Ett kompendium om BIM

Transkript

1 Ett kompendium om BIM

2 Förord BIM Building Information Modelling är ett område under stark utveckling och som kommerr att påverka alla aktörer inom byggbranschen beställare, projektörer, entreprenöree er samt förvaltare. Inom Tyréns har vi under de senaste fem åren arbetat med att utveckla och implementera BIM i vår egen organisation samt i våra kunders. Ett viktigt inslag i implementeringen är att påverka, utbilda och informera blivande ingenjörer i användandet av BIM. Vi har därför sammanställt detta kompendium om BIM i ett försök att ytterligare sprida kunskap inomm området. Kompendiet redovisar r våra utvecklade koncept inom BIM området och kompendiet beskriver vår tolkning av BIM

3 Innehåll 1 BIM Building Information Modelling BIM på Tyréns Anläggningar D modeller av städer Modelleringen Tekniken Användningsområden Anläggningsmodeller och maskinstyrning Historik Maskinstyrning VA modeller BIM och VA system Visualisering av anläggningsmodeller Användningsområden Metoder Byggnader Analyser med BIM Erbjudanden från Tyréns Byggmaterialinformation BIM objekt Erbjudanden från Tyréns Effektiv hantering av byggsystem Industriellt byggande Vi tar ett helhetsgrepp Tyréns erbjuder följande tjänster: RUDA webbaserad rumsdatabas Rumsdatabaser Koppling mot Revit Inredningsmodul Virtuella brandförlopp Rationell hantering av stora informationsmängder Syftett med brandförloppssimuleringar Byggprocessen

4 5.1 4D Visuell produktionsberedningg Effektivisering med 4D Erbjudanden från Tyréns D Modellbaserad kalkyl Effektivisering med 5D Erbjudanden från Tyréns PIO Project Information Officer PIO tjänstens innehåll Varför PIO? Virtuella mötesplatser BIM labbet Användningsområden Virtual Reality Användningsområden för VR Olika typer av VR anläggningar tjänster Tyréns 6 BIM applikationer vid Tyréns Kontakt... 34

5 1 BIM Building Information Modelling Chuck Eastman (Ph.D, Georgia Tech College, Architecturee and Computing) har definierat BIM som: "Building Information Modelling (BIM) integrates all of the geometricc model information, the functional requirements and capabilities, andd piece behaviour information into a single interrelated description of a building project over its life cycle. It also includes process information dealing with construction schedules and fabrication processes" BIM Building Information Modelling är en process som resulterar i en eller fleraa modeller som benämns Building Information Modell BIM. BIM är en virtuell modell av byggnadens eller anläggningens alla ingående delar och deras egenskaper samt förhållandet mellan delarna. Modellen innehåller dessutom information om de processer som förekommer i anslutning till byggnaden eller anläggningen. Modellen omfattar de tre rumsliga dimensionerna x, y och z och kan innehålla ett antal olika egenskaper. Egenskapernaa tid och kostnad benämns ofta den "fjärde" respektive "femte" dimensionen. BIM täcker informationsflödet i hela processen, från tidiga skeden till förvaltning och avser därmed hela h byggnadens eller anläggningens livscykel. För en byggnadsinformationsmodell gäller följande: modellen består av objekt (ex. vägg, fönster, VA ledning, vägprofil) objekten kläs med egenskaper (ex. geometri, ekonomi, tid, produktegenskaper) relationer skapas mellan objekten (ex. dörr till vägg, vägg till bjälklag, väggar till rum) ur modellen skapas olika "vyer" (ex. ritningar, tidplaner, kostnadskalkyler, energisimuleringar, materiallistor, och rumsytor) Idag betraktas BIM, Building Information Modelling, som en möjlig lösning på kvalitets och effektivitetsproblem inom byggbranschen. Observera attt BIM även kan tillämpass inom anläggningsområdet och benämns då ibland anläggningsmodellering. Med BIM uppnås en mängd effektiviseringarr och fördelar, bland dessa kan nämnas: Tillgång till rätt information genom hela byggnads och anläggningsobjektets livscykel Bättre samordning och mindre fel i både projektering och produktion Minskad tidsåtgång Minskade kostnader Ökad produktivitet Ökad kvalitet 1

6 2 BIM på Tyréns Tyréns AB grundades 1942 av Sven Tyrén. Hans ambition var att Tyréns skulle ligga i teknikens frontlinje och såg som sin uppgift att vidga och fördjupa den traditionella projektörsrollen. Sven Tyréns Stiftelse bildas Genom Sven Tyréns Stiftelsee finansierar vi idag årligen ett antal utvecklingsprojekt, industridoktorander och adjungeradee professorer. Ett av våraa största utvecklingsprojekt omfattar utveckling och införande av BIM. Figur 2.1 Sven Tyrén grundare av Tyréns För att dra nytta av den potential som finns med BIM har vi valt en projektmodell, där alla delar av företaget deltar i utvecklingsarbetet. Det centrala i satsningen är att blanda medarbetare med olika kompetenser och som arbetar i olika skeden av projekten. Analytiker, projekt och projekteringsledare, utredare tillsammans med projektörer inom olika teknikdiscipliner samtt experterr på informationshantering som alla gemensamt arbetar medd frågeställningar inom processkartläggning, informationsflöde, arbetssätt och systemutveckling. Vårt utvecklingsarbete har resulterat i ett antal BIM koncept för den externa marknaden. Dessa koncept presenterass närmare i detta kompendium. Koncepten är grupperade i dee tre delarnaa anläggningar, byggnader och byggprocessen. Med anläggningar avser vi vägar, järnvägar, broar, VA nät m.m. Gruppen byggnader innefattar framförallt koncept inriktade på husbyggnad. I gruppen byggprocess en har vi samlat konceptt som berör processen och som kan tillämpas inom både anläggningar och byggnader t.ex. kalkylering och planering. 2

