ARKKITEHDIN TUOTEMALLISUUNNITTELU Yleiset perusteet ja ohjeita

Transkriptio

1 Vaiheistettu tuotemallisuunnittelu Kuva: Lauri Melvasalo, Laurimark Oy ARKKITEHDIN TUOTEMALLISUUNNITTELU Yleiset perusteet ja ohjeita Arkkitehti Seppo Niemioja, Innovarch Oy 3. painos, elokuu 2005

2 1/72 ESIPUHE Rakennusten tietokoneavusteinen suunnittelu on muuttumassa. Perinteisestä 2D suunnittelusta ollaan siirtymässä yhä enemmän kolmiulotteiseen (3D) suunnitteluun. Käytettäessä tuotemalliperustaista 3D mallintamistapaa saadaan suunnittelusta mahdollisimman suuri hyöty. Tuotemallilla tarkoitetaan rakennuksen osien ja niihin liittyvän tiedon kuvausta. Visuaalisesti tuotemalli ilmenee useimmiten kolmiulotteisena suunnitelmana, jossa rakenteet kuvataan viivojen sijaan tuoterakenteina. Tuotemallin avulla rakennusten suunnittelussa, toteuttamisessa, käytössä ja ylläpidossa tarvittava tieto on hallittavissa. Tuotemallista saadaan tietoa mm. rakennuksen tiloista, rakenteista, materiaaliominaisuuksista sekä mitoista ja määristä. Tuotemallin avulla voidaan tallettaa ja siirtää tietoa osapuolelta toiselle paljon nykyistä nopeammalla ja luotettavammalla tavalla. PRO IT -projekti on perustettu kehittämään laajapohjaista kansallista tuotemallintamiseen perustuvaa rakennusprosessin tiedonhallintatapaa. Projektin käynnistäjä on Rakennusteollisuus RT ry, minkä lisäksi siihen osallistuu laaja joukko rakennusprosessin eri osapuolia. Pro IT tuotemallitieto rakennusprosessissa hanke sisältää suunnitteluohjeiden lisäksi monia muita osa-alueita, kuten tuotemallipohjaisen rakennusprosessin ja sen tiedonsiirron kehittämisen sekä tuoterakennemallien ja niissä tarvittavien tietojen määrittämisen. Ohje on täydennetty ja tarkennettu versio aiemmin julkaistusta PRO IT ohjeesta. PRO IT tuotemallinnusohje ja sen mukainen suunnittelukäytäntö antavat edellytykset muiden osa-alueiden kehittämiselle. Tavoitteena on, että tulevaisuudessa erilaisilla ohjelmistoilla tehtyjä tuotemallisuunnitelmia voidaan hyödyntää yhdenmukaisesti. Kehitystyö tukee kansainvälisen IFC - tiedonsiirtostandardin käyttöönottoa, joka mahdollistaa tiedon siirtämisen IFC - tiedonsiirtostandardia tukevasta ohjelmistosta toiseen. IFC ei vielä kuitenkaan tue läheskään kaikkia tiedonsiirtotarpeita, minkä vuoksi tarvitaan muitakin keinoja siirtää tietoa osapuolelta toiselle. Tuotemallintaminen ja sen määrittelyt ovat viime vuosina kehittyneet voimakkaasti kansainvälisestikin. On tullut myös paljon uusia tehokkaita suunnittelutyökaluja. Monet käyttävät jo tuotemallintamiseen soveltuvia ohjelmistoja, mutta perinteisellä tavalla. Tiedonsiirto prosessissa ja sen hyödyntäminen edellyttää tuotemallin suunnittelulta ja toteutukselta tiettyjä vaatimuksia. Ensimmäisen tavoite on, että tuotemallisuunnitelmasta voidaan lukea ja tarkistaa tilojen ja rakennusosien sijainti ja määrä. Tätä tietoa tarvitaan mm. määrä- ja kustannuslaskennassa sekä aikataulujen teossa. Tilatieto palvelee myöhemmässä vaiheessa rakennuksen käyttöä ja ylläpitoa. Tämä ohje on tarkoitettu suunnittelijoiden käyttöön, erityisesti ensivaiheessa arkkitehdeille. Tavoitteena on luoda yhdenmukainen rakenne tuotemallista, kuvata siinä tarvittavia tietoja sekä tuotemallintamisen tulevaisuuden kehitystä, sekä antaa myös käytännön ohjeita tuotemallin tekemiseen. Mallinnusohje ei sellaisenaan riitä, vaan sen tueksi tarvitaan suunnitteluohjelmistokohtaisia sovelluksia. Tuotemalliohjeen osana on myös tuote- ja rakennekirjastojen laatiminen sekä mallintamisen esimerkkinä tehty virtuaalirakennus. Ohjeen laatimiseen on osallistunut laaja joukko rakentamisprosessin osapuolten edustajia: suunnittelijoita, urakoitsijoita, tuoteteollisuutta, rakennuttajia ja kiinteistöjen omistajia sekä ohjelmistoedustajia. Kuten tuotemallintaminenkin, tämä ohje kehittyy ja muuttuu ja sitä päivitetään myöhemmin. Rakennesuunnittelun osalta on tehty erillinen ohje, joka täydentää tätä ohjetta. Parhaat kiitokset kaikille työhön osallistuneille! Elokuussa 2005 Ilkka Romo Rakennusteollisuus RT ry Seppo Niemioja Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy

3 2/72 1 JOHDANTO Tavoite Edellytykset Arkkitehtisuunnittelu 3 2 TUOTEMALLINTAMISEN PERUSKÄSITTEET Määritelmiä Tietokoneavusteinen suunnittelu ja tuotemallintaminen Tuotemallipohjainen CAD-sovellus Tuotemallintaminen ja tuotetietojen tiedonsiirto IFC tiedonsiirto ja tiedon yhteiskäyttö IFC-tiedonsiirto sovelluksissa Tuotemallin tunnistetiedot 8 3 TUOTEMALLINNUKSEN PERIAATTEET Yleistä Rakennusprojektin lähtötiedot Tuotemallinnuksen vaiheet Vaatimusmallit (lähtötietojen selvittäminen) Tiedonsiirto osapuolten kesken 15 4 MALLINNUKSEN VAIHEET SUUNNITTELUSSA Yleistä Virtuaalinen koerakennus testikohteena ja kehitystyön tukena Vaatimusmallivaiheeseen liittyvä mallintaminen Tilamalli Tilamallin tietosisältö Tilaryhmät Alustava rakennusosamalli Alustavan rakennusosamallin tietosisältö Rakennusosamalli Rakennusosamallin tietosisältö Tuoteosamalli Tuoteosamallin tietosisältö 29 5 MALLINTAMISTAPA, TARKKUUS JA TIETOSISÄLTÖ Yleistä Mallintamistapa Rakennuksen kerrosten mallintaminen Monen kerroksen läpi ulottuvat rakenneosat Monimuotoiset ja korkeat tilat Mallin tietosisältö 42 6 RAKENNUSOSAT JA LIITTYMÄRAKENTEET Yleistä Perustusrakenteet Runkorakenteet Vaipparakenteet Täydentävät rakenteet Tilarakenteet Rakennusosamallin liittymärakenteita Vapaamuotoiset rakennusosat ja rakenteet 58 7 TUOTEMALLIPERUSTEISEN SUUNNITTELUN YHTEISET MÄÄRITTELYT Yleistä Kuvatasot Kuvatasojen nimeäminen Kuvatasot Talo 2000 nimikkeistön mukaan Tilojen nimeäminen ja tunnisteet Rakennusosanimikkeistö Rakennusosat ja ProIT tuotekirjasto Yleistä ProIT tuoterakennekirjasto 64 8 MALLIEN TARKASTAMINEN Solibri Model Checker NavisWorks 67 9 IFC TIEDONSIIRRON TESTIT PILOTOINTI OHJEIDEN JATKOKEHITTÄMINEN 72

