Grunder för en branschgemensam informationsmodell

Transkript

1 Grunder för en branschgemensam informationsmodell för armering Rapport från projektet Hållbara byggprocesser, Interreg IV A Lars Häggström Version

2 Copyright författaren och Avdelningen för Projekteringsmetodik, LTH, Lunds Universitet 2012 Grunder för en branschgemensam informationsmodell för armering Rapport från projektet Hållbara byggprocesser, Interreg IV A Avdelningen för Projekteringsmetodik ( Institutionen för byggvetenskaper Lunds Universitet/Lunds Tekniska Högskola Box Lund ISRN LUTADL/TAPM - 12/ SE Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 2

3 Förord Denna rapport har utarbetats inom aktivitet 4 Transformering av nationella klassifikationer i projektet Integrering av hållbara byggprocesser inom Interreg IV ( I projektet samverkar forskare från Danmarks Tekniska Universitet, DTU, och Lunds Universitet, Lunds Tekniska Högskola, med syfte att skapa förutsättningar att stimulera en Öresundsregional marknad där offentliga och privata aktörer kan agera tvärs över gränserna. Aktivitet 4 Transformering av nationella klassifikationer inom Interreg IV syftar till att undersöka möjligheterna att mappa mellan svensk och dansk byggklassifikation, men också att i en pilotstudie visa på möjligheterna att effektivisera arbetet med armeringsspecifikationer. Arbetet har samordnats med ett parallellt projekt BIMInfo finansierat av Formas-BIC med syfte att undersöka informationsbehovet i olika aktiviteter som behandlar information om armering, dels att utarbeta en produktmodell för armering. Arbetet har utförts civ. ing. Lars Häggström, avdelningen för Projekteringsmetodik, Institutionen för byggvetenskaper, Lunds Universitet, Lunds Tekniska Högskola. Projektledare för aktivitet 4 i Interregprojektet och för BIMInfo är Professor Anders Ekholm vid avdelningen för Projekteringsmetodik. Kontaktuppgifter: Anders Ekholm: Anders.Ekholm@caad.lth.se, , Lars Häggström: lars.haggstrom@systematiktjanst.se, lh@stlh.se, , Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 3

4 Innehåll 1 Sammanfattning Introduktion Kunskapsläget Bakgrund Interreg IV FoU-projektet Armering i byggprocessen Exempel på programvaror Exempel på leverantörer Exempel på system för armeringsspecifikation Q-armering Impact Reinforcement Exempel på tidigare och pågående utvecklingsarbeten FoU-projektet Armering i byggprocessen Sydtotal Strusoft Celsa Logiq IFC och IFD Metod Metoder för begreppsmodellering Val av metodik Resultat Allmänt Armeringsbegrepp Begreppsmodellen Tingmodellen Processmodellen Produktmodellen för armering Armeringsmodellen Informationshantering för armering Projektering Handel Produktion Informationsmodellen uttryckt i XML Allmänt XML-schemat Tolkning av informationsmodellen Diskussion Medverkande Referenser och litteratur Begreppsförklaringar Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 4

5 1 SAMMANFATTNING Dagens informationshantering kring armering kräver mycket arbete och utförs av ett flertal aktörer med system som till stor del inte kan kommunicera med varandra. Sammantaget innebär detta stora kostnader. En höjning av projekteringens informationskvalitet och integrering av information mellan processerna innebär en stor potential för kostnadsbesparing. Projektet har utarbetat grunderna för och skisserat utformningen av en standardiserad informationsmodell för specifikation av armering för betongkonstruktioner i samband med utformning, anskaffning och produktion. Fokus ligger på kopplingen mellan konstruktörens generiska objekt och armeringsleverantörernas specifika objekt. Bedömningen är dock att det krävs klargörande av affärsmodellerna hos berörda aktörer och frågan om förvaltningen av erforderliga standarder. Ett kommande projekt föreslås för att klargöra detta och därefter kan ett projekt startas för att ta fram den standardiserade informationsmodellen. En grundläggande begreppsmodell har utvecklats och presenteras dels i Express-G och dels som ett XML-schema. I avsnittet Diskussion ges förslag på fortsatta projekt. Projektet har utförts av Lars Häggström under handledning av Anders Ekholm. Värdefullt stöd och bidrag har givits av ett tiotal experter. Se vidare kapitel 6 Medverkande. 2 INTRODUKTION Dagens processer kring armering för komplexa eller omfattande armerade betongkonstruktioner kräver mycket arbete och utförs av ett flertal aktörer. Tillhörande informationshantering är också komplex och omfattande. De datoriserade system som finns för hantering av armeringsinformation ger stöd för de behov som finns men de olika systemen kan till stor del inte kommunicera med varandra på grund av olikheter i dataöverföringsformat, begrepp och terminologi. Informationsprocesserna kring armering behöver effektiviseras och ges högre kvalitet och datorsystemen måste kunna kommunicera med varandra. Ett behov är handeln med armering i byggprojekt i främst Öresundsregionen som i dag inte sker på lika villkor på grund av skillnader mellan svenska och danska informationssystem. Armering är ett exempel på en vara som kan harmoniseras till att ha hela regionen som marknad. Detta antas kunna ge 3-5% lägre stomkostnader. Avsaknaden idag av en gemensam marknad bedöms redan gjort att verksamhet flyttat från regionen. Informationssystem för armering finns för konstruktionsberäkningar, specificering av armering i olika stadier av utformningsarbetet, handel med armeringsprodukter (beställning, avrop, leverans, logistik med mera), produktion av projektanpassade armeringsstänger med mera. De standarder för informationsformat som finns är främst IFC och Celsas XML-format. Projektet utgår från uppfattningen att informationshanteringen innehåller en stor potential för kostnadsbesparing vilken till viss del kan tillvaratas genom höjning av projekteringens informationskvalitet och integrering av information mellan processerna. Därmed ges underlag för höjning av konkurrens och effektivisering av processer. Projektets specifika syfte är att möjliggöra integration av processerna för projektering och anskaffning av armering i betongkonstruktioner. Projekteringen avser armeringen i betongkonstruktionen och projektet beaktar den informationsprocess som krävs för dess skapande inklusive handel och leverans. En förutsättning för att informationssystem skall kunna samverka är att de hanterar informationen på ett sätt som möjliggör kommunikation. Bäst förutsättningar finns om informationssystemen använder sig av samma grundläggande begreppsmodell, dvs samma sätt att beskriva domänens objekt av intresse, deras egenskaper och relationer. En standardiserad begreppsmodell gör det möjligt att Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 5