7 BIM & Anläggningar 3 Anläggningar Begreppet BIM Building Information Modelling förknippas oftast med m husprojekt. Arbetssättet och dess effekter kan med lika stor framgång appliceras i anläggningsprojekt. Ibland benämns detta som anläggningsinformationsmodellering AIM. I husbyggnadsprojekt har man kommit ganska långt när det gäller 3D projektering och för en byggnadskonstruktör eller installationskonsult är BIM numera ett välkänt begrepp. På anläggningssidan återstår däremot mycket att göra innann man blir en del av BIM världen. Ett viktigt steg i utvecklingen är att lämna 2D projektering till förmånn för 3D projektering. Vid 3D Trafikverket definierar en anläggningsmodell som en modell som i 3D 3 beskriver projekterad projektering ska förutom x och y även objektets z koordinat redovisas i anläggningsmodellen. konstruktion eller anläggning. Ofta redovisadd tillsammans med omgivande markmodell. En projekterad 3D anläggningsmodell ska redovisa alla ingående överbyggnadslager, ytor och objekt på ett så detaljerat sätt som möjligt. En av lösningarna på problemen i samhällsbyggnadssektorn utgörs avv en effektivv informationshantering. Samhällsbyggnadssektorn är en mycket informationsintensiv bransch där information skapas i olika skeden av olika aktörer med hjälp av olika IT verktyg. Projekten är unika för varje gång och sammansättningen av projektdeltagare varierar från projekt p till projekt. Detta medför att information som skapas inte återanvändss fullt ut just nu utan återskapas i varje skede och för varje projekt, vilket medför dubbelarbete och tappad information. Visionenn med BIM är därför att effektivisera informationsflödet i processerna förr en anläggnings hela livscykel. Det ska ske genom att samla s informationen i centrala databaser med tillgång till rätt information vid rätt tidpunkt och för samtligaa aktörer. Anläggningen modelleras i datorn och modellen byggs upp av virtuella objekt som har definierade egenskaper, precis som de verkliga fysiska objekten i terrängen. Objekten kan exempelvis utgöras av: Terrängmodeller Vägkroppar Broar Byggnader Fastighetsgränser Ledningar och brunnar Växtlighet 3

8 BIM & Anläggningar Genom att samla objekten och dess egenskaper i en digital modell kan vi sedan återanvända informationen och producera många olika informationsvyer. Tyréns projekteringsmetodik innebär att vi från en och samma anläggningsmodell kan generera flera olika informationsvyer, exempel på dessa är: Arbetshandlingar Relationshandlingar Kollisionskontroller Underlag för beräkningar och analyser Tidplaner Kostnadskalkyler Trafiksimuleringar Ritningar Massberäkningar Mängder Visualisering Underlag för maskinstyrning Databaser för underhåll och drift Arbetsmiljöanalyser Analyser/vyer av hur anläggningar fungerar utformningsmässigt i landskapet Analyser avseende tillgänglighet Tyréns specifika koncept inom anläggningsområdet är: 3D modeller av städer Anläggningsmodeller och maskinstyrning VA modeller Visualisering Figur 3.1 Visualisering av bro E4 utanför Sundsvall 4

9 BIM & Anläggningar 3.1 3D modeller av städer BIM Building Information Modelling kan uppfattas som en arbetsmetod för att på virtuell väg hantera modeller, egenskaper och relationer för byggnadsverk och o anläggningar. Ett exempel på användningen är virtuella modeller avseendee stadsbebyggelse. Modellerna framställs då oftast genom g kartering av flygbilder Modelleringen Med utgångspunkt från digitala flygfoton f utförs stereomätningar för att kartera byggnader och större enstaka träd. För byggnaderna karteras takfot och taknock. All kartering sker i tree dimensioner (x,y,z). Sedan utförs en geometribildning för de karterade objekten. Dessa objekt o kan sedan föras över till ett valfritt CAD 1) eller GIS 2) verktyg för f vidare bearbetning till byggnadsmodeller Tekniken Teknikenn som används bygger på produkter från ESPA och Autodesk.. Mjukvaran hanteras i en Windows baserad PC miljö i form av en dator utrustad med ett grafikkort förberett för stereo samt en bildskärm förberedd för hantering av stereobilder i realtid. Tekniken erbjuder r bland annat: Överlagring av vektorinformation i 2D och 3D på de digitala stereobilderns na Direkt utbyte av data och geometrier mellan stereomodellenn och geometriska modeller i olika CAD och GIS pakett Möjlighet att hantera olika objekt med tillhörande attributdata Funktioner för automatisk spårning av 3D geometrier Funktioner för automatisk kartering av höjddata 1)CAD = Computer Aided Design, 2)GIS = Geografiska Informationssystem 5

10 BIM & Anläggningar Figur 3.2 3D modell av stadsbebyggelse överlagrad på underlag från Google Earth Tyénshuset i Malmö markerat med blå färg Användningsområden Förser man objekten, såsom byggnader och träd, i 3D modellen med egenskaperr och relationer blir möjligheterna oändliga. Nedan ges ett antal exempel på användningsområden: Visualisering av miljöer och företeelser Illustrationer för olika ändamål Simuleringarr av trafik Modeller för bullerberäkning Modeller för simulering av ljussättning av städer Modeller för analys av skuggor och solljus Digitala 3D kartor Teknikenn med kartering av objekt från flygbilder kan i sin tur användas för att bygga modeller för många andra ändamål än enbartt för att visualisera byggnader, till exempel: Kraftledningar Skogsområden Terrängmodeller Vägar Hamnanläggningar Industriområden 6

11 BIM & Anläggningar 3.2 Anläggningsmodeller och maskinstyrning Ett exempel på effektiv informationshanteringg inom anläggning är tillämpningen av maskinstyrning i produktionen, där information hämtas direkt ur den digitala anläggningsmodellen Historik Från mitten av 80 talet har man hanterat inmätningsdataa med x, y och z koordinater. Av dessa data upprättades sedan nventeringsplaner och terrängmodeller för att generera nivåkurvor eller utföra volymberäkningar. Det var också möjligt att ta fram enklare visualiseringar. De handlingar som producerats och levererats till arbetsplatserna de senaste decennierna har till stora delar utgjorts av pappersritningar. För utsättaren på arbetsplatsen har det inneburit mycket m manuell konvertering och beräkning av utsättningsdata och tidskrävande fluktutsättning Maskinstyrning I mindre och större anläggningsprojekt blir maskinstyrning allt vanligare. Här utgör anläggningsmodellenn en förutsättning för möjligheten till maskinstyrning. Med modern teknik, som laser, totalstationer, nätverks RTK, GNSS system, mobil telefoni mm har man nu möjlighet att positionera anläggningsmaskinerr med dess maskinstyrningsutrustning. GNSS är en förkortning av Global Navigation Satellite Systems och används som ett samlingsbegrepp för de satellitnavigationssystem som nu finnss att tillgå: GPS (amerikanskt), GLONASS (ryskt) samt s kommande Galilei (europeiskt). Med sensorer på schaktmaskinens skopa eller schaktblad, ett GNSS system och en 3D projekterad anläggningsmodell som exporteras till schaktmaskinens maskinstyrningsdator kan maskinföraren i sinn hytt med centimeterno oggrannhet hela tiden på en monitor se var och på vilken nivå maskinen befinner sig i förhållandee till anläggningsmodellen. Det betyder att en schaktning av terrassbotten eller fyllning av ett förstärkningslager r går att utföra, utan att föraren behöver stiga ur maskinen för attt kontrollera nivåer i förhållande till de flukter som är utsatta. Detta gör också att utsättarens omfattande beräknings och fluktutsättningsarbete är passé. Anläggningsmodeller för maskinstyrning är något som efterfrågas allt oftare, inomm några år kommer det att ställas som krav vid leverans av bygghandlingar i alla anläggningsprojekt. 7