4 3/72 1 JOHDANTO 1.1 Tavoite Ohjeen keskeisenä tavoitteena on antaa perustiedot ja ohjeet lähinnä arkkitehdin tuotemallipohjaiselle suunnittelulle ja vaikuttaa ohjelmistokohtaisten sovellutusten tekemiseen tuotemalliperiaatteiden mukaan. Rakennuksen tuotemallin avulla siirretään suunnitelmatieto rakennushankkeen eri osapuolille elektronisessa muodossa siten, että tieto on hyödynnettävissä ilman manuaalisia välivaiheita esim. paperikopioiden muodossa. Tuotemallista on tarkoitus tuottaa : suunnitelmadokumentit mitta- ja määrätiedot visuaaliset kuvaukset hankkeesta kiinteistönhallinnan lähtötiedot säilyttää tuotettu tieto rakennuksen elinkaaren ajan Tämä ohje on myös runkona laadittaessa tuotemalliperustaista projektikohtaista ohjetta, jossa on määriteltävä myös projektin osapuolten vastuut, velvoitteet ja oikeudet sekä mallinnustehtävien sisältö. 1.2 Edellytykset Tuotemalliperusteinen suunnittelu edellyttää hankkeen eri osapuolilta yhteensopivien tietojärjestelmien käyttöä. Olennaisena osana on yhteensopivan tiedonsiirron määrittelyt. Tuotemalliohje tukee kansainvälisen IFC -tiedonsiirtostandardin käyttöönottoa (ks. 2.4 Tuotemallintaminen ja tuotetietojen tiedonsiirto), joka mahdollistaa tiedon siirtämisen IFC - tiedonsiirtostandardia tukevasta ohjelmistosta toiseen. Kansallisella tasolla on sovittava määrättyjen yhteneväisten standardien käytöstä. Tällaisia ovat mm: käsitteistöt nimikkeistöt (TALO 2000 nimikkeistö) kuvatasojen nimeäminen tuotemallirakenteet Integroitu suunnittelu on osa koko rakennusprosessia ja rakennuksen käyttöä. Tiedon tallentaminen ja sen organisoitu jakaminen edellyttää rakennuksen tuotemallin tallentamista ennalta määrätyllä tavalla. Projektin tiedon tallentamiseen ja jakamiseen käytetään projektipalvelimia. Käytössä olevat ratkaisut eivät vielä toimi tuotemalliperusteisessa suunnittelussa toivotulla tavalla. Tähän on tarkoitus kehittää tuotemallipalvelinratkaisuja, joita tässä ohjeessa ei käsitellä. Toistaiseksi käytetään nykyisiä, yleisesti käytössä olevia tiedonsiirto- ja tallennusmenetelmiä. 1.3 Arkkitehtisuunnittelu Nykyinen lineaarinen suunnitteluprosessi on perua manuaalisesta piirtämisestä ja nykyisinkin voimassa olevasta arkkitehdin tehtäväluettelosta (ARK 95), jossa vaiheet ovat: Tarveselvitysvaihe Hankepäätös Hankesuunnitteluvaihe Investointipäätös Luonnossuunnitteluvaihe Toteutussuunnitteluvaihe Rakentamispäätös Rakentamisvaihe Vastaanottopäätös Käyttöönottovaihe

5 4/72 Takuiden vapauttaminen Edellä mainittu jaottelu sopii huonosti jo nyt käytössä oleviin suunnittelun ja rakentamisen prosesseihin. Käytännössä ollaan menossa lineaarisesta toimintamallista arvoverkottuneeseen toimintotapaan, jossa suunnittelun ja rakentamisen prosessit lomittuvat keskenään eri tavoin riippuen toteutustavasta. Lineaarinen suunnitteluprosessi soveltuu huonosti tuotemalliperustaiseen suunnitteluun. Tuotemalliperusteisessa suunnittelussa suunnittelun painopistettä on siirrettävä huomattavasti nykyisen suunnittelujaottelun mukaisen luonnossuunnittelun puolelle. Se on perusteltua, koska rakennushankkeen kustannuksista suurin osa määräytyy hankkeen alkuvaiheen aikana (Kuva 1.3-1). Rakennushankkeen alkupään suunnittelun merkitystä kustannuksiin ei ole riittävästi huomioitu. Suunnittelun ja kustannuslaskennan välille on luotava toimiva yhteys suunnittelun alkuvaiheessa, jotta saadaan nopeasti vertailukustannukset eri suunnitteluvaihtoehdoista. On järkevää rakentaa suunnittelun keinoin virtuaalinen tuotemalli, jonka avulla voidaan simuloida todellista tilannetta, laskea kustannuksia, arvioida toimivuutta, visualisoida hanketta, tehdä vaihtoehtoratkaisuja, laskea rakennus- ja elinkaarikustannuksia ym., ennen kuin tehdään lopullinen rakentamispäätös. 100% 50% KUSTANNUSTEN MÄÄRÄYTYMINEN KUSTANNUSTEN KERTYMINEN TARVE- SUUNNITTELU HANKE- SUUNNITTELU RAKENNUS- SUUNNITTELU RAKENTAMINEN KÄYTTÖÖNOTTO Kuva Kustannusten määräytyminen rakennusprojektissa Kun otetaan huomioon rakennuksen elinkaarikustannukset, varsinkin toimisto- ja julkisen rakentamisen puolella, niin suunnittelun suhteellinen osuus kokonaiskustannuksista edustaa todella pientä osaa ja kuitenkin suunnittelun vaikutukset rakennuksen toimintaan ja käyttökustannuksiin ovat ratkaisevassa asemassa (Kuva ).

6 5/72 Kuva Rakennuksen suhteelliset elinkaarikustannukset yksinkertaisena kaaviona Järjestelmä tai tietokoneohjelma ei saa ohjata suunnittelua. Sen on oltava joustava ja taivuttava mitä erilaisimpiin suunnitteluratkaisuihin. Tuotemalliperustainen suunnittelu ei tarkoita valmiiden palikoiden latomista paikoilleen, vaan tuoteosien sisältämän tiedon strukturointia siten, että tuote- ja rakennusosat sisältävät tuotteen tiedot. Arkkitehtisuunnittelun tietosisältö tarkentuu suunnitteluprosessin kestäessä. Tuoteosiin (rakennusosiin) on voitava täydentää tieto rakennushankkeen siinä vaiheessa, kun se on rakentamisen prosessin kannalta järkevää. Suunnittelujärjestelmän on voitava tunnistaa tiedot eri ominaisuuksien perusteella ja osattava ryhmitellä tiedot eri kriteerien mukaan.