6 fristående utarbeta olika informationssystem för olika ändamål, som trots detta kan utbyta grundläggande information. Projektets syfte är att etablera en grund för en fortsatt utveckling av en sådan standard. Projektet specificerar grunderna för en informationsmodell för armering bl.a. för att möjliggöra koppling mellan konstruktörens generiska objekt och en godtycklig armeringsleverantörs specifika produktsortiment. Under projekteringen utarbetas information om möjliga armeringslösningar. Till projekteringen hör hållfasthetsberäkningar av armerade betongkonstruktioner, utformning av armering (geometri, typ, dimension, kvalitet med mera) samt specifikation av montering av armering. Utifrån denna information utarbetas beställningar (inkl. prel. leveransplan), avrop och leveranser. Utformning av armering utgår ifrån att inläggningsfärdig armering dels används som den är och dels att den projektanpassas genom att böjas eller kapas för att passa in i en armerad betongkonstruktion. Informationen kring montering av armering och handel avser således dels inläggningsfärdig armering och dels projektanpassad armering. Den projektanpassade armeringen har en egen produktionsprocess som informationsmässigt bör vara integrerad med produktionen av den armerade betongkonstruktionen. Projektet begränsar sig till frågor kring slaka armeringsstänger och relaterade processer och produkter. Armering med spännarmering eller mattor, nät, virar med mera ingår således inte. Projektet är begränsat till projekteringen och dess samband med information om armeringsstänger. Informationsmodellen från detta projekt avses utgöra en stabil grund men inte lösa alla frågor. En typ av frågor som inte beaktats är påverkan av branschens affärsmodeller och frågan om förvaltning av projektets resultat. Modellen behöver utvecklas i kommande projekt för att ta fram definierade begrepp och entydig terminologi samt ett gemensamt dataöverföringsformat. Den utvecklingen måste ske med stöd av praktiska tillämpningar. Nyttan med detta projekt för slutanvändarna kommer först när informationsmodellen är fastställd och terminologi och begrepp definierats och det finns ett standardiserat överföringsformat. Nyttoaspekterna skall uttryckas mera utförligt genom att ta fram olika scenarier i kommande projekt. Informationsprocessernas överordnade uppgift är att stödja att rätt armering utformas och anskaffas samt monteras på rätt plats vid rätt tid. Detta kräver att informationsprocesserna även innehåller information om eventuella påverkande processer som t.ex. gjutningar i olika etapper. Informationsmodellen är avsedd att användas för harmonisering eller informationsutbyte mellan existerande eller nya datoriserade informationssystem. Fokus ligger på att ge underlag för att öka handeln av armeringsprodukter i Öresundsregionen. 3 KUNSKAPSLÄGET 3.1 Bakgrund Interreg IV Interreg IV har i sitt program betonat behovet av ökad upphandling och leverans av varor och tjänster över gränsen mellan Sverige och Danmark. I beskrivningen för projektet Integration av hållbara byggprocesser [2] noteras att olika klassifikationer är begränsande och att det behövs en översättning mellan danska och svenska begrepp. I detta delprojekt som avser en informationsmodell för armering är det övergripande målet att ta fram en internationell standard, men en översättning mellan svenska och danska begrepp behöver också tas fram. Det långsiktiga målet är att understödja handeln med produkter över landsgränserna med en ökad konkurrens som följd. En harmonisering av klassifikationssystemen på kort sikt kan vara svår men Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 6

7 däremot bör påträffade problem noteras och rapporteras till ägarna av klassifikationssystemen. Detta behov uppmärksammades redan i Interreg III FoU-projektet Armering i byggprocessen FoU-projektet Armering i byggprocessen [3] har som syfte och mål att utveckla, testa och beskriva en förbättrad metodik för informationshantering för armeringsstål från projektplanering till färdig konstruktion genom användning av moderna IT-verktyg. Arbetet har till stor del genomförts i nära samverkan med de aktörer som är involverade i hanteringen av armeringsinformation, från projektering och specificering via tillverkning och leverans till byggarbetsplats. I projektet har det även ingått att inventera vilka befintliga IT-verktyg som finns tillgängliga. Dock har inga nya IT-verktyg tagits fram då detta ej har ingått i projektets uppdrag. Projektdeltagare är NCC, Tyréns, Tibnor, WSP, Svevia, Malmö Stad, Wihlborgs, Peab, BE Group, JM, Ramböll, Stomkon, A-betong, Vägverket, Celsa, Centerlöf, Holmberg, Banverket och ELU konsult. Kontaktperson är Christer Karström, NCC. Armeringsinformation och BIM är ett projekt [4] vars resultat bildar en delmängd av FoU-projektet med syfte att visa hur armeringsinformationen kan föras över digitalt från konstruktör till entreprenör och vidare till armeringstillverkaren utan att informationen behöver återskapas i varje led. Utöver det kommer projektet att visa på möjligheterna med att visualisera armeringen i 3D för produktionspersonalen. Man kommer att jämföra det nya arbetssättet med ett mer traditionellt arbetssätt på exakt samma konstruktionsdel. Förväntningen är att så sätt få de olika aktörernas synpunkter, med för och nackdelar för de olika arbetssätten. Förutom att verifiera att informationsöverföringen går smidigt så ligger fokus på att studera nedlagd tid för de olika aktörerna, total ledtid för informationsöverföringen samt risken för fel. Projektdeltagare är Tyréns, NCC och Cementa. Kontaktperson är Pål Hansson, Tyréns. 3.2 Exempel på programvaror De system som finns i dag ger stöd för konstruktionsberäkningar, specificering av armering i olika stadier av utformningsarbetet, handel med armeringsstänger bl.a. beställning, avrop, leverans, logistik, produktion av projektanpassade armeringsstänger m.m. Dessa programvaror är endera av typ CAD-system eller renodlade beräkningssystem eller produktionssystem, bl.a. för montering av armering, projektanpassning av armering t.ex. klippning och bockning, eller sammansatta system. Exempel på programvaror är [Baserat på: FoU-projektet Armering i byggprocessen ]: Namn Beskrivning Funktioner Källa IMPACT Reinforcement AutoCad Structural Detailing CAD-tillämpning för specificering och produktionsplanering av armering Version av AutoCAD för stålkonstruktioner samt för specificering och produktionsplanering av armering Export till BVBS och Q-spec. Maskinstyrning Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning K-modell med armering Analysmodell 3D-Viewer Armeringsritning usoft.com/inde x.php/sv/impa ct-rc desk.com/auto cad-structuraldetailing/ Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 7