12 BIM & Anläggningar Figur 3.3 Markmodell för maskinstyrning Tyréns ingenjörer kan erbjuda entreprenörerna styrdata genererad direkt d ur denn digitala anläggningsmodellen. Några av vinsterna är: Bättre samordning och färre fel i både projektering och produktion Minskad tidsåtgång Minskade kostnader Ökad produktivitet genom effektivare utnyttjande av maskinparken (25 30 %) Ökad kvalitet och återkoppling med kvalitetssäkring för beställaren Större frihet för maskinisten Figur 3.4 Maskinstyrning 8

13 BIM & Anläggningar 3.3 VA modeller BIM applicerad på VA system erbjuder många möjligheter till en mer effektiv och kvalitetssäkrad projekterings och produktionsprocess inom VA BIM och VA system Visionenn med BIM teknik tillämpad på VA system är att effektivisera informationsflödet i processerna för VA systemens hela livscykel. Det ska ske genom att samla informationen i centrala databaser med tillgång till rätt information vid rätt tidpunkt för samtliga aktörer. En viktig förutsättning är att i möjligaste mån använda sig av neutrala format av typen Land xml och IFC (Industry Foundation Classes) vid informationsöverföringen mellann olika databaser. VA systemen modelleras i datorn och modellen byggs upp av virtuella objekt som har definierade egenskaper, precis som de verkliga fysiska objekten. Objekten kan exempelvis utgöras av: Ventiler A Ledningar Brunnar Avrinningsom Magasin Pumpstationer mråden Exempel på egenskaper är geometri, ekonomi, dimension, fabrikat, drift, d ålder, kapacitet o.s..v. Genom att förse objekten med egenskaper skapas en central informationsbäraree ur vilken olika informationsvyer och rapporter kan skapas. Figur 3.5 Visualisering av ett projekterat VA nät 9

14 BIM & Anläggningar 3.4 Visualisering av anläggningsmodeller Visualisering är en av de processer som kann kopplas tilll en anläggningsmodelll och där stora vinster kan göras till följd av det effektiviseradee informationsflödet Användningsområden Visualisering är inte minst viktigtt under de tidiga skedena där det gäller att informera på ett lekmannamässigt sätt så att alla berörda oavsett bakgrund och förkunskaper kann förstå och på ett likartat sätt tolka information. Vid analys kan modellstudier och animeringar användas för att studera alternativa lösningar under projektets gång. Genom att bearbeta anläggningsmodellen kan man på ett enkelt sätt utvärdera alternativa lösningar. I en bilsimulator kan en ny väg provköras innan den är byggd. Trafikflöden kan simuleras och visualiseras Metoder Olika metoder finns för att åskådliggöra och presentera anläggningsm modellen. Gemensamt för dessa är att de genererar en virtuell verklighet utifrån anläggningsmodellens informationsmängd. En kontinuerlig uppdatering sker med de förändringar och tillägg som görs i modellen. Exempel på visualiseringsmetode som Tyréns kan erbjuda är: Fotomontage: En bild av en datormodell klipps ihop med ett foto och skapar en illusion av en ny verklighet. En enkel, snabb s och billig metod för analyser och o presentationer. Bilden är fixerad och man kan inte ändra betraktningspunkt utan att generera en ny bild. Animeringar: En animering innebär att man visualiserar utvalda objekt med vald blickpunkt och tittriktning längs en förutbestämd bana. Eftersom animering innebärr att alla parametrar är förutbestämda, finns det inga begränsningar på modellenss detaljeringsnivå mer än tillgången till beräkningskapacitet. Metoden ger full kontroll över hur modellen presenteras. Videomontage: Videomontage är en form av animering där man m på samma sätt som i ett fotomontage kombinerar virtuella objekt med verklig miljö. Modellen M passas in mot ett antal inmätta punkter i en filmad sekvens.. En vanlig videokamera kan k användas vid filmningen. Något underlag i form av terrängdataa behöver inte finnas tillgängligt. Metoden används oftast i tidiga skeden närr man på samma sätt som vid fotomontage vill visualisera föreslagna åtgärder. 10

15 BIM & Anläggningar VR modeller: Omvandlarr man modellen till en VR modell (där VR står förr Virtual Reality) skapar man en ökad interaktivitet och möjliggör simuleringarr i form av åkningar och betraktelser i realtid som kan styras av användaren. Kräver liksom animeringen en stor och komplett modell över det aktuella projektet och dess omgivningar. Figur 3.6 Visualisering av vägmodeller 11