7 6/72 2 TUOTEMALLINTAMISEN PERUSKÄSITTEET Seuraavassa esitetään lyhyesti tuotemallintamisen sekä tuotetiedonhallinnan ja tiedonsiirron peruskäsitteitä. Liitteenä on myös sanasto (Liite 1)aihealueen termeistä. 2.1 Määritelmiä Dokumenttitieto on jotakin kohdetta tekstinä, graafisesti tms. kuvaava esitys, josta ihminen pystyy tulkitsemaan kohdetta kuvaavaa tietoa. Esimerkiksi rakennuspiirustus, vaikkakin digitaalisessa muodossa, sisältää dokumenttitietoa, jonka ihminen pystyy tulkitsemaan. Tuotetieto on tuotetta ja siihen liittyviä asioita kuvaava tieto, joka on digitaalisessa, tietokonesovelluksilla tulkittavassa muodossa. Tuotetiedosta tietokonesovellus pystyy tulkitsemaan esimerkiksi rakennusosan 3D sijainnin ja muodon, materiaali, ja muut ominaisuudet, liittymisen muihin rakennusosiin. Rakennuksen tuotemalli on rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaisten tuotetietojen kokonaisuus. Rakennuksen tuotemalli kuvaa ainutkertaiset rakennuksen tuotetiedot tuotetietomallin mukaisesti jäsennettynä. Rakennuksen tuotemalli voi olla tallennettuna tietokonesovelluksen tietokantana tai tiedonsiirtotiedostona. Tietokonesovelluksilla ja tiedonsiirrossa rakennuksen tuotemallit kuvataan rakennuksen reaalimaailman tiloja ja rakennusosia vastaavilla, sovellusten käsittelemillä tila- ja rakennusosa-olioilla. Olio on tiettyä asiaa kuvaavien tietojen kooste, jota tietojärjestelmässä käsitellään yhtenä kokonaisuutena. Oliopohjaisessa mallintamisessa asioita kuvataan oliolla, joilla on ominaisuuksia, sekä relaatioita (yhteyksiä tai riippuvuuksia) toisiin olioihin. Esim. rakennuksen rakennusosat mallinnetaan tietokonesovelluksilla rakennusosa-olioilla, joilla on ominaisuutensa sekä relaatioita rakennuksen tuotemallin muihin rakennusosa- ja tila-olioihin. Tuotetietomalli on tuotetietojen formaali, yksikäsitteinen ja systemaattisella menetelmällä tehty määrittely, joka kuvaa tuotetietojen tietosisällön. Tuotetietomalli määrittelee mitä tietoja tuotemalli kattaa, eli mitä olioita tuotemallissa voi olla, ja mitä ominaisuuksia ja relaatioita olioilla on. Keskeisimpiä tuotetietomallien määrittelyn tarkoituksia on tuotetietojen standardoitu tiedonsiirto eri tietokonesovellusten välillä. Tuotetietojen tiedonsiirto tietokonesovellusten kesken perustuu 1) tuotetietomalliin, joka määrittelee tiedonsiirron tietosisällön, sekä 2) vastaavan tiedonsiirron formaatin, jonka määrittelemään muotoon siirrettävät tuotetiedot koodataan tiedonsiirron ajaksi. Standardoitu tuotetietojen siirto edellyttää, että sovelluksissa on toteutettu standardin mukaiset tiedonsiirron rajapinnat. IFC-spesifikaatio (Industry Foundation Classes) on kansainvälinen tiedonsiirtostandardi rakentamisen ja kiinteistönpidon tuotetietojen tiedonsiirtoon ja yhteiskäyttöön. IFC määrittelee rakentamisen ja kiinteistönpidon tietokonesovellusten tiedonsiirron yhteensopivuuden perustan. 2.2 Tietokoneavusteinen suunnittelu ja tuotemallintaminen Perinteisessä manuaalisessa rakennussuunnittelussa dokumentoitu suunnitelmatieto on siirretty osapuolien kesken piirustuksina, teksteinä ja taulukoina. Tietokoneavusteisen suunnittelun, tai alkuvaiheessa tietokoneavusteisen piirtämisen, myötä CAD-sovelluksilla on tehostettu suunnitelmadokumenttien tuottamista. Kuitenkin suuressa määrin lähestymistapa on ollut dokumenttipohjainen, jossa sovelluksilla tuotetaan dokumentteja, joita siirretään osapuolien kesken paperimuodossa tai digitaalisina dokumenttitiedostoina. Tietokoneavusteisen suunnittelun sovellusten kehittymisen myötä siirtyminen kohti mallipohjaisia tai tuotemallipohjaisia sovelluksia on käynnissä. Tuotemallipohjaisessa lähestymistavassa suunnittelijat tuottavat sovelluksilla rakennuksen suunnitteluratkaisua kuvaavan mallin, joka kattaa rakennuksen tilat ja rakennusosat ja niiden ominaisuudet. Tavoitteena on, että rakennuksen tuotemalli toimii tulevan rakennuksen virtuaalimallina, jota käyttäen suunnitelmaratkaisut ja niiden toimivuus on analysoitu erilaisina vaihtoehtoineen, ja jota käyttäen myös rakennuksen toteutusprosessi on suunniteltu ja simuloitu ennen kuin rakentamista on edes aloitettu. Rakennuksen tuotemallia käytetään tarvittavien dokumenttien, kuten piirustusten, luetteloiden tuottamisessa. Koska dokumentit tuotetaan yhtenäisestä tuotemallista, dokumentit ovat keskenään ristiriidattomia.

8 7/ Tuotemallipohjainen CAD-sovellus Tuotemallipohjaisille CAD-sovelluksille on tyypillistä kaksi eri tilaa ; toisaalta mallintamistila ja toisaalta piirtämistila (Kuva 2.3-1). Mallintamistilassa suunnittelijat käsittelevät rakennuksen tiloja ja rakennusosia olioina, joilla on 3D-muoto ja monia muita ominaisuuksia, materiaali, paloluokka, jne. Olioilla voi myös olla relaatioita muihin rakennuksen olioihin. Esimerkiksi koostumusrakenne, jonka muodostaa rakennus, sen kerrokset, kerroksissa sijaitsevat tilat ja rakennusosat, tiloissa sijaitsevat kalusteet. Mallista voidaan myös tuottaa automaattisesti erilaisia luetteloita, kuten määräluetteloita. Ei pelkästään CAD-sovellukset, vaan kaikki suunnittelun, rakentamisen ja kiinteistönpidon sovellukset, jotka pystyvät käsittelemään ja siirtämään tuotetietoa ovat tuotemallipohjaisia sovelluksia. Piirtämistilassa voidaan CAD-sovelluksella tuottaa rakennuksen mallista (puoli)automaattisesti erilaisia pohja- ja leikkauspiirustuksia, joihin voidaan sitten manuaalisesti lisätä tarvittavat mitoitukset ja selitystekstit. Mikäli piirustusten tai muun dokumenttitiedon perustana ei ole tuotemallia, on dokumenttitietoa vaikea muuttaa tuotetiedoksi. Tietokonesovelluksella muodostettu rakennuksen tuotemalli voidaan muuntaa tiedonsiirtoa varten digitaalista tuotetietoa sisältäväksi siirtotiedostoksi muiden osapuolien ja heidän sovellustensa hyödynnettäväksi. Tuotetieto Mallintaminen Piirtäminen #22 #22 = IFCUNITASSIGNMENT ((#14, ((#14,#15, #15,#16, #16,#17, #17,#18, #18,#19, #19,...)); #32 #32 = IFCSIMPLEPROPERTY ('Reference', IFCSTRING ('wall ('wall 0 B1')); B1')); #33 #33 = IFCPROPERTYSET ('FvQ^Bs/,Nr1N2jz=6MR9', #13, #13, $, $,...);...); #34 #34 = IFCDIRECTION ((1., ((1., 0.)); 0.)); #35 #35 = IFCCARTESIANPOINT ((0., ((0., 0.)); 0.)); #36 #36 = IFCAXIS2PLACEMENT2D (#35, (#35,#34); #34); #37 #37 = IFCRECTANGLEPROFILEDEF (#36, (#36,.AREA., 1200., 1200., 300.); 300.); #38 #38 = IFCAXIS2PLACEMENT3D (#4, (#4, #1, #1, #3); #3); #39 #39 = IFCATTDRIVENEXTRUDEDSEGMENT (*, (*,.);.); #40 #40 = IFCATTDRIVENEXTRUDEDSOLID ((#39)); ((#39)); #41 #41 = IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT ('y.); ('y.); #42 #42 = IFCSHAPEREPRESENTATION (#41, (#41, 'IAI', 'IAI', 'Standard',.);.); #43 #43 = IFCCARTESIANPOINT ((0., ((0., -300., -300., 0.)); 0.)); #44 #44 = IFCBOUNDINGBOX (#43, (#43, , 300., 300., 1200.); 1200.); #45 #45 = IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT ('4aEwMc -',.);.); #46 #46 = IFCSHAPEREPRESENTATION (#45, (#45, 'IAI', 'IAI', 'BoundingBox',.);.); #47 #47 = IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ('jv4^,b@qz*kbzlq4<blf',.);.); #52 #52 = IFCNOTATIONFACET ('Fill ('Fill Pattern', 'FPT'); 'FPT'); #53 #53 = IFCCLASSIFICATIONNOTATION ((#52)); ((#52)); IFC- data CAD-sovellus Dokumenttitieto Määrittelee tietosisällön Tuotetietomalli IFC- tuotetieto- malli Tiedonsiirtotiedosto Class: Wall GUID: Name: Wall-1 Material: Concrete FireClass: A120 AcousticClass: 60 db Shape: --> Location: --> Rakennuksen tuotemalli Olio Relaatio CAD-malli Piirustus Kuva KKa 2.4 Tuotemallintaminen ja tuotetietojen tiedonsiirto Rakentamisen tiedonsiirron kehittämisen visiona on jo pitkään ollut se, että rakennuksen koko elinkaaren ajan rakennusta ja koko rakennusprosessia koskevan tuotetiedon elinkaari olisi kattavasti tietokonesovelluksilla tuettu ja, että sovellukset olisivat keskenään yhteensopivia. Siten kukin sovellus voisi hyödyntää muiden sovellusten tuottamia tuotetietoja ja sovellukset voisivat tuoda omat tietonsa kontribuutiona rakennuksen tuotetietojen jatkuvasti täydentyvään elinkaaritietokantaan. IFC (Industry Foundation Classes) on tuotetietojen siirron kansainvälinen spesifikaatio (standardi) ja sen sovellusalue on rakentaminen ja kiinteistönpito. IFC:n kehittämisestä vastaa avoin, kansainvälinen yhteenliittymä IAI (International Alliance for Interoperability). IFC:n tietomäärittelyt on tehty käyttäen ISO standardin määrittelemiä tuotetietoteknologian menetelmiä. Tiedonsiirron spesifikaationa IFC määrittelee yksittäisistä sovelluksista riippumattoman muodon tuotetiedoille, jossa muodossa tiedot siirretään sovellusten kesken. Periaate on, että tietoa tuottava / lähettävä sovellus esikäsittelee tiedot sisäisestä muodostaan IFC-muotoon, ja vastaanottava

