RA na construção civil.

Apesar do mérito da comunidade científica se voltar para estudos sobre a RA nos últimos anos, são necessários esforços conjuntos para a solucionar os desafios enfrentados pela tecnologia, como a paralaxe, as limitações de hardware, o alto consumo de tempo para configuração dos marcadores, as limitações de armazenamento de dados, o georreferenciamento deficiente e o rastreamento impreciso do ambiente, a fim de deixar a utilização da RA ainda mais assertiva, eficiente e acessível no canteiro de obras.

notas

1
GRAZINA, João Felipe Lourenço. Realidade Aumentada aplicada a BIM para a monitorização do progresso e controle de produção na Construção. Dissertação de mestrado. Lisboa, FCT Nova, 2013, p. 9.

2
CÂNDIDO, Gesinaldo Ataíde; ABREU, Aline França de. O processo de implantação de novas tecnologias e a busca da sinergia entre indivíduo e organização. Revista de Ciências da Administração. v. 4, n. 8, dez. 2002, p. 3.

3
COSTA, Tiago Tabosa F.; TETI, Bruno Sousa; VASCONCELOS, Bianca M. Avaliação do uso de uma ferramenta BIM no projeto de infraestrutura de um terminal de granel líquido. RCT — Revista de Ciência e Tecnologia, v. 7, 2021, p. 3.

4
CHALHOUB, Jad; AYER, Steven K.; McCORD, Kieren H. Augmented Reality to Enable Users to Identify Deviations for Model Reconciliation. Buildings, v. 11, n. 77, fev. 2021. p. 10.

5
MEZA, Sebastjan; TURK, Ziga; DOLENC, Matevz. Component based engineering of a mobile BIM-based augmented reality system. Automation in Construction, v. 42, mar. 2014, p. 2.

6
GARZA-REYES, Jose Arturo. Green lean and the need for Six Sigma. International Journal of Lean Six Sigma, v. 6, n. 3, 2015, p. 229.

7
LIBERATI, Alessandro. et al. Annals of Internal Medicine Academia and Clinic The Prisma Statement for Reporting Systematic Reviews and Meta-Analyses of Studies That Evaluate Health Care Interventions. Annals of Internal Medicine, v. 151, n. 4, ago. 2009, p. 66.

8
Quadro “Caracteristicas dos estudos analisados“ <https://bit.ly/3nKLxcN>.

9
Quadro “Desafios e conclusões sobre a RA” <https://bit.ly/3bGSBEt>.

10
WANG, Jun. et al. Integrating BIM and augmented reality for interactive architectural visualisation. Construction Innovation, v. 14, n. 4, 2014, p. 472.

11
MACHADO, Ricardo L.; VILELA, Cesar. Conceptual framework for integrating bim and augmented reality in construction management. Journal of Civil Engineering and Management, v. 26, 2020, p. 83.

12
CHALHOUB, Jad; AYER, Steven K.; McCORD, Kieren H. Op. cit., p. 2.

13
CHU, M.; MATTHEWS, J.; LOVE, P. Integrating mobile Building Information Modelling and Augmented Reality systems: An experimental study. Automation in Construction, v. 85, 2018, p. 314.

14
WANG, X. et al. A conceptual framework for integrating building information modeling with augmented reality. Automation in Construction, v. 34, 2013, p. 43.

15
MEZA, Sebastjan; TURK, Ziga; DOLENC, Matevz. Op. cit., p. 10.

sobre os autores

Diego Pereira Medeiros é aluno de Engenharia Civil pela Universidade de Pernambuco. Atuou no Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Cientifica, desenvolvendo pesquisas na área de corrosão e como monitor nas disciplinas de Química e Arquitetura.

Amanda de Morais Alves Figueira é arquiteta e urbanista pela Faculdade de Ciências Humanas Esuda (2016) e pós-graduanda em Engenharia de Segurança do Trabalho na Universidade de Pernambuco (2018). Atualmente, é mestranda em Engenharia Civil pela Universidade de Pernambuco. Publicou, em conjunto com outros autores, “Tecnologias assistivas destinadas à orientação espacial, identificação de obstáculos e guiamento de pessoas com deficiência visual“ (Gestão & Tecnologia de Projetos, v. 15 n. 2, 2020).

Bianca M. Vasconcelos é arquiteta e urbanista (UFPE, 2006); mestre em Engenharia Civil (UPE, 2009) e doutora em Engenharia Civil (Universidade do Porto, 2013). Atualmente é professora adjunta e pesquisadora da Universidade de Pernambuco. Publicou, em conjunto com outros autores, “Calçadas: espaços públicos acessíveis ou barreiras arquitetônicas? Uma revisão sistemática“ (Arquitextos, n. 248.02, jan. 2021).