Rakentamisen ICT:n tulevaisuus?

Transkriptio

1 Rakentamisen ICT:n tulevaisuus? Arto Kiviniemi Rakennussuunnittelun tekninen kehitys Kokemuspohjainen suunnittelu - fyysiset mallit Piirtäminen ja kopiointi käsin Velvoite esittää rakennuspiirustukset voimaan Suomessa Turun palon jälkeen vuonna 1775 Piirtäminen käsin ja koneellinen kopiointi CAD - piirtämisen automatisointi Mallintaminen ja simulointi Interoperability Tietomallipalvelimet?? ~ xx 2 1

2 Dokumentti- ja 2D-pohjainen prosessi Informaatio kulkee pääosin paperien välityksellä osapuolelta toiselle, jolloin sekä aikaa että työtä haaskaantuu ja virheet lisääntyvät 3 Integroitu tuotemallipohjainen prosessi Informaatio kulkee hyödynnettävässä muodossa datana järjestelmästä toiseen; virtuaalinen rakennus 4 2

3 Rakennusteollisuus RT ry 5 Nykytilanne? Leading edge vs. bleading edge? 6 3

4 Sijoittuminen teknologia-aaltoon JÄLKIJOUKKO katoavat markkinat ainoa kilpailukeino on hinta alhaiset kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa ei houkuttele lahjakkaita työntekijöitä Markkinavolyymi Käsinpiirtäminen Teknologinen kehitysaste 7 Sijoittuminen teknologia-aaltoon TAVANOMAINEN TASO suuret markkinat tärkeimmät kilpailukeinot ovat hinta ja ydinosaaminen paljon kilpailua, vaikea erottautua tavanomaiset kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa ei mitään teknologiaetua Markkinavolyymi 2D CAD Teknologinen kehitysaste 8 4

5 Sijoittuminen teknologia-aaltoon KORKEA TEKNOLOGIA kasvavat markkinat tärkeimmät kilpailukeino on ydin- ja teknologiaosaaminen vähän kilpailua, helppo erottautua korkeat kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa melko korkeat riskit houkuttelee lahjakkaita työntekijöitä Markkinavolyymi Mallintaminen Teknologinen kehitysaste 9 Sijoittuminen teknologia-aaltoon KÄRKIYRITYS hyvin pienet markkinat hyvin vähän kilpailua hinnoittelu ei ole merkittävä asia erittäin korkeat kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa houkuttelee huippulahjakkaita työntekijöitä erittäin korkeat riskit Markkinavolyymi Teknologinen kehitysaste Integroitu mallintaminen 10 5

6

7 False Image: Modeling is Expensive Arup's Melbourne Office reported a 30% reduction in documentation effort by using the models Arup has moved to 100% model-based processes in 2006 Eureka Tower, architect Fender Katsalidis: Comparison of two residential towers of similar standard and complexity: Project A, traditional documentation vs. Eureka Tower, an integrated 3D model Project A Eureka Tower Size 45 stories 88 stories Time to document 100% Size 50% >76% Number of staff 100% almost 66% reduction double Working hours per week 72 hrs 51 hrs In addition, working directly with a 3D model allowed a number of coordination issues to be identified and resolved earlier than otherwise. (Source: Robin Drogemuller, CSIRO) 13 Some Examples of 4D Savings DPR Emeryville project; large shopping mall Spending in 3D/4D modeling $39,720, which was 0.05% of the total $72 million budget Project gained 3 weeks in the schedule Assuming 10% yearly ROI $400,000 = 10*investment Other benefits: Better sequencing Seeing and resolving problems early Better understanding of the project and problems Gehry's Experience Music Project in Seattle Contractor spent $12,000 in 4D modeling The main discovery was the location problem of the crane, which company s best experts could not see before the modeling in spite of the extensive planning effort Savings from the modeling at least $2 million = 170*investment Source: Virtual Builders Roundtable at DPR, June

8 Source: Organizing to Exploit Integrated Information Technologies Ray Levitt and John Taylor, CIFE - Stanford University 15 Suomessa useita huippuohjelmistoja Granlund Progman Solibri Tekla Tocoman 16 8

9 9

10 19 10

11 11

12 12

13 13

14 Mihin ollaan menossa? 27 Quality of Visualizations? Kent Larson: Unbuilt Masterworks Luis I. Kahn

15 Quality of Visualizations? 29 BIM-based Fire Safety Concept ARCHITECTURAL DESIGN STRUCTURAL DESIGN BIM FIRE SAFETY DESIGN Evacuation & rescue safety Fire Safety assessment 30 15

16 Validation Material for Fire Simulation - fire tests and experiments 31 Structure Examples of Fire Simulation Suppression Fire spread web temperature ( o C) 250 data 200 FDS time (s) Airport terminal Office Multipurpose hall Under-groung parking Ship Train 32 16