9 8/72 sovellus käsittelee tiedot IFC -muodosta omaan sisäiseen muotoonsa. Standardoidun tiedonsiirron periaatteena on siten yhteisesti sovittu, sovelluksista riippumaton tietomäärittely (IFC-tuotetietomalli) ja sitä vastaava tiedonsiirron formaatti, jota vastaan eri osapuolet voivat kehittää yhteensopivia sovelluksia. IFC:n tavoitteena on tarjota kattava kuvaus rakentamisen ja kiinteistönpidon tuotetiedoista rakennuksen koko elinkaaren ajalle. Koska tämä rajaus on hyvin laaja ei IFC:n kattavuus vielä ole "täydellistä"; eikä se varmaan koskaan sitä tulekaan olemaan. Tällä hetkellä IFC kuitenkin kattaa jo kohtuullisesti arkkitehti- ja LVI-suunnittelun tietoja, tuotannonsuunnittelun ja rakentamisen tietoa, sekä kiinteistönpidon tietoja. Keväällä 2003 julkaistu IFC:n 2x2 versiossa IFC tulee kattamaan myös mm. rakenneanalyysin, teräs- ja betonirakenteiden sekä sähkösuunnittelun tuotetietoja. 2.5 IFC tiedonsiirto ja tiedon yhteiskäyttö Tiedonsiirrosta puhutaan kun kaksi sovellusta siirtää keskenään tietoja esimerkiksi tiedostojen välityksellä. Siten useamman sovelluksen välinen tiedonsiirto perustuu tiedostopohjaiseen tiedonsiirron ketjuun. Tiedon yhteiskäyttö tarkoittaa sitä, että usea yhtäaikainen sovellus voi käyttää ja päivittää yhteisessä tietokannassa olevia tietoja. Rakennuksen tuotemallien yhteiskäyttö edellyttää tuotemallipalvelimia, johon asiakassovellukset ovat yhteydessä. Tuotemallipalvelin on tietokonesovellus, joka tarjoaa yhteiskäyttöisen tuotemallitietokannan, ja tuotemallin hallintapalveluita sekä tiedon saantirajapinnan, jota useampi yhtäaikainen asiakassovellus voi käyttää Internetin ylitse. Tuotemallipalvelimet, jotka oletetaan olevan yleisesti käytössä 1-3 vuoden kuluttua, ovat analogisia nykyisille projektipankeille, erotuksena kuitenkin se, että kun projektipankkeja käytetään dokumenttien jakeluun ja yhteiskäyttöön, niin tuotemallipalvelimia tullaan käyttämään tuotemallien ja tuotetiedon jakeluun ja yhteiskäyttöön projektien osapuolien kesken. 2.6 IFC-tiedonsiirto sovelluksissa Tietokonesovellusten kannalta IFC-tiedonsiirto tarkoittaa IFC-tietomäärittelyiden mukaisten rajapintojen tai IFC esi- ja jälkikäsittelijöiden (pre- / post-prosessit) toteuttamista sovelluksiin. Esi- ja jälkikäsittelijöiden tarkoituksena on muuntaa tuotetiedot sovelluksen sisäisestä esitystavasta IFC:n määrittelemään muotoon tiedonsiirtoa varten, ja päinvastoin IFC -muodosta takaisin sovelluksen sisäiseen muotoon siirtotiedostoa luettaessa. Kun kaupallisiin sovelluksiin on toteutettu IFCrajapinnat voidaan sovelluksilla kirjoittaa ja lukea IFC -muotoista rakennuksen tuotemallitietoa. 2.7 Tuotemallin tunnistetiedot Tuotemallin rakennusosaan liittyy ohjelmallinen tunnistetieto, ID. Saman rakennusosan tunnistetieto tuotemallintamisen eri vaiheissa tulee säilyä. Tämä on erityisen tärkeää käytettäessä tiedonsiirtona IFC formaattia. Kaikki IFC -pohjaiset ohjelmistot perustuvat yksiselitteisen tunnisteen käyttöön: Global Unique ID eli lyhyesti GUID. Mikäli CAD-ohjelmassa on vaihtoehtona alkuperäisten tunnisteiden käyttö "Keep Original Global Unit ID" tulee tämä vaihtoehto valita aina. Ilman tätä valintaa muilla järjestelmillä ei ole mahdollisuuksia päätellä muutostilanteita yksiselitteisesti. Samasta syystä rakennusosien muutokset tulee tehdä muokkaamalla alkuperäistä komponenttia (tunniste säilyy) eikä tuhota ja luoda uutta rakennusosaa.

10 9/72 3 TUOTEMALLINNUKSEN PERIAATTEET 3.1 Yleistä Rakennushankkeen tieto on järjestettävä usean eri käyttäjän näkökulmasta, jotta osapuolien välinen tiedonkäsittely ja tiedonsiirto olisi mahdollista. Rakennushankkeen kolme tärkeintä tarkastelunäkökulmaa ovat: vaatimusten ja suunnitteluratkaisujen näkökulma tuotannon näkökulma kiinteistöpidon näkökulma (omistus ja ylläpito). Kaikkien näkökulmien yhteinen tiedonsiirron alue käsittää rakennus- ja laiteosat sekä rakennustuotteet. Vaatimusnäkökulmasta rakennus jaetaan tulevan omistajan, käyttäjän ja suunnittelijan rakennukselle ja tiloille asettamien vaatimusten mukaan. Suunnitteluratkaisujen tulee perustua kohteelle asetettuihin vaatimuksiin. Tuotantonäkökulmasta rakennus jaetaan tarjouslaskennan, hankinnan, tuotannonohjauksen ja työmaaprosessien tarpeiden mukaan. Kiinteistönpitonäkökulmasta rakennus jaetaan omistuksen, käytön, huollon, ylläpidon ja näiden ohjauksen tarpeiden mukaan. Lähde: Talo 2000 nimikkeistö 3.2 Rakennusprojektin lähtötiedot Rakennuksen suunnittelua aloitettaessa on aina olemassa tietyt lähtötiedot. Lähtötietojen tarkkuusaste riippuu projektista. Mitä paremmat lähtötiedot ovat, sitä tarkemmin pystytään suunnittelu toteuttamaan ja saamaan suunnitelmista erilaista tietoa jo suunnittelun alkuvaiheessa. Lähtötiedot pitää voida kirjata osaksi tuotemallitietoa. Yleisimmät lähtötiedot ovat: rakennuspaikan tiedot viranomaisohjeet ja määräykset tilaajan / rakennuttajan lähtötiedot Hyvät lähtötiedot sisältävät rakennuttajan hyväksymän hankeohjelman. Hankeohjelmassa kuvataan hankkeen tavoitteet. Hankeohjelma sisältää toimintaselostuksen, tilaohjelman, tilavaatimukset, toiminnan vaatimukset, muut rakennuttajan asettamat tavoitteet, rakennuspaikan selvitykset, hankeaikataulun sekä hankkeen perustamis- ja ylläpitokustannusten tavoitelaskelmat. ProIT -tuotemallinnuksessa lähtötietojen selvitysvaihetta kuvataan vaatimusmallivaiheessa, jota on käsitelty seuraavassa kohdassa 3.3 Tuotemallinnuksen vaiheet. 3.3 Tuotemallinnuksen vaiheet ProIT projektiin liittyy myös koko rakentamisen prosessin kuvaus. Tuotemalliperusteinen suunnittelun vaiheistuksen termit ovat seurausta ProIT projektissa yhteisesti sovitusta rakentamisen prosessin terminologiasta ja ne poikkeavat totutusta suunnittelun vaiheistuksesta osittain myös siksi, että tuotemallisuunnittelu ei noudata perinteistä mallia. Tuotemallintamisen karkea jaottelu on kuvattu graafisesti seuraavissa kuvissa (Kuvat 3.3-1, 3.3-2, 3.3-3).