8 Namn Beskrivning Funktioner Källa Autodesk Revit Structure Tekla Structure Bentley Structurer Bentley PowerRebar eller ProStructures med ProSteel och Pro- Concrete Del av Autodesk Revit för utformning av bl.a. armerade betongkonstruktioner BIM-program för utformning av bl.a. armerade betongkonstruktioner BIM-program för utformning av bl.a. armerade betongkonstruktioner BIM-program med fokus på utformning av bl.a. armerade betongkonstruktioner Leveransplanering Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning K-modell med armering K-modell Maskinstyrning Leveransplanering Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning K-modell med armering K-modell Maskinstyrning Leveransplanering Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning K-modell med armering K-modell Maskinstyrning Leveransplanering Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning K-modell med armering K-modell desk.com/revit /structuraldesignsoftware/ la.com/se/prod ucts/teklastructures/pages/defa ult.aspx ntley.com/en- US/Products/B entley+structural/ ntley.com/en- US/Products/S tructural+analysis+ and+design/ CQTools Cad-Q:s anpassning av Revit Structure Se Revit Structure, Svenskanpassat avseende bland annat objektbibliotek och symbolbibliotek. d- q.com/sv/prod uk- ter/cqtools- S/ BVBS Short for Bundesverband Bausoftware, this is originally a standard for the Federal Administration of Transport, Building and Urban Affairs needed to ensure that the authorities are able to implement a software-based solution for task processing quickly and economically. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 8

9 Namn Beskrivning Funktioner Källa Q-armering Robot STAAD Armera.se Datorsystem för förteckning av armering Autodesk Robot Structural Analysis är ett analysprogram utformat för användning tillsammans Revit Structure STAAD är tillsammans med bl.a. RAM och Prosteel en del av Bentleys produkter för bärande konstruktioner Excelblad kopplat till Q-spec eller Q-armering för leveranstider på etapper / armeringsobjekt Maskinstyrning för klippning och bockning av armering Armeringsspecifikation 3D-Viewer Armeringsritning Analysmodell Analysmodell Leveransplanering desk.com/robo t-structuralanalysisprofessional/ ntley.com/en- US/Products/S tructural+analysis+ and+design/ Laddas ner från e 3.3 Exempel på leverantörer Exempel på leverantörer av armering är: Namn Funktioner Källa Celsa BE Group Information om inläggningsfärdig armering Information om inläggningsfärdig armering Information om inläggningsfärdig armering Armeringsblanketter sverige/produkter/armering/produktinformation/ilf- Inlaggningsfardig-armering/ 3.4 Exempel på system för armeringsspecifikation Q-armering Q-armering är en programvara från Celsa Steel Service AB som ägs av den spanska stålkoncernen Celsa Group. Företaget säljer och vidareförädlar armeringsprodukter och tjänster till byggnadsindustrin. För armeringsstänger finns en begreppsmodell (uttryckt i ett XML-schema) som används för specifikation av indata till Celsa och deras produktionssystem. Celsa sänder inte ut XML-filer till projekten. Projektet har tagit del av XML-schemat och tolkat att det hanterar stänger och deras till- Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 9