17 How Realistic Fire Simulation Can Be? Apartment fire: Helsinki Picture: Antti Kiiski Results of fire simulations done in autumn FDS and Human Egress Calculation FDS+Evac tool Combines FDS fire simulation to simulation of human evacuation Created and developed by VTT Multidisciplinary multi-agent approach human behaviour from experts in social psychology Validated using evacuation-drill data 34 17

18 Egress Analysis: Competitive Behavior Xiaoshan Pan/Stanford University 35 Egress Analysis: Bi-directional Flow Xiaoshan Pan/Stanford University 36 18

19 Tuotemallipalvelimet Tiedostopohjainen tiedonsiirto ei ole toimiva ratkaisu Mallien koko aiheuttaa ongelmia eikä koko mallin siirto ole järkevää, jos tehdyt muutokset ovat pieniä Ohjelmistojen tietorakenteet ja sisällöt ovat erilaisia Tietojen omistajuutta ja versioita ei voi hallita luotettavasti Tarve tietojen jakamiseen; tuotemallipalvelimet Osamallien siirto Kukin ohjelmisto käsittelee ainoastaan tarvitsemiaan tietoja Jaetun datan omistajuuden hallinta mahdollista perustuen rooleihin Versionhallinta objektitasolla 37 IMSvr Structure Yoshinobu Adachi - IMSvr Project - Secom/VTT

20 Requirements Model Multimodel Environment Alternative Solutions Design Model(s) Version 1 Alternative Solutions Production Model(s) Version 1 Integrated Project Model Design Model(s) Version 2 Production Model(s) Version 2 Design Model(s) Version 3 Production Model(s) Version 3 Facility Management Model Arto Kiviniemi - Premiss Project VTT & Stanford University 39 Model Server Structure for Multiple Models Architectural model HVAC model Structural model Production model Maintenance model Integrated Project Model etc Control level: access and change permissions, revisions, etc. Link layer: corresponds with the real world objects Column Domain specific property level: geometry, attributes, etc. etc 40 20

21 Planning2 Remedy Entertainment 2001 End result Remedy Entertainment

22 MaxED: final Remedy Entertainment 2001 Games and CAD Similar goals? Environment creation Visualization Interactivity Where CAD should (also) go? Remedy Entertainment

23 Things to consider: Is generic the only way? PLAYABILITY is missing Optimization Visual cues, appeal 3D speed Response Accessible commands, immediate response Professional software does not need to be by UI standards Remedy Entertainment 2001 EVE EVE Experimental Virtual Environment SGI Onyx2 IR, 3-wall rear-projection display, various input devices IAI Summit, International Seminar

24 User Inside EVE IAI Summit, International Seminar Multiple Users in EVE IAI Summit, International Seminar

25 Flow Visualization IAI Summit, International Seminar VIRTUAL REALITY, AVATARS Walk through inside virtual Digitalo - Lumeportti - VTT s proprietary CAVE system for 3D data visualisation and collaboration - Utilises video projectors, networked PCs and low-cost VR technology - Provides steroscopic walk-through functionality with gesture-based interaction - Incorporates autonomous avatars walking around in the 3D scene Charles Woodward

26 MOBILE AUGMENTED REALITY Outdoors visualisation of Digitalo - Commissioned in 2003, using PDA device - Lightweight, user friendly, inexpensive - Frozen view, multiple users, etc. Current implementation - Tablet PC, with optional video glasses - Local processsing, or streaming video - Markerless, feature based tracking Other applications, e.g. - Interior design, parks, landscapes - Industrial apps, production, mainentance - Consumer applications <-> camera phones! Charles Woodward AUGMENTED SCALE MODEL Digitalo augmented on conference table - Viewing through video glasses (stereo) - Move around model, communicate with other people - Also, virtual reality tour utilising feature based tracking Features - Virtual menu for user interaction - Add, move and remove parts ( ARcatalogue ) - Realism: textures, reflections, shadows etc. - Interact with lighting conditions, etc. Charles Woodward

27 AUGMENTED REALITY (AR) Mixes virtual objects with view of real world - Instead of completely virtual world (VR) - Real-time, interactive, 3D Marker based tracking - Marker s 3D location is registered from video image - Virtual objects are augmented on marker Example: augmented interior design - Furniture is light to move around - Easy to try out different alternatives - No modelling of real environment required - Hardware: PC & web camera (& video glasses) -... or, just digital camera / camera phone! Charles Woodward AUGMENTED INTERIOR DESIGN - CONSUMER SOLUTIONS ARInterior - Single marker placed on floor - Digital camera images uploaded to computer - Virtual furniture selected and placed with menu/mouse - Features: lighting, shadows, hiding of marker - Potential also for Internet portal solution ARPhone - Placing virtual furniture on phone s camera image - Based on feature tracking - no markers required Charles Woodward