11 10/72 Kuva Kuva 3.3-2

12 11/72 Kuva Tuotemallin eri vaiheissa syntyvä tieto siirtyy seuraaviin tuotemallin vaiheisiin niiltä osin, kun se näiden vaiheiden kannalta on oleellista. Jokaisesta vaiheesta tallennetaan kuitenkin syntynyt tieto historiatietona projektin tietojen arkistoon (3.3-4) Kuva Rakennuksen tuotemalli koostuu usean osapuolen tiedoista. Jokainen suunnitteluosapuoli on vastuussa oman suunnittelualansa tietojen oikeellisuudesta tuotemallissa (Kuva 3.3-5)

13 12/72 Kuva Vaatimusmallit (lähtötietojen selvittäminen) Vaatimusten selvittämiseksi voidaan käyttää perinteistä tarveselvitys- ja hankesuunnittelumenettelyä. Tuotemallintamiseen soveltuu ehkä paremmin ohjelmointimenettely (Problem Seeking). Ohjelmoinnin analyysivaiheessa selvitetään mitä tarvitaan. Problem Seeking jakaa suunnittelun kokonaisuuden analyysiin ja synteesiin. Analyysistä käytetään nimeä programing ja synteesistä nimeä design, jotka voitaisiin kääntää sanoiksi ohjelmointi ja suunnittelu. Problem Seekingissä ero ohjelmoinnin ja suunnittelun välillä on tehty tarkoituksellisesti selkeäksi. Ohjelmointi on luonteeltaan ongelman tunnistamista ja asettamista, kun taas suunnittelu on ongelman ratkaisemista. Analyysiä ja synteesiä ei pitäisi tehdä samanaikaisesti. Tulisi välttää esisuunnitelmien tai hahmotelmien laatimista ohjelmoinnin aikana. Ohjelmoinnin tulee olla objektiivista ja analyyttistä ja ohjelmoinnissa tulee pystyä arvioimaan olennainen ja epäolennainen informaatio. Suunnittelu on subjektiivista ja intuitiivista. Suunnittelu ja ohjelmointi vaativat erilaisia kykyjä, joten samassa hankkeessa tulisi olla eri suunnittelija ja eri ohjelmoija. Ohjelmointi käsittää viisi kohtaa: Aseta tavoite Mitä asiakas toivoo saavuttavansa ja miksi? Kerää ja analysoi faktat Mitä tosiasioita ja reunaehtoja tavoitteisiin liittyy? Kokoa ja testaa ideat Ruokaillaanko omassa talossa vai käytetäänkö ympäristön palveluja? Sopeudutaanko vai erotutaanko ympäristöstä? Tarvitaanko muuntojoustoa? Sopeudutaanko vai erotutaanko ympäristöstä? Tarvitaanko muuntojoustoa? Määritä tarpeet Kuinka paljon investoidaan, mikä laajuus, millainen laatu? Aseta kokonaisongelma suunnittelijalle (Rakennushankkeen tilamitoitus, 1999, Ari Pennanen) Vaatimukset voidaan kohdistaa esimerkiksi olosuhde-, asiakas- ja viranomaisvaatimusten hallintaan, kuten: Viranomaisvaatimusten tunnistaminen Rakennusalueen vaatimusten huomioiminen Pohjaolosuhteet

14 13/72 Ilmasto-olosuhteet Luonto, säilytettävyys Historia, muinaismuistolaki Toiminnan vaatimuksien ja asiakkaan toiveiden systemaattinen määritys Tilaohjelma Toimivuuspohjaisuus Elinkaarivaatimukset (esim. Kustannukset, tuotot, muunneltavuus) Ylläpidon vaatimusten systemaattinen määritys Huoltotarve Huollettavuus Kestävyys Suunnittelun kannalta tämän vaiheen jälkeen voidaan tehdä asiakkaan päätöstä tukevia suunnitelmia kuten: ympäristöselvitykseen liittyen alueen ja maankäytön alustavaa suunnittelua alustavaa massoittelua (2D 3D) Suunnittelun kannalta vaatimuksista muodostuu tietokanta niistä olosuhde-, asiakas- ja viranomaisvaatimuksista, jotka ovat perustana suunnittelulle. Tämän vaiheen tietojen on säilyttävä suunnittelun ja rakentamisen prosessin läpi historia- ja lähtötietona kiinteistönhallinnalle. Ohjelmointivaiheen jälkeen mallintaminen kohdistuu lähinnä päätöksentekoa auttavien mallien luomiseen. (Kuvat ja 4.3-2) SEURAAVASSA ESITETTY ESIMERKEINÄ VAATIMUSVAIHEEN TIETOJA. KÄYTTÖIKÄTAVOITTEET Hankkeen alkuvaiheessa asetetaan käyttöikätavoitteet laajuudeltaan ja kustannuksiltaan merkittäville rakenteille ja rakennusosille ja nämä tiedot kirjataan (myös huoltokirjaan). Apuna käytetään elinkaarenaikaisten rakentamis-, hankinta- ja ylläpitokustannusten tarkastelua. Suunnittelijat siirtävät tavoitteet suunnitelmaratkaisuihin. Työmaan valvonnassa huolehditaan, että tavoitteiden edellytykset toteutuvat rakentamisvaiheessa. (Elinkaarivaatimuksia on käsitelty mm. LifePlan projektissa, joka on toteutettu VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikassa ja VTT Tietotekniikassa 2003) Käyttöikätavoitteet asetetaan mm. seuraaville rakenteille ja rakennusosille: vesikatot julkisivut parvekkeet ikkunat, ovet putkistot märkätilojen runko- ja pintarakenteet piha-alueiden pohja- ja pintarakenteet VIRANOMAISVAATIMUKSIA: Asemakaavan vaatimukset (tapauskohtaisesti Palomääräykset (RakMK E1) Rakennuksen paloluokka Kantavien rakennusosien paloluokka Osastoivien rakennusosien paloluokka Seinien ja ovien paloluokka Sisäpuolisten pintojen (seinät, katot ja lattia) paloluokka Ulkoseinien ulkopintojen ja tuuletusraon pintojen paloluokka Ääneneristysvaatimukset (RakMK C1) Ilmaääneneristysluku R w(db) Askeläänitasoluku L n,w (db) Ovi (db) Lämmöneristys (RakMK C3) Ulkoseinä W/m²K Ikkunan valoaukko W/m²K Ulko-oven umpiosa, tuuletusluukku W/m²K Lvis Laitteet Suurin sallittu äänitaso L A,eq,T (db) LA,max (db)