16 BIM & Byggnader 4 Byggnader Byggnader blir alltmer komplicerade och kraven avseende kvalitet, miljö m och säkerhet ökar. En förutsättning för att hantera komplexiteten och kraven är att utveckla informationshanteringen i byggprocessen. Här utgör BIM Building information Modelling ett arbetssätt a och en teknik som möjliggör detta. BIM möjliggör bl.a. avancerade analyser, användningg av beprövade lösningar, förenklad projektering och möjlighet till ständiga förbättringar. Dettaa leder i sin tur till högre kvalitet och lägre kostnader för de byggnader som uppförs. Ett viktigt steg i utvecklingen är att lämna 2D projektering till förmånn för 3D projektering. Vid 3Dprojektering ska förutom x och y även objektets z koordinat redovisas i byggnadsmodellen. En projekterad byggnadsmodell ska redovisa alla ingående byggobjekt med m tillhörande geometri i 3 dimensioner. Byggsektorn är en mycket informationsintensiv bransch där information skapas i olika skeden av olika aktörer med hjälp av olika IT verktyg. Projekten är unika för varje gång och sammansättningen av projektdeltagare varierar från projekt till projekt. Detta medför att information som skapas inte återanvänds fullt ut just nu utan återskapas i varje skedee och för varje projekt, vilket medför dubbelarbete och tappad information. Visionenn med BIM är därför att effektivisera informationsflödet i processerna förr en byggnads hela livscykel. Det ska ske genom att samla s informationen i centrala databaser med tillgång till rätt information vid rätt tidpunkt och för samtligaa aktörer. Byggnaden modelleras i datorn och modellen byggs upp av virtuella objekt som har definierade egenskaper, precis som de verkliga fysiska objekten i bygganden. Objekten kan exempelvis utgöras av: Väggar Bjälklag Pelare Fönster och dörrar Inredningsobjekt såsom vaskar, garderober, vitvaror Ventilationskanaler och spjäll Rör för vatten och avlopp med tillhörande ventiler och pumpar Ställverk, gruppcentralerr och brytaree Huvuddator, datorundercentral, givare 12

17 BIM & Byggnader Genom att samla objekten och dess egenskaper i en digital modell kan vi sedan återanvända informationen och producera många olika informationsvyer. Tyréns projekteringsmetodik innebär att vi från en och samma byggnadsmodell kan generera flera olika informationsvyer, exempel på dessa är: Bygghandlingar (planer, sektioner, detaljer) Relationshandlingar Kollisionskontroller Underlag för beräkningar och analyser Tidplaner Kostnadskalkyler Ritningar Mängder Visualisering Databaser för underhåll och drift Arbetsmiljöanalyser Analyser avseende tillgänglighet Tyréns specifika koncept inom området byggnader är: Analyser med BIM Byggmaterialinformationn Effektiv hantering av byggsystem Virtuella brandförlopp Figur 4.1 Projekteringen av Kungsbrohuset i Stockholm innehöll många BIM inslag 13

18 BIM & Byggnader 4.1 Analyser med BIM Varje teknikdisciplin i ett projekt utför u olika analyser. Med en gemensamm informationsmodell förenklas analyserna genom att man får tillgång till samtliga teknikdiscipliners information samtidigt.. Tack vare BIM kan hela byggnadens komplexitet analyseras på ett adekvat sätt. Import och export mellan m informationsmodellen och analysverktygen förenklar arbetet med analysen och gör att analyser kan itereras fram, återkopplas till informationsmodellen och hållass uppdaterade under helaa projektets livscykel Erbjudanden från Tyréns Inom akustikk ryms många begrepp, exempelvis efterklangsti d som är ett t rumsakustiskt mått för att beskriva ljudmiljön i till exempel hörsalar och kontorslandskap. Vidd projekteringen kan efterklangstiden beräknas teoretisktt och med rätt val av undertak och placering av övriga absorberande material kan en lång efterklangstid halveras. Den D rumsakustiska upplevelsen förbättras markant. Efterklangstidenn minskar uppenbarligen,, men valet mellan olika undertak och absorbenter kan vara svårt. Genom att importera ett rum från en 3D modell till ett rumsakustiskt beräkningsprogram kan vi erbjuda våra kunder att lyssna på rummet, en s.k. auralisering. Med hjälp av hörlurar eller i ett lyssningsrumm kan beslutsfattarna själva lyssna på resultatet av olika materialval. Med enkla metoder och ett väl utvecklat arbetssätt analyserar våra akustiker snabbt rummets akustiska egenskaper. Med en avancerad brandteknisk simulering utifrån 3D modeller kan vi hantera riskerr avseende brand på ett mer noggrantt sätt och dessutom i mer komplexa geometrier. Med hjälp av analytisk dimensionering kann avsteg göras från rekommendationerna i BBR (Boverkets ByggRegler). Därmed kann byggnadens användningg optimeras,, till exempel genom att ytor frigörs. Med hjälp av brandteknisk simulering kan man beräkna stommens värmebelastning och värmeledning. Resultatet ligger sedan till t grund för dimensionering av balkar och pelare. Detaljerade analyser leder till optimerade konstruktioner. Tyréns erbjuder en strukturanalys. Denna bygger på en koppling mellan modell och analysverktyg samt noggranna beräkningsmodeller vilka tar hänsyn h till strukturens alla ingående delar och geometriska former. Med hjälp av de avancerade beräkningarna utförs förfinade analyser och man väljer den stomme som blir mestt ekonomisk och funktionell. Tack vare kopplingen mellan modell och beräkningsverktygen kann även inverkan av olika alternativa utformningarr och ändringar enkelt analyseras. Effekter som riskerar att missas i enklare analyser och handberäkningar hanteras på ett adekvat sätt. 14

19 BIM & Byggnader För att utforma en byggnad mot givna energimål, såsom BBR:s krav eller andra lägre krav på energianvändning, krävss ett helhetstänkande. Olika val av tekniska lösningar, fönsterytor, ventilationsprinciper etc. påverkar starkt husets slutliga energiprestanda. Det krävs med andra ord en iterativ process där man startar med en hypotes om husetss utformning och förfinar den under de olika projekteringsfaserna. Genom kopplingen mellan 3D modell och energisimulering kan man avsevärt effektivisera energiberäkningsarbetet. Vi kan även skapa delmodeller för att simulera inneklimat, dagsljuss etc. i enskilda rum. Resurser kan frigöras och användas för att samordna funktioner och tekniska lösningar som hjälper kundenn att skapa önskat inneklimat och önskad energianvändning. Figur 4.2 Framräknad spänningsfördelningg visualiserad i ett fotomontage 15