10 låtna värden på bockningar. Schemat innehåller egenskaper som längd, stålsort, vikt med mera samt geometri uttryckt som geometrityper, huvudsakligen enligt Typblad 2A [1] Impact Reinforcement Impact Reinforcement har en implicit begreppsmodell och kan exportera data till Celsa i deras XML-format för framtagning av projektanpassade armeringsstänger. Projektet har tagit del av exempeldata som visar på enkelheten och tydligheten i användningen av formatet. 3.5 Exempel på tidigare och pågående utvecklingsarbeten FoU-projektet Armering i byggprocessen FoU-projektet Armering i byggprocessen beskriver armeringsprocessen och dess hjälpmedel för framtagning av armeringsspecifikationer. Det genomförs med stöd från SBUF (Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond). I slutrapporten redovisas viktiga faktorer som påverkar utvecklingen mot en mera industrialiserad armeringsprocess. En av dessa faktorer är framtagning av armeringsspecifikationer. Projektets främsta syfte är att utveckla, testa och beskriva en förbättrad metodik för informationshantering för armeringsstål, från projektplanering till färdig konstruktion genom nyttjande av moderna IT-verktyg. Målet med projektet är att korta ledtider, effektivisera logistikhanteringen av armering på byggarbetsplatsen samt minska antalet fel på armeringsspecifikationerna. Projektet och ett antal andra utvecklingsprojekt om armering redovisas på Armera.se som är en webbplats för armeringsteknik och armering i byggprocessen, se Sydtotal Sydtotal tar in data om ventilationsprodukter från CAD i XML-format endera som artiklar ( konfektionsartiklar ) eller konfigurativa artiklar ( projektspecifika artiklar ). Konfektionsartiklarna kan byggas ihop till mer komplexa artiklar som då får grundartikelns nummer kompletterat med specifikation på ingående artiklar. De konfigurativa artiklarna specificeras och tillverkas av Sydtotal. Konfektionsartiklarna kommer från Lindab. I en utförandeentreprenad fungerar det så att data kommer till Sydtotal från ventilationskonsulter dessa data verifieras och korrigeras om erforderligt av Sydtotal / Lindab samt monteras av Sydtotal. Ett informationsbehov som inte är uppfyllt är att kunna göra verifikationen ända tillbaka till RFP (Rumsfunktionsprogrammet) alltså till utrymmet och dess krav. Ett annat behov i verifikationen är att säkerställa rätt objekt ifrån leverantören Strusoft StruSoft är en programutvecklare inom konstruktionsområdet. Man ser en stor nytta med ett standardiserat dataformat för armering, både för överföring mellan egna programvaror och externa program. Särskilt intressant kan det vara att kunna definiera armeringsbehov på olika nivåer, exempelvis att i ett beräkningsprogram ta fram ett mer generellt armeringsbehov uttryckt i armeringsarea per längdmeter, täckskiktskrav och minsta centrumavstånd (för sprickor) för att i ett senare skede (och program) utnyttja det som utgångspunkt när man detaljerar mer specifika armeringslösningar. IMPACT Reinforcement är en armeringsmodul till AutoCAD. Armeringsobjekt ritas fristående från betong och hanterar symbolisk representation samt mängder. Exportmöjligheter finns till Q- armering och BVBS. CQ-Tools är ett tilläggsprogram till Revit som utvecklas av CAD-Q. StruSoft har utvecklat armeringsdelen av detta paketet som innehåller funktioner för symbolgenerering, litterahantering samt export till Q-armering, BVBS och Excel. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 10

11 FEM-Design är ett 3D finita element-program för framförallt byggnadskonstruktion. Man kan ta fram armeringsbehov eller kontrollera specifik armering. Importmöjligheter finns från IFC, Revit och Tekla. Tvåvägs-kopplingar är under utveckling. Dock överförs inte armering, vilket är önskvärt på sikt. En standardisering av armeringsdata hade väsentligt underlättat detta. WIN-Statik är en samling "enklare" beräkningsverktyg för enstaka byggnadselement som balkar, pelare osv. Armering är självklart en central del i betongberäkningarna, men inga kopplingar finns i nuläget. Det diskuteras kopplingar till modelleringsverktyg som Revit Celsa Celsa ser en stor nytta med att strukturera och standardisera formatet som bär armeringsinformation och till viss del förändra och utveckla det befintliga formatet. De främsta fördelarna med att skapa en internationell standard för armeringsinformation är främst att det kan bidra till produktivitetsutveckling inom Celsa Group eftersom standarden kan förenkla gränsöverskridande arbete inom koncernen. Celsa Steel Service har redan uppmärksammat problemet med en fragmenterad informationshantering och arbetar sedan ett år tillbaks med att definiera en ny struktur för hur armeringsrelaterad information ska lagras, modifieras och till viss del skapas. Celsas kommande molntjänst (QR) ska vara öppen för alla användare med en rad hjälpmedel för att skapa projekt, importera data direkt från andra system och för att specificera armeringen och skapa förteckningslistor. Därmed elimineras behovet av filer som skickas till och från olika personer och system och att filer i olika versioner kan förekomma hos olika användare vilket i dag är en vanligt förekommande orsak till missförstånd och fel. Metoden att sända information till Celsa i dagens XML-format kommer dock att behållas som en extra möjlighet. Informationen lagras i en databas ansluten mot internet och innehåller på så sätt alltid samma data hos alla användare oavsett var man befinner sig och vilken fysisk mobil eller stationär enhet man arbetar ifrån. Detta innebär att en gemensam informationsmängd skapas som alla inblandade parter i princip kan arbeta med. I databasen kommer att lagras en matematisk beskrivning av geometrin. Arbetsflödet blir att konstruktören skapar ett projekt i QR samt skapar sin BIM-modell med valfri mjukvara (t.ex. Tekla Structure) och sparar ner den armeringsrelaterade informationen till QR:s databaser. Konstruktören kan sedan dela projektet i databasen med entreprenören som kan logga in och tillföra information om t.ex. önskade leveranstider, färgmärkning och kommentarer till konstruktören. Entreprenören kan sedan dela projektet med armeringsleverantören som på motsvarande sätt kan tillföra t.ex. priser, faktiska leveransdatum, ordernummer och kontaktpersoner samt om olika armeringsstänger ska ingå i ett större sammansatt element. I vilket skede som helt kan konstruktör, leverantör eller entreprenör välja att importera nya data och alla data kan illustreras i 3Dmodellen. QR och alla relaterade system kommer att ha stor nytta av en standardiserad informationsmodell som en gemensam utgångspunkt för den integrerade lösning man tänkt skapa. Projektet ligger därför helt rätt i tiden, men borde givetvis redan ha varit klart. Det är dock troligen bättre att standarden utvecklas tillsammans med QR och de relaterade systemen för att säkerställa funktionalitet och hålla rätt fokus. En av de största skillnaderna i informationshanteringen, mellan Celsas gamla sätt att hantera information och det nya sättet, är på vilket sätt armeringsgeometrier definieras. I tidigare format har armeringsgeometrin definierats genom att ange det som kallas bygeltyp. Till varje bygel kopplas olika parametrar som beskriver storleken på geometrins olika ingående delar. Detta gamla sätt att lagra information skapar bl.a. följande problem: Varje människa eller maskin måste ha ett karta som kan översätta bygeltypens beteckning till en geometrisk form, där de olika parametrar framgår och vilken del av geometrin de styr. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 11