15 14/72 TOIMINNAN JA ASIAKKAAN VAATIMUKSIA Tilavaatimukset Varustetaso Pintamateriaalien luokka (M1, M2, M3) Pintamateriaalien käyttöikätavoitemaalatut pinnatmuutsisäilmastoluokka (S1, S2, S3) Lämpö- ja kosteustekninen suunnitteluluokka Valaistus Ovet lukitus, vakio kulunvalvonta äänieristys (db) paloeristys (db) Ikkunat Tyyppi U-arvo W/m²K UV säteilyn läpäisy % Sisälasin pintalämpötila ºC TILAKOHTAISET VAATIMUKSET Mikäli halutaan selvittää mahdollisimman tarkat tilapohjaiset kustannukset, pitää tilojen tietosisältö määritellä nykyistä käytäntöä huomattavasti tarkemmin jo vaatimusten asetteluvaiheessa. Varsinkin suurissa toimitila- ja julkisen rakentamisen hankkeissa määrittelyllä on suuri merkitys, mutta myös muissa rakennushankkeissa voidaan rakentamisen kustannukset määritellä huomattavasti tarkemmin, kuin käyttäen pelkän tilaohjelman pinta-alatietoja. Tilojen tietosisällön määrittelyssä voidaan käyttää ennalta laadittuja kaavakkeita, jotka tallennetaan taulukko- tai tietokantamuodossa ja jota täydennetään tarvittaessa rakennushankkeen edetessä, josta on oheinen esimerkki (Taulukko 3.4-1). TILAKORTTI Tunnus Tiedot Selite Tiedon antaja/ tuottaja GUID (IFC unique ID) yksilöllinen tunniste CAD -ohjelma Tilan numero käyttäjän antama tunniste arkkitehti Tilan nimi Talo 2000 nimikkeistön mukainen nimi tilaaja / arkkitehti Pinta-ala huoneen / tilan ala CAD -ohjelma Ohjeala tilaohjelman mukainen ala tilaaja / arkkitehti Tilan laatutaso tilaaja Henkilömäärä tilaaja Työpisteiden lukumäärä tilaaja Käyttöaika esim. työhuoneen käyttöaika / vrk tilaaja / arkkitehti Äänieristys tilaaja / arkkitehti Lämmöneristys tilaaja Paloluokka arkkitehti / rak.määräykset Huonekorkeus yläpuolisen laatan alapintaan arkkitehti Vapaa korkeus alakaton alapintaan tilaaja / arkkitehti Kerroskorkeus yläpuolisen laatan yläpintaan arkkitehti Muuntojoustavuus tilaaja Laajennusvaraukset tilaaja Turvallisuus tilaaja / arkkitehti Käyttötarkoitus tilaaja Lattian kuorma rakennesuunn./määräykset 132 TILOJEN PINTARAKENTEET tilaaja / arkkitehti 1321 ESIM. luokitusvaatimus M1, Lattiarakenteet M2, M3 arkkitehti 1322 Lattiapäällysteet ESIM. luokitusvaatimus M1, arkkitehti

16 15/72 M2, M ESIM. luokitusvaatimus M1, Alakatot M2, M3 arkkitehti 1325 Seinien pintarakenteet 1326 ESIM. luokitusvaatimus M1, Seinäpinnat M2, M3 arkkitehti 134 TILOJEN VARUSTEET 1341 Vakiokiintokalusteet tilaaja / arkkitehti 1341 Erityiskiintokalusteet tilaaja / arkkitehti 1342 Varusteet tilaaja / arkkitehti 1343 Laitteet 1344 Opasteet tilaaja / arkkitehti 1345 Erityiset tilavarusteet tilaaja / arkkitehti 1346 Turvavarusteet OVET, IKKUNAT JA NIIDEN VARUSTEET 1315 Väliovet 1316 Erityisovet 1232 Ikkunat 1347 Helat ja lukot TALOTEKNIIKAN TASO Sisäilmasto S1, S2, S3 Valaistus LVI-järjestelmät Sähköjärjestelmät Taulukko 3.4-1, tilakortti Vaatimusten toteutuminen tarkistetaan myöhemmin suunnittelun edetessä. Kaikkia edellä esitettyjä vaatimuksia ei voida vielä käytännössä huomioida tuotemallista tiedonsiirron avulla. 3.5 Tiedonsiirto osapuolten kesken Tiedonsiirto osapuolten kesken ja sen ohjeistaminen rakennushankkeessa on ensiarvoisen tärkeä. Koko rakennushankkeen tuotemalli koostuu eri suunnitteluosapuolten tiedoista. Tässä ohjeessa on käsitelty lähinnä arkkitehtisuunnittelussa syntyvää tietoa. Osapuolten tehtäväluettelot on laadittu lähinnä perinteistä suunnittelukäytäntöä silmällä pitäen eivätkä ne sellaisenaan toimi tuotemalliperusteisessa suunnittelussa. Käytettäessä tuotemallia suunnittelun apuna, on hankekohtaisesti määriteltävä kuka mitäkin tietoa tuottaa ja miten tieto siirretään osapuolelta toiselle. Järkevällä tiedonhallinnalla on mahdollista nopeuttaa rakennushankkeen prosessia. Esimerkkinä perinteisesti osapuolelta toiselle siirrettävät ns. reikäpiirustukset, jotka vieläkin usein kulkevat osapuolelta toiselle paperimuodossa ja kehittyneemmässäkin muodossa erillisinä tiedostoina. Tähän yhteen vaiheeseen tuhlautuu helposti viikkoja ja virheiden syntymisen vaara on suuri. Tuotemallin avulla voidaan prosessia huomattavasti nopeuttaa ja minimoida mahdolliset virheet. Tuotemallien oikean rakenteen tarkasteluun on olemassa ohjelmia, joilla voidaan havaita mahdolliset mallinnuksessa olevat virheet.

17 16/72 4 MALLINNUKSEN VAIHEET SUUNNITTELUSSA 4.1 Yleistä Mallintamisen vaiheistus (Kuva 4.1-1) kuvataan yleisellä tasolla ja sen käyttö projekteissa riippuu valitusta suunnittelun ja rakentamisen prosessista. Tuotemallinnuksen vaiheistus ei etene lineaarisesti teoreettisen mallintamisprosessin mukaan, vaan eri vaiheiden tieto kertyy malliin, tiloihin, rakennus- ja tuoteosiin, rakennusprojektin tarpeiden mukaan. Edellisessä mallinnusvaiheessa syntynyt tieto on säilytettävä ja muuttuessaan tallennettava projektin historiatietona. Kuva 4.1-1, mallintamisen vaiheistus Useissa tapauksissa ei tarvita kaikkia tuotemallintamisen vaiheita. On usein rakennushankkeita, joissa tiedetään hanketta aloittaessa useat rakennushankkeessa käytettävät tuotteet. Ne ovat joko tilaajan määrittelemiä tai suunnittelijan suunnittelemia ja tilaajan hyväksymiä ratkaisuja. Silloin mallintaminen voidaan aloittaa näiltä osin suoraan tuoteosamallina, tai alustavan rakennusosamallin, rakennusosa mallin ja tuoteosamallin yhdistelmällä, jossa osa tuotteista on vaatimuksina, osa yleisinä tuotekuvauksina osa tuoterakenteina. Vaikka perinteisen ja tuotemalliperusteisen suunnittelun ja rakentamisen vaiheistus poikkeavatkin toisistaan, on seuraavaan taulukkoon esitetty karkealla tasolla vaiheiden vertailu(taulukko 4.1-1). Tuotemallinnus Päätös Perinteinen vaiheistus Päätös Ohjelmointi Problem Seeking Visualisoinnit, massamallit, Hankepäätös Investointipäätös Tarveselvitysvaihe Hankesuunnitteluvaihe Hankepäätös Investointipäätös kaaviot Tilamalli(t) Alustava(t) rakennusosamalli(t) Rakentamispäätös Luonnossuunnitteluvaihe Rakennusosamalli(t) Toteutussuunnitteluvaihe Rakentamispäätös Toteutusmalli(t) Rakennuksen toteutuksen suunnitelmat Toteumamalli(t) Vastaanottopäätös Rakentamisen suunnitelmien Vastaanottopäätös lopullinen toteuma Ylläpitomalli(t) Takuiden vapauttaminen Käyttöönottovaihe Takuiden vapauttaminen