20 BIM & Byggnader 4.2 Byggmaterialinformation Traditionellt har byggmaterialprodukternas främsta konkurrensmedel förutom pris varit v prestanda och utformning. I takt medd att konkurrensen ökar blir informationen kring produkterna allt viktigare och är numera en del av produkten. Byggherrar har börjat ställa krav på den information som ska levereras från projekt till förvaltning. Även vid projekteringen ökar kraven på informationssamordning. Förr byggmaterialproducenterna innebär detta exempelvis frågor om hur mann kan importera produktinformation på ett effektivt sätt. Istället för att rita streck i 2D skapas objekt med specifika egenskaper och relationer BIM objekt BIM objektet kan sägas vara byggmaterialleverantörernas pusselbit till t modellen. Egenskaper för produkten förpackas på ett sätt som s gör det möjligt att använda informationen genom hela produktens livscykel: I CAD med geometrisk form och regler för hur objekten får läggas till i modellen. För beräkningar där objekten kläs med egenskaper som t.ex. k värden vidd termiska beräkningar. Vid drift och underhåll genom att objekt med egenskaper kan importerass i de vanligaste underhållssystemen. Erbjudanden från Tyréns BIM objekt för CAD och beräkning Tyréns bygger generella eller leverantörsspecifika objektsbibliotek till de CAD verktyg som projektörerna använder. 3D objekten kan förutom som underlag till ritningar användas vidare för kalkyler, beräkningar eller visualiseringar. Beräkningsverktyg o o o Om produktvalet kräver någon form av beräkning, uppskattar projektören den säkerhet ett leverantörsutvecklatt verktyg innebär. Enkla beräkningar kan oftast integreras direkt med en webbaserad produktkatalog. Krävs det lite mer avancerade beräkningar så kan ett Windows program utvecklas. Exempel på beräkningsprogram som Tyréns har utvecklat är: Energibehovsberäkningar Isover Energi Dimensionering och balansering av radiatornät Epecon Procalc Webbaserad mängdning ochh priskalkyl Oskar 16

21 BIM & Byggnader Drift och underhållsinstruktioner Från BIM modellen hämtas information för att sammanställa drift och skötselinstruktioner per objekt. I de fall BIM objekten för förvaltningsinformation), säkerställer materialleve rantören attt produktenss information hamnar oförvanskad i förvaltarens underhållssystem. Enn webbapplikation som kan leverera information enligt FI2 standarden (en standard utvecklad av Föreningen entreprenörerna kan använda för att skapa professionella drift och underhållsinu nstruktioner ger både konkurrensfördelar och en kvalitetssäkring av informationen. Figur 4.3 Monteringsdetalj för undertak, källa: Ecophon Group 17

22 BIM & Byggnader 4.3 Effektiv hantering av byggsystem Industriellt byggande är ett övergripande synsätt som omfattar teknik, process, IT och organisatoriska frågor. Inom ramen för detta synsätt är byggsystemet motorn m för attt öka produktiviteten och förbättra kvaliteten vid byggproduktion. Ett byggsystem innehåller tekniska lösningarr med komponenter och byggdelar som kan kombineras ihop till kompletta byggnader. BIM möjliggör en effektiv hantering av byggsystemet och ger struktur åt de ingående tekniska t beståndsdelarna. Vidare ger modellen en struktur för hanteringen av olika lösningsalternativ och komponentversioner Industrielltt byggande Byggbranschen förändras och utvecklingen mot ett industriellt byggande sker i snabb takt som ett led i att uppnå effektivare processer, högre kvalitet, ökat kundfokus och lägre kostnader. På Tyréns menar vi att industriellt byggande är uppbyggt av åtta delområden som alla krävss för att konceptet ska fungera. De åtta delområdena är: 1. Planering och kontroll av processen 2. Utvecklade tekniska system 3. Förtillverkning av byggdelar 4. Långsiktiga relationer mellan aktörerna 5. Logistik integrerad i byggprocessen 6. Aktivt kund och marknadsfokus 7. Utnyttjande av informationsteknologi 8. Systematisk kunskapsåterföring och mätning Vi tar ett helhetsgreppp Intressenter i byggprocessen ser på den slutliga produkten ur olika perspektiv t.ex. kund, projekterings eller produktionsperspektiv. Det är viktigt att förena dessa och tänka på helheten. Tyréns har lång erfarenhet av attt utveckla byggsystem och tekniska plattformar. p Vi har arbetat med material av stål, trä och betong som s systembärande material. Genom att på ett tidigt stadium förmedla f valmöjligheter i det specifika byggsystemet undviker vi ad som hoc lösningar. Byggnaden konfigureras utifrån byggsystemets regler. Komponenter och moduler utvecklas är inte projektspecifika, utan används i projekt efter projekt. Detta ger vinster genom upprepningseffekter och minskade kostnader för fel. Ett byggsystem beskrivs på komponentnivå, vilket medför att vi enkelt kan få ut mängder, tillverkningsritningar och montageritningar. 18

23 BIM & Byggnader Några av vinsterna med arbetssättet är: Bättre repeterbarhet och standardiserade lösningar inte standardiserade byggnader! Kortare ledtider i produktionen helhetssyn på processen Bättre kontroll av kostnader Ett helhetsperspektiv, där alla olika discipliner ingår Tyréns erbjuder följande tjänster: Utveckling av byggsystem eller analys av befintligt byggsystem Utveckling och hantering av informationsmodeller Objektsorienterad beskrivning av byggdelar Parametrisk beskrivning av byggdelar Strukturering av byggsystemets byggdelar och gränssnitt Erfarenhetsåterföring och ständiga förbättringarr Figur 4.4 Olika informationsvyer i ett industriellt byggande 19

24 BIM & Byggnader 4.4 RUDA webbaserad rumsdatabas RUDA en webbaserad rumsdatabas låter rumsfunktionsprogram och rumsbeskrivning bli en del av BIM Rumsdatabaser Rumsdata förekommer i olika former under de olika skedena i en bygg och förvaltningsprocess. Här kan nämnas rumsfunktionsprogram som förekommer i programsked et, rumsbeskrivning i bygghandlingsskedet och rumskort med driftt och underhåll i förvaltningsskedet. För stora och komplicerade anläggningar blirr ofta informationsmängderna avseende rumsdata stora med komplicerade relationer. Gemensamt för informationen är att det d är rummet som är informationsbärarenn och nyckelnn till de övriga uppgifterna. Härigenom finns det en naturlig koppling mellan ritningen eller modellen, som anger placeringen av rummet, och o de olika uppgifterna som gäller för rummet. För att åstadkomma ordning i hanteringen avv rumsinformationen och rationalisera hanteringen av ändringar samt skapa rapporter kan man med fördel använda sig av digitala d databaser. Kopplar vi sedan databaserna till ritningen eller modellen får vi tillgång till mycket avancerade sökmöjligheter. Vinsterna med att använda en virtuell rumsdatabas är: Rationell inmatning av uppgifter Effektiv hantering av ändringar Flexibel rapportgenerering Kvalitetssäkring av uppgifter Kraftfulla sökmöjligheterr Uppgifterna används i hela processen vilket minskar felregistreringar Koppling mot Revit Via synkronisering mellan RUDA och Revit kommer rummens areor inn i rumsbeskrivningen. På motsvarande vis kan man klicka på rummets länk i Revit och komma direkt till motsvarande rumsbeskrivning. 20