12 Om en bygel som frångår standarden inte täcker alla tänkbara geometriska figurer så måste informationen kompletteras med en ny karta som beskriver geometrin. De länder som vill följa en framtida internationella standard som inte redan idag arbetar efter den måste frångå sina inarbetade rutiner och börja arbeta enl. nya normer. För att undvika dessa problem har Celsa i sitt nya system, QR, valt att informationen som beskriver armeringens geometri inte ska utgå ifrån en på pappret definierad bygeltyps beteckning utan istället beskrivas av den matematiska beskrivningen av den faktiska geometriska formen. Det blir sedan upp till land för land eller företag för företag att välja hur man tolkar och beskriver en viss geometriskform. Utifrån detta vill Celsa Steel Service rekommendera att, om och när man ger förslag på ett nytt format/standard, ska man istället lagra den geometriska beskrivningen av armeringsjärnet istället för en/flera bokstäver som med hjälp av en karta beskriver den geometriska formen. Ett annat problem Celsa arbetar för att avhjälpa med sin kommande version av Q-armering är att skapa ett system som kan bära mer information än det som normalt ryms i de XML-filer som idag utgör armeringsförteckningar. Information som alltid hanteras parallellt med en armeringsförteckning när det kommer så långt som till produktion och leverans av armeringen Logiq Logiq ( tillhandahåller tjänster för e-handel och varuinformation. Deras handelslösning är BIM-inriktad och kopplad till IFD och kan ta en roll inom det området när den informationsmodell som är det övergripande målet för aktuellt projekt finns framme och implementerats. 3.6 IFC och IFD IFD är utformat för att fungera tillsammans med IFC. Den tekniska specifikationen för hur det ska ske finns i NS/TS 3489:2010. IFD är tillgängligt med den första svenskspråkiga delen (armering på svenska ingår inte i detta läge). Mera om IFD: Söka i IFD med Browser: Mera om IFD: 4 METOD 4.1 Metoder för begreppsmodellering Begreppsmodeller för armerade betongkonstruktioner och ingående armeringsstänger finns implicit i ett antal proprietära datoriserade informationssystem. Dessa system är av typ CAD-system, beräkningssystem, varuinformationssystem, produktionssystem eller sammansatta system. På och i FoU-projektet Armering i byggprocessen saknas begreppsmodeller men där finns dokumenterade erfarenheter som utgör en viktig grund för detta projekt. Teorier och metoder för framtagning av begreppsmodeller är mycket omfattande och etablerade inom många områden. Att göra ett referat eller sammanfattning av dessa bedöms ligga utanför detta projekt. Bedömningen är att de i valda delar kan användas även för armerade betongkonstruktioner och ingående armeringsstänger. De vanligaste verktygen för begreppsmodellering är Express, UML och XML. Största fördelen med Express är att den direkt passar IFC eftersom IFC är uppbyggt med stöd av Express. Fördelen med Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 12

13 UML är att den är den mest använda metoden vilket innebär att metoden är beprövad och att det finns många UML-konsulter, speciellt jämfört med Express-konsulter. XML ligger längst ifrån användbarhet för begreppsmodellering men har ojämförligt flest konsulter och avancerade verktyg samt är enkelt. Standarden bimxml från BimXML.org har studerats för att se om deras schema kan användas. Det löser vissa behov men tyvärr hanteras inte de fysiska delarna (konstruktionerna) utom slab och en del synliga delar som t ex radiatorer. Slab läggs dock under floor och radiatorer under space så det finns strukturella brister. Deras XML-schema har en för armering dels alltför enkel och dels onödig struktur, nämligen anläggning byggnad våning (floor) utrymme/rum (space) inredning (furnishings). I IFC och IFD (buildingsmart) finns delar som kan användas för att uttrycka en begreppsmodell för armering. Att ta fram en sådan begreppsmodell eller sammanställning av armeringsbegrepp i IFD hade varit intressant men har tyvärr inte kunnat inrymmas i detta projekt. 4.2 Val av metodik Ett väsentligt behov för val av metodik har bedömts vara att beskriva en informationsstruktur för kopplingen mellan konstruktörens generiska objekt och armeringsleverantörernas specifika objekt. Vid utformning av armering i en betongkonstruktion ska projektören kunna välja lösningar som finns hos eller kan tas fram hos leverantörerna av stängerna. Specifikationen av armeringsstängerna ska vara sådan att den kan användas för inköp och montering. Hypotesen är att detta kräver tillämpning av gemensamma standarder för armeringsstål. Som underlag för arbetet har projektet bland annat tagit del av de detaljerade processkartläggningar i form av Information Flow Diagrams som FoU-projektet Armering i byggprocessen tagit fram. Begreppsmodeller utgår ifrån förhållanden i en eller flera verksamheter och beskriver således verkligheten indirekt, genom verksamhetens perspektiv. Det innebär att sådana modeller från olika verksamheter kan bli inkompatibla. Exempel på sådana modeller finns i en del programvaror som hanterar armeringsinformation. Dessa modeller är dessutom oftast implicita vilket gör dem svåra att jämföra med varandra och svåra att mappa mellan. Projektet har valt att specificera armeringsmodellen genom att först utarbeta en mer allmän systemteoretiskt grundad begreppsmodell och sedan specialisera med övergripande begrepp för armering och betong. I detta projekt har vi valt att använda både Express-G och XML för att illustrera begreppsmodellen (Armeringsmodellen). En gemensam begreppsmodell för armering bör utgå ifrån en mer allmän begreppsmodell. Förfaringssättet syftar till att förankra modellen och ge underlag för dess utveckling. De mer grundläggande begreppsmodellerna specificeras endast utifrån de behov som behövs för Armeringsmodellen. Specialiseringen kan sedan göras utifrån behoven i de olika informationssystemen. Genom att basera begreppsmodellen på grundläggande ontologiska begrepp som många verksamheter kan vara överens om kan man skapa begreppsmodeller som är gemensamma för verksamheterna. Utvecklingen av begreppsmodellen skall baseras på kartläggning av informationsbehovet i de processer som hanterar information om armering. Exempel på processbeskrivningar har därför utarbetats. Baserat på Armeringsmodellen beskrivs i löpande text hur informationsflödena sker i olika processer (främst designprocessen) och hur informationsbasen byggs upp. I beskrivningen framgår hur produkten successivt specificeras från generiska data till projektspecifika och individuella eller nära individuella data. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 13