18 17/72 Taulukko Mikäli alustavaan rakennusosamalliin on saatu kirjattua kaikki viranomais-, rakennusalueen, toiminnan ja ylläpidon vaatimukset, niin näiden perusteella saadaan riittävät tiedot rakentamispäätöstä varten 4.2 Virtuaalinen koerakennus testikohteena ja kehitystyön tukena ProIT -projektia varten on luotu virtuaalinen koerakennus (Laurimark Oy, Melvasalo), jossa testataan ja kehitetään eteenpäin prosessin eri osa-alueilla syntyneitä ideoita ja teorioita käytännössä. Koerakennuksen avulla voidaan havainnollistaa erilaisia käyttötapauksia esimerkiksi tästä tuotemallinnusohjeista ja IFC tiedonsiirrosta. Virtuaalisen tuotemallin mallintaminen on toteutettu ohjeiden mukaisesti käyttäen sovittavaa tasojärjestelmää ja tuoterakenteita yhdistäen niihin mahdollisimman paljon tarvittavaa tuotetietoutta. Virtuaalista tuotemallia voidaan käyttää myös uusien ohjelmistojen kehitykseen sekä ohjelmistojen yhteensopivuuden ja tiedonsiirron testaamiseen. Malli on tehty käyttäen ArchiCAD -rakennussuunnitteluohjelmistoa ja sen objekteja, josta se on tallennettavissa muihin ohjelmistoihin IFC-muodossa. Vastaavasti malliin tuodaan ja yhdistetään rakennusprosessiin kuuluvien muiden ohjelmistojen tuotetietoa ja objekteja. Virtuaalisessa tuotemallissa (Kuva 4.2-1) eli rakennussimulaatiossa pyritään esittämään mahdollisimman monta erilaista mahdollisimman todenmukaista suunnitteluprosessin ja siirtotarpeen tapausta, kuitenkaan kasvattamatta mallin kokoa tarpeettomasti. Kattavuudellaan malli palvelee myös sen käytettävyyden tutkimista suunnitteluprosessin ja mahdollisesti myös rakennuksen elinkaaren aikana. Kuva 4.2-1, Virtuaalinen tuotemalli Virtuaalista koerakennusta käytetään tässä raportissa esimerkkinä kuvaamaan mallinnuksen eri vaiheita. 4.3 Vaatimusmallivaiheeseen liittyvä mallintaminen Vaatimusten selvittyä voidaan visualisointiin ja tuotemallintamiseen soveltuvilla ohjelmilla tehdä maankäytön suunnittelua ja alustavaa massoittelua sekä tuottaa mm. visuaalisia näkymiä, tilavuusja pinta-alatietoja suunnitelmista. Tässä vaiheessa voidaan myös havainnollistaa hanketta esim. valokuviin upotetuilla, alustavilla suunnitelmilla, ks. esimerkkikuvat (Kuva 4.3-1, 4.3-2).

19 18/72 Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy Kuva 4.3-1, Visualisointi ennen varsinaisia suunnitelmia Kuva 4.3-2, Maankäytön suunnittelua ilmakuvaan upotetulla massamallilla 4.4 Tilamalli Tila käsitteenä on rakennushankkeessa, suunnittelussa ja tietoteknisessä toteutuksessa keskeisessä asemassa. Huolellisesti tehty tilaohjelma ja tilatietojen analysointi antaa hyvät perusteet tuotemallipohjaiselle suunnittelulle. Mitä paremmin pystytään määrittelemään tiloille asetettavat vaatimukset jo projektin vaatimusten asetteluvaiheessa, sitä helpompi on myös suunnittelijoiden orientoitua suunnittelutehtävään (ks. Taulukko 4.3-1). Tilamallin laatimisen perustana on tilaohjelma tietoineen Tilojen tietosisältö voidaan alkuvaiheessa esittää laatutasovaatimuksina tilaryhmäkohtaisesti. Tilan tietosisällön määrittelyjä on tehty mm. Tekesin VERA projektiin kuuluneessa Spadex projektissa sekä Terve Talo ohjelman, Terveen Talon kriteerit projektissa. Kriteeristön on laatinut työryhmä tutkimuspäällikkö Jarek Kurnitskin ja professori Olli Seppäsen, Teknillinen korkeakoulu LVI-laboratorio, johdolla (SIY raportti 9, TAVOITTEENA TERVE TALO, Sisäilmayhdistys ry, Teknologian kehittämiskeskus TEKES, 1997 ja RT , TERVEEN TALON TOTEUTUKSEN KRITEERIT)

20 19/72 Useimmiten nykyisillä suunnittelujärjestelmillä tuotemallia tehtäessä tilojen tietosisältö on järkevää syöttää alustavaan rakennusosamalliin sijoitettuun tilaobjektiin. Tilaohjelma Kunnollisen tilamallin tekeminen edellyttää hyvin tehtyä tilaohjelmaa. Esimerkki tilaohjelman sisällöstä: Tilaluettelo tilatarpeineen (m²) Tilan käyttö ja käyttäjät Tilaominaisuudet Mitat ja muoto Sisäilmasto Ääneneristys Valaistus LVI järjestelmät Sähköjärjestelmät Kalusteet, varusteet, laitteet Tilan jako-osat Kuormitus, kestävyys, turvallisuus Yhteydet ja vaikutukset muualle Sisäpuoliset pintarakenteet Tilamalli graafisena esityksenä Ennen tietokoneaikaa oli eräänä suunnittelumetodina leikata pahvista tilaohjelman mukaiset huonetilat ja sommitella näistä erilaisia variaatioita tilojen keskinäisestä asemasta. Vaatimusten asetteluvaiheen (ohjelmointivaiheen) jälkeen voidaan sama tehdä tietokoneella tilaobjektien avulla. Toinen tapa on skannata käsintehdyt luonnokset bittimuotoon (tai piirtää luonnokset piirtolevylle) ja sijoittaa tilaobjektit käsin tehtyjen luonnosten mukaisesti. Usein suunnittelu etenee vaatimusten asetteluvaiheen jälkeen käsin tehdyistä luonnoksista alustavan rakennusosamallin tuottamiseen ja tilaobjektit muodostetaan käyttäen alustavaa rakennusosamallia apuna. Tuotemallintamista tukevissa ohjelmissa on ominaisuuksia, jotka pystyvät luomaan tilaobjektin joko seinien laattojen tai viivageometrian rajaamaan alueeseen. Joissain ohjelmissa tilaobjekti on luotava manuaalisesti. Nykyiset CAD ohjelmat soveltuvat melko huonosti 3D tilamallintamiseen, jossa tiloihin olisi liitettynä tilojen tietosisältö (kaikki vaatimukset). Sen sijaan kiinteistönhallinnan puolella on ohjelmia, joissa 2D tai 3D malliin voidaan kytkeä tilojen kaikki tietosisältö. Tämän tyyppisten ohjelmien käyttö suunnittelussa muokattuna suunnittelun tarpeisiin on täysin mahdollista. Näin muodostettu tilan tietosisältö (usein tietokantapohjainen) palvelee sekä rakentaminen että kiinteistön ylläpidon tarpeita nykyistä paremmin. Tilaan liittyy tietoja, jotka täsmentyvät hankkeen edetessä. Mitä aikaisemmin saadaan tilatiedot määriteltyä, sitä tarkemmin voidaan niiden avulla laskea esim. tilapohjainen kustannusarvio, elinkaari- ja energialaskelmat.vaatimusten asetteluvaiheessa (ohjelmointivaiheessa) käydään tilaryhmäkohtaisesti läpi rakennushankkeen tiloille asetetut vaatimukset. Ne voidaan esittää esimerkiksi taulukkomuodossa yleisesti sovittavien kriteerien mukaisina. Vaatimustietojen perusteella voidaan laatia tilamalli. Tavoitteena on, että tiloihin liittyvät tiedot tallennetaan itse mallin tilaan tai ulkopuoliseen tietokantaan, johon on tiloista voidaan asettaa linkki. Tilamallilla voi olla graafinen ilmentymä, joko 2D tai 3D muodossa, käytettävän CAD -ohjelman ominaisuuksista ja mahdollisuuksista riippuen. Seuraavassa on graafinen esitys tilamallista, jossa kohteena on virtuaalinen koerakennus (Kuvat ja 4.4-2)

21 20/72 Kuva 4.4-1, 3D tilamalli, virtuaalirakennus Kuva 4.4-2, 3D tilamallia vastaava pohja, virtuaalirakennus Tilamallin tietosisältö Tilatiedot täsmentyvät rakennusprojektin edetessä. CAD ohjelmissa osa tiedoista saadaan suoraan mallin geometriasta (pinta-alat. tilavuudet, mitta- ja määrätiedot) osa tiedoista taas pitää syöttää ohjelmissa oleviin tietokenttiin. Eri tuotemallintamisen ohjelmissa tilatieto sijaitsee joko ohjelman sisäisessä tai ulkoisessa tietokannassa Kaikelle tilatiedolle ei ohjelmissa ole välttämättä paikkaa ja silloin on tiedot tallennettava erilliseen tietokantaan. Tilojen tietosisällönmäärittelyllä on merkitystä myös suunnittelun ja rakentamisen prosessin aikana sekä kiinteistönpidon lähtötietona. Tieto täsmentyy ja täydentyy suunnittelun ja rakentamisen prosessin edetessä. IFC tiedonsiirron kannalta tilan tietoihin liittyy vielä oma parametrinsä. Tarvittaessa voidaan tiedon tarpeen vaihe kirjata myös omaan tietokenttään. Kalusteiden, varusteiden ja laitteiden tiedot voidaan liittää kyseiseen objektiin (olioon). Mikäli vaatimusten asetteluvaiheen (ohjelmointivaiheen) jälkeen halutaan laskea elinkaari- ja energiakustannuksia 3D -mallin avulla, niin silloin tehtävä alustava rakennusosamalli (luonnostasoinen malli), josta selviää rakennuksen massoittelu, ja aukotus. Varsinkin ikkunapinta-