25 BIM & Byggnader Inredningsmodul Inredningsarkitektenn har en egen modul i RUDA, även den kopplad till Revit. Inredningsdetaljerna definieras i Revit modellen och importeras sedan till RUDA där kostnadskalkyler och rapporter färdigställs. Figur 4.5 Informationsmängder och informationsflöde för rumsinformation 21

26 BIM & Byggnader 4.5 Virtuella brandförlopp Under senare år har den tekniska utvecklingenu n ökat möjligheten att utföra brandförloppssimuleringar för att analysera brandtekniska frågor. Denna utveckling har resulterat i ett ökat behov av komplexa analyser och informationshantering. Genom att utföra brandförloppssimuleringar med hjälpp av BIM kan analysen effektiviseras, optimeras och kvalitetssäkras Rationell hantering av stora informationsmängder Med hjälp av den stora informationsmängd som finns i en byggnadsinformationsmodell kan brandförloppssimuleringar effektiviseras. Specifik information om bland annat byggnadens geometri, materialegenskaper, bärande konstruktionerr och ventilationssystem kan snabbt erhållas från modellen. Informationen konverteras sedan och tillämpas i brandförloppssimuleringen. Eftersom all information finns tillgänglig i modellen är dett enkelt att genomföra nya n simuleringar vid framtida förändringar i byggnaden. Detta leder till tidsvinster vid förändringar r under byggnadens driftskede Syftet med brandförloppssimuleringar Ytterst syftar brandförloppssimuleringar till en ökad kundnytta genom att besvara frågeställningar som är aktuella inom brandteknisk projektering. Detta görs genom att beräkna vilka förhållanden som kan inträffa i ettt verkligt brandförlopp. Med BIM som arbetssätt kan en och samma modell generera information om: Spridning av brandgaser Aktivering och funktion av brandgasventilation Siktförhållanden i brandgaser Effekten av värmestrålning Aktivering av brand och utrymningslarm Temperaturer i brandgaser och byggnadselement Toxicitet i brandgaser Aktivering och funktion av sprinklersystem Interaktiva utrymningsanalyser där utrymmande fattar beslut baserat påå det simulerade brandförloppet Den goda möjligheten till varierande utdata leder till att ett stort antal olika brandtekniska analyser kan genomföras inom ramen för en specifik BIM modell. 22

27 BIM & Byggnader Brandförloppssimuleringar är mycket beräkningsintensiva och baseras på komplexa kontinuitetsekvationer för bevarandet av massa, energi och rörelse. Tyréns har ett kluster med parallellaa processorer för att kunna effektivisera och minimera beräkningstiden i varje enskiltt projekt. Med hjälp av detta kluster kan flera simuleringar köras parallellt för att a åstadkomma en optimal brandteknisk lösning på ett kostnadseffektivtt sätt. Figur 4.6 Avancerad utrymningsanalys i vilken utrymmande personers agerande påverkas av brandförloppet Figur 4.7 Dimensionering av brandgasventilation för att motivera öppen planlösning och atrium i kontorsbyggnad 23

28 BIM & Byggprocessen 5 Byggprocessen BIM Byggnadsinformationsmodellering innebär bl.a. attt gränserna mellan m byggnader och anläggningar suddass ut. En BIM Byggnadsinformationsmodell kan givetvis g innehålla information både om byggnaden samt om kringliggande mark och undergrund. BIM förutsätter en styrning av informationsflödet i processerna för en anläggnings eller en byggnads hela livscykel. Ett viktigt inslag ärr tillgången till rätt information vid rätt tidpunkt och för samtliga aktörer och i samtliga skeden. En del av BIM koncepten är mer inriktade påå processen än på typen av produkt byggnad eller anläggning. Tyréns specifika koncept inom byggprocessen är: 4D Visuell produktionsberedning 5D Modellbaserad kalkyl PIO Project Information Officerr Virtual Reality Figur 5.1 Modell över VVS installationer 24

29 BIM & Byggprocessen 5.1 4D Visuell produktionsberedning Tid och produktionsplanering sker idag ofta separerat från projekteringen, men vid arbete med BIM kan information direkt från modellen ge helt nya möjligheter till anpassning, integrering och effektivisering. Produktionsplaneringen ärr en av de viktigaste parametrarna för leveranss av framgångsrika byggprojekt i rätt tid och med rätt kvalitet. I BIM sammanhang beskrivs tiden somm den fjärde dimensionen. Modellbaserad planeringg innebär attt planering och byggbarhet redovisas i en 4D simulering. Stor potential finns i att koppla ihop tidplanering med ekonomi 5D. Planeringsunderlaget hämtas från tidplanen som i sin tur hämtar sitt underlag från informationsmodellen. Tidplanens detaljeringsgrad anpassas med automatik i varje projektsteg och utgör därmed indata i projektets produktionsplanering Effektivisering med 4D Med hjälp av 4D kan en tänkt tidplan visualiseras grafiskt, och projektets deltagare kan analysera hur den slutgiltiga byggnaden eller anläggningenn successivt byggs upp. Förändringar i modellens objekt syns direkt i tidplanerna. Vidare kan olika typer av logistikplanering för byggplatsen och val av produktionsmetoder analyseras tidigt under både projekterings och byggskedet. Projektledningen kan snabbt få respons på hur olika val av produktionsmetoder och logistiklösningar påverkar projektets planering i såväl projekterings som byggskede. Projektets deltagare får direkt förståelse för produktionen på plats och hur förändringar i projektet påverkarr planeringen. Projektetss deltagare kan även genomföra alternativstudierr och analysera byggbarheten. Att redovisa produktionen av projektet i en simuleringg ger stora samordningsvinster då projektets deltagare redan tidigt i projekteringen kan styra hur projektet skall planeras förr att levereras i rätt tid och med rätt kvalitet Erbjudanden från Tyréns Tidsatta 3D modeller förr simulering av hela eller delar av byggprocessen Genomförande av alternativstudier på en framtagen tidplan Byggbarhetsanalyser Redovisning av arbetsplatsdispositionsplan i 3D simulering Rådgivning 25