14 5 RESULTAT 5.1 Allmänt Resultatet av detta projekt är huvudsakligen en utredning av system för armeringsinformation och en allmän informationsmodell för armeringsspecifikation. Utredningen av armeringsbegrepp visade att svenska och danska system huvudsakligen redan är harmoniserade genom att de använder samma EN-standard. Den informationsmodell som skisseras i detta projekt är en första version och kan endast användas som idégrund. Informationsmodellen bedöms dock på sikt behöva bli en internationell standard, endera självständigt eller som en av flera liknande informationsmodeller. Denna första version av informationsmodellen behöver utvecklas och anpassas i ett fortsatt projekt. Det beror främst på att modellen inte kunnat beakta branschens affärsmodeller och frågan om förvaltning av informationsmodellen vilket medfört att modellen inte utvecklats i detalj för de olika processer där armering specificeras. Den har heller inte kunnat testas i praktiska tillämpningar, förses med standardiserad semantik (begrepp och termer) eller kunnat optimeras tekniskt. Informationsmodellen är tänkt att stödja ett informationsflöde som sker genom att alla aktörer använder delmängder av samma informationsmodell. Projektets förslag på principiell analysmetod anges nedan. Att göra analysen i detalj kräver dock en mer preciserad informationsmodell. Principen är att använda standardiserade egenskaper och informationsprocesser med definierade indata och utdata. Informationsmodellen innehåller processer, produkter och egenskaper för armering och uttrycks i detta projekt av ett XML-schema (kapitel XML-schemat). Schemat är en förenklad och praktisk anpassning av begreppsmodellen i Express-G (Armeringsmodellen i kapitel Armeringsmodellen). Schemat har angivna platser för data och listor med data för att standardisera inmatningen. Att ta fram dessa listor och fylla XML-schemat med data för generering av exempelfiler har inte kunnat inrymmas i projektet. Processerna som studerats är projektering, handel och produktion. Produkten är armeringsstänger av typ inläggningsfärdig standardprodukt (ILF) eller projektanpassad produkt i olika grader av bestämning. Informationsmodellen beskrivs nedan i den ordning som den skapats, nämligen först begreppsmodellen (Armeringsmodellen) i Express-G och därefter i XML. 5.2 Armeringsbegrepp I detta projekt har avgränsning gjorts till slakarmering (ospänd armering) som inte är rostfri. I Sverige tillämpas SIS-standarden SS , från januari 2011 som ska användas tillsammans med SS-EN 10080: Armeringsstål - Svetsbart armeringsstål - Tekniska leveransbestämmelser för stång, coils, svetsat nät och armeringsbalk. Övriga svenska standarder för armering är upphävda. I Danmark tillämpas Eurocode 2 (EN ) som ställer krav på armeringen i bilaga C med egenskaper enligt DS/EN Samma europastandarder för slakarmering (ospänd armering) tillämpas således i de båda länderna vilket innebär att armeringsbegreppen är harmoniserade. Inget ytterligare arbete har därför utförts i detta projekt. Det rekommenderas dock att i eventuellt fortsatt arbete om möjligt verka för att inarbeta begreppen i IFD. 5.3 Begreppsmodellen Begreppsmodellen beskrivs från mer generella till med specificerade begreppsmodeller. De beskrivs i ordningen: Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 14

15 Tingmodell Processmodell Produktmodell Armeringsmodell (samverkande process- och produktmodell) Tingmodellen Modellen uttrycker det grundläggande antagandet att det finns objekt och att de har egenskaper. Vi har begränsat oss till ting eftersom vi ska hantera konkreta objekt, faktiskt möjliga eller existerande. Processer och produkter är typer av ting och centrala begrepp eftersom vi ska hantera information om produkter genererade av processer. Produkter är statiska ting medan processer är dynamiska ting. Processer är till skillnad mot produkter ting vars egenskapsvärden eller egenskaper ändras över tiden. En produkt kan betraktas som ett resultat av en process eller ingå som resurs i en process. Processer kan skapa produkter eller ändra produkters egenskaper eller egenskapsvärden. Begreppet produkt används således i en mycket generell betydelse. Termen vara används således inte. Vara är ting betraktade ur anskaffningssynpunkt (en inbyggnadsvara har pris, leverantör m.m.) som ingår som resurser i en process. Detsamma gäller olika typer av hjälpmedel som maskiner och byggplatsutrustning, redskap och verktyg, kläder och skyddsutrustning och förbrukningsvaror. De ses alla, inklusive personer som roller hos produkter. Även den miljö som har relation till en process ses som en eller flera produkter. Modellen visar även att ting kan vara enkla som t.ex. en elektron (i klassisk fysik) eller sammansatta som t.ex. en atom. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 15

16 5.3.2 Processmodellen Modellen uttrycker en specialisering av tingmodellen för processer. Typerna av processer har valts utifrån behov för armering Produktmodellen för armering Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 16

17 Modellen uttrycker en specialisering av tingmodellen för produkter. Typerna av produkter har valts utifrån behov för armering Armeringsmodellen Modellen uttrycker tingmodellen, processmodellen och produktmodellen samt deras samband. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 17

18 5.4 Informationshantering för armering I det följande beskrivs hur informationsflödena sker i olika processer (främst projekteringen). I beskrivningen framgår hur produkten successivt specificeras från generiska data till projektspecifika och individuella eller nära individuella data. Informationssystemet ska ses som ett sammanhängande informationssystem för alla processer. Begreppsmodellen för produkten (produktmodellen) inklusive hur den successivt byggs upp beskrivs nedan per process. Eftersom aktörernas roller kan variera mellan projekt och över tiden har aktörerna utelämnats i denna beskrivning. De följande tabellerna ska läsas tillsammans med Armeringsmodellen (kapitel 4.4) och tolkas så att: Indata beskriver produktdata från föregående aktivitet i den aktuella processen eller data från andra processer. Aktivitet anger aktuell aktivitet inom aktuell process. Utdata beskriver produktdata från aktuell aktivitet i den aktuella processen. I beskrivningen av data ingår egenskapsbegrepp och deras värden. Ingen egenskapsklassifikation har tillämpats. Observera att detta projekts begränsningar påverkar vilka egenskaper som fordras Projektering Projekteringsdata omfattar bl.a. data kring utformning och statisk beräkning samt gränssnitt mot konstruktionens datamodell. Projekteringen har att ta hänsyn till en mängd processer som hanterar armeringsinformation. Det innebär att leverantörens transportutrymme, montörens möjligheter att lägga in stängerna, anpassning till gjutetapper och en rad andra processer måste beaktas. Nedan specificeras olika aktiviteter och data som kan ingå i en designprocess. Aktiviteterna speglar inte dagens praxis utan är principiella och aktörsoberoende med syftet att beskriva hur information om armeringsprodukter successivt kan specificeras. Speciellt fokus har lagts på gränssnittet mellan generiska armeringsprodukter och leverantörsspecifika produkter. Numreringen av aktiviteterna nedan är endast för identifiering och avser t.ex. inte någon tidsordning. Indata Aktivitet Utdata Belastningar och dimensioner hos den aktuella armerade betongkonstruktionen. A1. Hållfasthetsberäkning. Funktionell armeringslösning. Utdata från A1 och generiska data för armeringsspecificering. A2. Specificering av tekniska lösningar av armering. Specificerad teknisk lösning med generiska armeringsprodukter. Projektspecifik armering kan ingå. Utdata från A1 och leverantörsspecifika och generiska data för armeringsspecificering. Utdata från A2 och data om leverantörsspecifika armeringsprodukter. A3. Specificering av tekniska lösningar av armering. A4. Specificering av leverantörsspecifika produkter per generisk armeringsprodukt. Specificerad teknisk lösning med leverantörsspecifika armeringsprodukter. Specificerad teknisk lösning med leverantörsspecifika armeringsprodukter. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 18

19 Indata Aktivitet Utdata Utdata från A2. Utdata från A2. Utdata från A2. Utdata från A2 och A3 (verifieringarna). A5. Verifiering mot leverantörsspecifika armeringsprodukter. A6. Verifiering mot transportör av leverantörsspecifika armeringsprodukter. A7. Verifiering mot produktionsplanerare och eller armeringsspecificerare. A8. Färdigställande av armeringsspecifikation. Svar från leverantör om levererbarhet, leveranstider, ordernummer, färgmärkning, kommentarer till konstruktören, kontaktpersoner och kostnader. Svar från transportör om levererbarhet, leveranstider, logistikdata, kontaktpersoner och kostnader. Svar från produktionsplanerare och eller armeringsspecificerare om armeringsindivider eller armeringsgrupper och deras monterbarhet och placering i gjutetapp. Färdig armeringsspecifikation. Aktivitet 2 och 4 avser den situation då man först gör en grov specifikation utifrån generiska armeringsprodukter (A2) och sedan kompletterar den med en detaljerad specifikation med leverantörsspecifika produkter (A4). Vid utförande av aktivitet A4 kan man behöva revidera resultatet av aktivitet A2 och nyttja den översättningsnyckel som nämns nedan under Fall 2. Aktivitet 3 avser den situation då man redan initialt har tillgång till information om leverantörsspecifika produkter. Då kan man först specificera utifrån dessa och sedan presentera resultatet som generiska armeringsprodukter. Det senare krävs för neutralitet vid t.ex. offentlig upphandling. Detta kräver utarbetande av en översättningsnyckel mellan leverantörsspecifika produkter och generiska produkter. Detta har inte kunnat inrymmas i detta projekt men borde göras i ett kommande projekt. Det kunde då prövas om detta lämpligast bör ske med ett klassifikationssystem. Observera att armeringsspecifikationen inte är klar förrän alla verifieringsaktiviteter slutförts. Verifieringarna kan ske separat eller integrerat i aktivitet A3 och A Funktionell armeringslösning Den funktionella armeringslösningen specificerar t.ex. objekt och egenskaper enligt nedan. Objekt Överkantsarmering, Underkantsarmering, Sprickarmering. Egenskap, kommentar Funktion: Upptagning av dragkraft Generiska armeringsprodukter De generiska armeringsprodukterna framgår av och används i olika programvaror för armeringsspecifikation. De specificerar t.ex. objekt och egenskaper enligt nedan. Objekt Raka stänger samt böjda stänger enligt Typblad 2. Egenskap, kommentar Längd, diameter, stålkvalitet, gjutetapp samt geometri. Anm.: Geometri anges t.ex. enligt Typblad 2. Celsas nuvarande format för deras import av geometrisk information om armering baseras på Typblad 2. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 19

20 Exempel på specificering i CAD [24]. Geometri: Armerad betongkonstruktion (Strip footing) Attribut. Armering (Rebar) Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 20