30 BIM & Byggprocessen Figur 5.2 Modell kopplad till aktiviteter 26

31 BIM & Byggprocessen 5.2 5D Modellbaserad kalkyll Stor potential finns i (4D). Kalkylering sker idag ofta separerat från projekteringen. I BIM Kostnadsstyrning och kalkyleringg är två av dee viktigaste sammanhang ses ekonomin somm den femte dimensionen. parametrarna i ett framgångsriktt projekt. Stora effektiviseringar uppnås genom att återanvända information i från projektets övriga aktörer. Modellbaserad kalkylering innebär att mängderna hämtas från projektets informationsmodell. Kalkylen K kan då enkelt byggas upp och förändringar kostnadsberäknas löpande. Kalkylernas detaljeringsgrad anpassas med automatik a i varje projektsteg och utgör indata i projektets kostnadsstyrning. att koppla ihop projektets kalkyl med tidplanen för att optimera tid och resurser Effektivisering med 5D Modellbaserad projektering bygger på att informationsmodellen bryts ned i alltmer detaljerade objekt. Kalkylen följer samma uppbyggnad som objekten och kan enkelt uppdateras under pågående projektering. Att ha rätt information vid varje tidpunkt är en framgångsfaktor i allaa projekt. Med 5D kan projektledningen snabbt få respons på hur valda lösningar påverkar projektets p kostnader i såväl projekterings som byggskede. Konsekvenserr av förändringar kan snabbt och enkelt följas upp. Projektets deltagare får direkt förståelse för hur förändringar i tid, material och kvalitet påverkar kostnaderna. Att bygga upp projekt i informationsmodeller ger stora samordningsvinster då all informationn är samlad på ett ställe. Kalkylatorn hämtar den informationn som behövss för kalkylering och mängdavtagning ur modellen och ingen separat mängdavtagning behövs. Informationen integreras sedan med kalkylverktyget Erbjudanden från Tyréns Modellbaserad kalkylering Modellbaserad kostnadsstyrning Rådgivning Länkning av informationsmodeller och kalkylverktyg 27

32 BIM & Byggprocessen 5.3 PIO Project Information Officer BIM effektiviserar informationshanteringen i projekten men medför också nya möjligheter påå koordinering och samordning av modellen. PIO Project Information Officer säkerställer kvaliteten i informationshanteringen. Projektering med objektsbaserade 3D modeller helhet och ger möjlighet till effektiv hantering av skapar ökad förståelse för produktens information mellan inblandade aktörer. a Steget att börja tillämpa t detta kan dock kännas stort och det ställs många krav på beställaren i ett så kallat BIM projekt. PIO:n ansvarar för samordning av projektets informationsmodeller avseende omfattning, innehåll och kvalitet PIO tjänstens innehålll Sammanställning och samordning avv alla projektörers 3D modeller till enn gemensam modell Oberoende 3D granskningar Strategiska tjänster för att komma igång med BIM eller virtuellt byggandee i just er organisationn Rådgivning och analyser av för och nackdelar med virtuellt byggande b i era projekt Förädling av den gemensamma modellen med kopplingar till tidplaner (4D) och kalkyler (5D) Byggbarhetsgranskning tillsammans t med entreprenören Varför PIO? Samordningen i projekt baserad på objektsbaserade 3D modellekrav på och koordineringg av modellen är en förutsättning för att samordnings och effektivitetsvinsterna ska uppstå. En PIO ser till att lämplig informationsnivå för projektet sätts inom alla användningsområden: kvalitetssäkring genom 3D granskning, underlag för mängdavtagning, kalkyler, tidplaner, analyser eller förvaltningsinformation. PIO:n säkerställer även att informationsöverföringen fungerar effektivt och är kvalitetssäkrad mellan skedena, från ställer helt nyaa krav på informationshanteringen. Tydligtt fastställda projektering till produktion till förvaltning. Under projektets gång säkerställer PIO:n att bestämd omfattning och kvalitet för ingående information uppnås, att oberoende 3D samgranskningar genomförs, och att samordning av information mellan inblandade aktörer fungerar effektivt. 28

33 BIM & Byggprocessen 5.4 Virtuella mötesplatser Ta ögon och öron till hjälp och upplev byggnadsverk och anläggningar innan de blir verklighet. BIM tekniken ger möjlighet att tidigt i processen ta in synpunkter på funktion och utförande. Människor med stor kunskap omm byggnadsverkens funktion men begränsad kunskap i teknisk redovisning får ett nytt språk att tala med arkitekter a och ingenjörer på. Detta medför att allt fler byggfel kan undvikas redan innan produktionen startar. s Tyréns senaste virtuella mötesplats i Malmö är BIM labbet. Här finnss möjlighet att: Uppleva och röra sig i det virtuella byggnadsverket eller anläggningen med hjälp av bl.a. 3D stereo. Lyssna på hur det virtuella byggnadsverket eller anläggningen kommer att låta i verkligheten med hjälp av akustiska simuleringar och 5.1 ljud.. Olika materialval och utformningar gör stor skillnad. Forma det virtuella byggnadsverket i tvärfackligaa grupper med CAD verktyg eller genom att rita direkt på skärmen. Brukare och beställare kan göras direkt delaktiga BIM labbet Vi på Tyréns vill utveckla nya arbetsmetoder med hjälp av BIM och nyy teknik. Nyfikenhet är en av våra värderingar, och BIM labbett i Malmö ärr ett sinnrikt verktyg för kreativa k lösningar. Dagligen använder Tyréns medarbetare och deras kunder BIM labbet till att: Ge ökad kvalitet i samgranskningsmöten Ta PIO rollen (Project Information Officer) ännu ett utvecklingssteg Bjuda in tvärfackliga grupper vid projekteringen Simulera ljud och akustiska egenskaper genom auraliseringarr Ge beställarna bättre underlag för beslut kring allt från störree investeringar till detaljerade valsituationer Ge brukarnaa (lekmän) bättre förståelse för byggnadsverket eller e anläggningen 29