21 Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 21

22 Leverantörsspecifika armeringsprodukter De leverantörsspecifika armeringsprodukterna specificerar t.ex. objekt och egenskaper enligt nedan. Objekt Inläggningsfärdiga standardprodukter eller projektanpassade produkter, t.ex. sådana som är projektspecifikt kapade och böjda Egenskap, kommentar Längd, diameter, geometri, stålkvalitet, gjutetapp, leverantörens artikelnummer eller beställningsnummer samt geometri Utveckling Processen att specificera armeringsprodukter är mycket komplex och kräver samverkande kompetens hos konstruktör, specificerare, leverantör, transportör och produktionsplanerare. Processen kan behöva utföras stegvis och med omtag för optimering. Ett informationssystem som bygger på Armeringsmodellen kan specificera hur varje aktivitet kan få indata och leverera utdata till andra aktiviteter och klargör därmed designprocessen så att alla kompetenser kan samverka. Vid val av teknisk lösning av armering tas olika lösningar fram och jämförs avseende olika egenskaper inklusive kostnad. Kostnaden för generiska produkter kan beräknas utifrån standardpriser eller statistiska priser. Informationsflödet i projekteringen skulle behöva utredas närmare. En hypotes är att det skulle visa på behov av: Erfarenhetsbank med informationssystem för armerade betongkonstruktioner med gemensam uppbyggnad t.ex. enligt detta projekt. Det kan vara så att denna bank med konstruktioner även borde innehålla delar av konstruktioner delar som kan kombineras på olika sätt till kompletta konstruktioner som sedan projektanpassas. Listor på möjliga objekttyper (i detta projekt tre stycken, men i verkligheten är antalet större) Listor på möjliga egenskaper och egenskapsvärden per objekttyp Handel Handelsdata omfattar data kring upphandling av armering, gränssnitt mot konstruktionens datamodell, inköpssystem, e-handel och specificering av armering som handelsvara med mera. Processen för e-handel består av en mängd processer med standardiserade informationsöverföringar som kallas meddelanden. Exempel är beställningar (inkl. prel. leveransplan), avrop och leveranser. Standardiseringsorgan är bland annat BEAst, NEA och GS1. Överföringsformat och data för e-handel ska följa befintliga standarder, t ex Nordic ebuilding (NeB) som ägs av BEAst. Det är också viktigt då man bygger upp sådana informationsstrukturer, att de är harmoniserade med de datastrukturer som används i projekteringen av armering, d.v.s. i de verktyg som konstruktören använder. I förlängningen är det också intressant med koppling till EDIlösningar och streckkodsystem på armeringsjärnen. Eftersom detta område är väl utrett och standardiserat har inget arbete med detta gjorts i detta projekt. I eventuellt fortsatt projekt bör dock de olika meddelandena testas i praktiska tillämpningar för att se om det finns utvecklingsbehov för armeringsprocesserna. I ett kommande projekt borde kunnande från handeln och standardiseringen tas tillvara och uttryckas operativt Produktion Produktionsdata omfattar data kring leverans och montering av armering. Här ingår gränssnitt mot logistik och produktionsplanering, konstruktionens datamodell med mera. Tyvärr har denna process inte kunnat inrymmas i detta projekt. I eventuellt fortsatt projekt bör dock resultaten från främst FoU-projektet Armering i byggprocessen tas med och praktiska tester göras. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 22

23 5.5 Informationsmodellen uttryckt i XML Allmänt Projektets hypotes vad gäller framtida konkretisering av informationsmodellen är att detta görs inom ramen för IFC-standarden och att IFD-standarden hanterar informationsmodellens begrepp. Utbyte av information mellan informationssystem kan ske med XML som då skall kunna hantera modellernas olika informationselement i enlighet med hur de uttrycks och relateras i begreppsmodellerna. Ett exempel på hur ett sådant XML-schema kan vara uppbyggt ges nedan. Schemat är bland annat inspirerat av arbete med sbxml inom utvecklingsprogrammet IT Bygg- och Fastighet 2002 ( som utförts av Lars Häggström och Jan- Anders Jönsson, Åkej AB XML-schemat Heldragna linjer i schemat anger att underliggande entitet är obligatorisk (mandatory) och streckade linjer anger att den är frivillig (optional). stxmlp är rotelementet varifrån hela schemat utgår. Bilden ovan visar att aktuell leverans (CurrentDeliveryVersionInfo) alltid ska anges liksom sändare och mottagare samt rättighetsägare. Själva informationen ligger under InformationElement. För att ge översikt över alla referenser och andra data som används och är tillåtna finns DataCollections. Det är dels en förteckning över alla listor med data och dels de datalistor (inklusive sina data) som medsänds i en XML-fil med detta schema. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 23

24 InformationElement är de informationsbitar som informationssystemet består av. Varje bit ska ha en identitet (ID) och tillhöra en version av informationssystemet. Antal bitar är 0 till oändligt många. Bitarna kopplas ihop logiskt till varandra genom tillhörighet till viss Process, Product, Structure och hur de ingår i olika informationsmängder (Document). Under PersonInOrgId refereras till den eller de personer som har roller relaterade till informationen. DataElement avser ett (1) InformationElement och är av någon av typerna Text, Mängd, Bild, Tabell, Geometri eller en Referens under dessa anges själva datat med värden, enheter med mera. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 24

25 Document är en uppmärkning av ett (1) InformationElement. Det är således inte dokument i gängse begränsade betydelse som pappersdokument som avses. DocumentType grupperar informationselementen utifrån typ av information. Parent anger eventuell informationsstruktur. Det kan t.ex. uttrycka vilka delar i en Geometry som ingår i varandra eller vilka textstycken som ingår i olika textblock. OrderingType tillsammans med OrderingNumber används för att uttrycka i vilken ordning informationselement följer på varandra. Det kan t.ex. uttrycka i vilken ordning vektorer i en Geometry följer på varandra eller i vilken ordning textstycken i ett textblock följer på varandra. Ordering Type uttrycker på vilket sätt informationselementen följer på varandra. Med mekanismer avses i detta sammanhang informationsprocesser med indata och utdata. Structure anger informationselementets tillhörighet till ett strukturelement som t.ex. en överordnad klass. Structure, liksom många andra element i schemat ges identitet och en uppmärkning som t.ex. en klassifikation. Uppmärkning anges med data (DataCollectionData) som definieras av en datalista vilken identifieras med identitet (DataCollectionId). Klassifikation anges via elementet Classification. Interreg IV, Aktivitet 4, Pilot 3. Slutrapport. 25