34 BIM & Byggprocessen Användningsområden Tillgång till en BIM modell medför oändliga möjligheter att simulera och visualisera objekt, företeelser och processer såsom: Visualiseringar Akustiska simuleringar (auralisering) Simulering av brandförlopp Dynamiska och statiska analyser Simulering av tidplaner (4D)( Simulering av kostnader (5D) Energianalyser Trafiksimuleringar Produktionssimulering Körsimulatorer Figur 5.3 Uppbyggnad av BIM labbet påå Tyréns 30

35 BIM & Byggprocessen 5.5 Virtual Reality Kraftfulla datorer och avancerade tekniska system gör det möjligt att hantera en virtuell verklighet. Virtual Reality (VR) innebär att man m med hjälp av avancerad datateknik kan uppleva virtuella objekt och miljöer objekt och miljöer som inte finns i den fysiska verkligheten. Detta åstadkoms i en VR anläggning med m en kombination av stereoprojicerade bilder i storformat och t.ex. ljud eller känsel. Genom att använda BIM objekt med rätt typp av egenskapsdata förenklas kopplingen till VR modellen. När projektet förändras uppdateras all data vilket medför stor arbetsbesparing. En visning av modellen i VR miljö ger kund och brukare en betydligt bättre bild av byggnadsobjektet. Modellens alla vyer kan enkelt visas, till exempel tidssimuleringar, kontroll av komplicerade konstruktioner och byggsystem, test av prototyper för byggmaterialindustrin samt studier av vägsträckningar i infrastrukturprojekt Användningsområden för VR VR tekniken kan inom bygg och infrastrukturområdet bland annat användas till att: simulera miljöer som kommer att förändras, t.ex. en ombyggnad åskådliggöra miljöer som är planerade att byggas rekonstruera miljöer som inte längree finns som t.ex. en medeltida stadsdel visualisera kompliceradee konstruktioner samgranska 3D och BIM modeller träna på svåra montage simulera trafiksituationer och trafiklösningar Olika typer av VR anläggningar Det finns flera VR anläggningar runt r om i Sverige. De flesta drivs av högskolorna. h I anläggningarna ingår vanligtvis någon typ av CAVE, Vipodium eller bilsimulator. CAVE Ett bakprojektionssystem som bildar en kub med hjälp av tre skärmar, och projicering även på golvet. CAVE tekniken ger enn stark närvarokänsla. Förträffligt när man vill ge kunden en vision av hur det kommer att bli. Vipodium Ett bakprojektionssystem med tre skärmsegment, något vinklade mot varandra. Ger en panoramakänsla som fungerar utmärkt vid t.ex. samgranskning avv 3D modeller, markägarsammanträdenn och planering av byggplatsen. Bilsimulator En bilkaross där ratt och pedaler är kopplade till t en dator. Tre breda bakprojiceringsskärmar ger ett brett synfält. Simuleringar gör det möjligtt att testa trafiklösningar, siktförhållanden, skyltning med mera. 31

36 BIM & Byggprocessen Figur 5.4 Körsimulator och VR modell avseende trafiklösningar Tyréns tjänster Tyréns kan erbjuda följande tjänster till sina kunder med hjälp av Virtual Reality: Förstudie: vi går igenom förhållandena med kunden och dennes representanter t.ex. arkitekten. Med hjälp av givna data och en genomgång av det material som finns, fastställer vi den metod som ska användas vid modellering och publicering. Modellering: beroende på utgångsmaterialet framställer vi en 3D modelll som är kompatibel med de programvaror och system som används i VRmiljön. Ska S modellenn t.ex. användas för byggplats eller tidssimulering måstee den förses med de parametrar somm styr tidsförloppet. Är det en prototyp från en byggvaruproducent så lägger mann kanske tyngdpunkten på att objekten blir så verklighetstrogna som möjligt. När modellen är klar och textureringen gjord tar vi modellen vidare in i ett program där vi lägger till funktioner. Här kan man skapaa animationer, styra objekt, skapa väderleksförhållanden, bygga funktioner för att tända och släcka olika objekt eller byta material på objekten. Publicering: när modellen är klar kann vi hjälpa till med publicering och användning av modellen i olika VR miljöer. Här samarbetar vi bland annat med m olika högskolor. 32

37 6 BIM applikationer vid Tyréns Ett vanligt missförstånd är att BIM uppfattas som en programvara. Men M det finnss egentligen inga renodlade BIM program, istället använder man sig av olika objetsbaserade datorapplikationer som kan utbyta information, vilket skapar en BIM baserad arbetsmetodik. Nedan följer en sammanställning av några av de verktyg som vi använder oss av på Tyréns för attt bygga och hantera informationen i byggnadsinformationsmodellerna. Applikation Utvecklare Användningsområde Delbransch Novapoint InRails Vianova Bentley Projektering/modellering Projektering/modellering Anläggning Anläggning InRoads Bentley Projektering/modellering Anläggning AutoCAD Civil 3D Geosecma Autodesk Esri S-Group Projektering/modellering GIS-analyser Anläggning Anläggning Revit Autodesk Projektering/modellering Byggnader Tekla Tekla Projektering/modellering Byggnader Inventor Autodesk Projektering/modellering Byggnader SolidWorks NavisWorks Odeon Dassault Systèmes SolidWorks Projektering/modellering Corp Autodesk Samverkan Odeon A/S Akustik Byggnader Byggnader/anläggningar Byggnader FEM-Design Strusoft Statiska beräkningar Byggnader SAP/ETABS Computers & Structures INC Statiska beräkningar Byggnader Robot Autodesk Statiska beräkningar Byggnader VIP+ Strusoft Energiberäkning Byggnader Bidcon Consultec Kalkylering Byggnader/anläggningar 33

38 7 Kontakt Pål Hansson Utvecklings och stabschef, Region Syd, Malmö, , Pär Hagberg Avdelningschef BIM och GIS avdelningen, Malmö, Magnus Olofsson Byggnadskonstruktör, Alingsås, , Linus Malm Avdelningschef, Stockholm, Chris Nilsson Projektör, Kristianstad, , Mikael Yngvesson Avdelningschef, Umeå, , 34