22 21/72 ala ja ikkunoiden rakenne ja aurinkosuojaus on merkittävä tekijä elinkaari- ja energiakustannuksia laskettaessa. Viimeistään tuoteosamallivaiheessa on täsmentynyt myös tilojen lopullinen varustustaso tuotetoimittajineen. Todellisuudessa tuotevalintaratkaisuja tehdään jo rakennusosavaiheessa, kuinka paljon, riippuu projektista. Nykyisen suunnittelukäytännön mukaan tilojen osalta tehdään tilaselostuksia ja tilakortteja, joissa määritellään tilojen pintojen käsittely sekä varustetaso. Tuotemallintamisessa on tarkoitus sitoa tilojen tietosisältö malliin, josta kyseiset asiakirjat saadaan tulosteina. Koska mallintamiskäytäntö ei ole mennyt vielä niin pitkälle, että kaikki tilaan liittyvät tiedot saataisiin mallista, on myös sovittava mitkä tiedot sijaitsevat mallissa ja mitkä esim. selostuksissa. Tilaobjektin avulla määritellään yleensä tilojen pintarakenteet. Tilan pinnat muodostuvat usein erilaisista käsittelyistä. Yhdellä seinäpinnalla saattaa olla osittain laatoitettuja alueita tai seinän alaosa saattaa olla paneloitu ja yläosa maalattu. Lattiassa materiaali voi vaihdella. Katossa voi olla alaslaskettu osuus vain osalla kattoa ja maalauskäsittelyt ulottuvat useimmiten hiukan alakaton yläpuolelle. Tuotemallintamisen CAD -ohjelmissa pitää voida määritellä pinnoille eri materiaaleja tai maalauskäsittelyjä ja näiden menettelytapojen käyttö eri CAD ohjelmissa on ohjeistettava. Tilaobjektien tiedoista on voitava tulostaa tiedot esim. RT HUONESELOSTEEN LAATIMISOHJE JA MALLI MUKAISESTI (Taulukko 4.4-1) PIIR ID HNUM HNIMI ALA PIIRI/PIT KORK T90 TYYPPI ID2 MKDI MATERIAALI TKDITÄYD.MA TALA MÄÄRÄ T YKS RTSMALLI 22 H002 TSTO 27,1 HUONE T001 toimistohuone RTSMALLI E H002 TSTO F53 KATTO E K001 alakatto 15 m2 RTSMALLI E H002 TSTO F63 LATTIA E L001 muovimatto 15 m2 RTSMALLI E H002 TSTO F51 OVI F S001 kipsilevy 43 OVI 1,89-1,89 m2 RTSMALLI E H002 TSTO F52 SEINÄ F S001 kipsilevy 12,6 m2 RTSMALLI E H002 TSTO F52 SEINÄ 10 S001 kipsilevy 12,71 m2 RTSMALLI E H002 TSTO 4100 F63 JLISTA 10 J002 keraaminen laatta 4,1 jm RTSMALLI E H002 TSTO F61 SEINÄ 11 S004 paneli 8,58 m2 RTSMALLI E H002 TSTO 3300 F61 JLISTA 11 J001 maalattu puu 3,3 jm RTSMALLI E H002 TSTO F52 SEINÄ 12 S002 tiili 12,4 m2 RTSMALLI E H002 TSTO 4000 F61 JLISTA 12 J001 maalattu puu 4 jm RTSMALLI 2A H002 TSTO 12100,4 F62 KATTO 2A K002 betoni 8,46 m2 RTSMALLI 2A H002 TSTO 8, ,4 F63 LATTIA 2A L001 muovimatto 8,46 m2 RTSMALLI 30 H002 TSTO 8316,1 F53 KATTO 30 K003 pelti 3,8 m2 RTSMALLI 30 H002 TSTO 3,8 8316,1 F63 LATTIA 30 L001 muovimatto 3,8 m2 RTSMALLI 28 H002 TSTO 1256,6 F53 KATTO 28 K001 alakatto POISTO 0,13-0,13 m2 RTSMALLI 28 H002 TSTO -0, ,6 F63 LATTIA 28 L001 muovimatto POISTO 0,13-0,13 m2 RTSMALLI 28 H002 TSTO 1256, F25 PILARI 28 S005 betoni 3,9 m2 RTSMALLI 48 H002 TSTO 3475,7 F53 KATTO 48 K001 alakatto POISTO 0,68-0,68 m2 RTSMALLI 36 H002 TSTO 7500,1 F53 KATTO 36 K001 alakatto POISTO 3,22-3,22 m2 RTSMALLI 36 H002 TSTO 2459, F52 SEINÄ 37 S001 kipsilevy 7,62 m2 RTSMALLI 36 H002 TSTO F32 IKKUNA 36 S001 kipsilevy 41 IKKUNA 1,92-1,92 m2 RTSMALLI 36 H002 TSTO 2459,7 F63 JLISTA 37 J002 keraaminen laatta 2,46 jm RTSMALLI 36 H002 TSTO F52 SEINÄ 38 S001 kipsilevy 3,47 m2 RTSMALLI 1C H001 VAR 13,2 HUONE T002 varasto RTSMALLI 8 H001 VAR F53 KATTO 8 K001 alakatto 13,2 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR 13, F63 LATTIA 8 L001 muovimatto 13,2 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR F52 SEINÄ 9 S001 kipsilevy 10,23 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR 3300 F63 JLISTA 9 J002 keraaminen laatta 3,3 jm RTSMALLI 8 H001 VAR F52 SEINÄ A S001 kipsilevy 12,4 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR 4000 F63 JLISTA A J002 keraaminen laatta 4 jm RTSMALLI 8 H001 VAR F52 SEINÄ B S001 kipsilevy 10,23 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR 3300 F63 JLISTA B J002 keraaminen laatta 3,3 jm RTSMALLI 8 H001 VAR F52 AUKKO B S001 kipsilevy 52 AUKKO 0,54-0,54 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR F52 SEINÄ C S001 kipsilevy 12,4 m2 RTSMALLI 8 H001 VAR 4000 F63 JLISTA C J002 keraaminen laatta 4 jm Taulukko 4.4-1, RT huoneselosteen malli Taulukossa esiintyvän Talo 90 (T90 tyyppi) tyypin sijaan voidaan käyttää TALO 2000 tyyppiä. Vastaavan tyyppinen taulukko virtuaalirakennuksesta generoidusta tilatiedoista (Taulukko 4.4-2) KRS NRO NIMI TYYPPI LATTIA KORKEUS ALA PIIRI

23 22/ krs 1AB AT Asunto 0,00 2,70 70,79m2 71, krs 1AB Tekninen tila Asunto 0,00 2,70 8,30m2 12, krs 1AB V Asunto 0,00 2,70 28,64m2 23, krs 1AB VSS Asunto 0,00 2,70 34,59m2 24,7 1 1 krs 1AB/1krs Kerrosala Kokonaisala 0,00 5,00 171,30m2 54, krs 1A 3H+K+S Asuintila 0,00 5,00 86,13m2 38, krs 1A ET Asunto 0,00 2,70 5,72m2 10, krs 1A K Asunto 0,00 2,70 12,17m2 14, krs 1A KH Asunto 0,00 2,70 7,53m2 11, krs 1A MH Asunto 0,00 2,70 23,66m2 27, krs 1A OH Asunto 0,00 2,70 23,00m2 19, krs 1A S Asunto 0,00 2,70 2,22m2 5, krs 1A TK Asunto 0,00 2,70 3,48m2 7, krs 1A VK Asunto 0,00 2,70 2,54m2 6, krs 1A WC Asunto 0,00 2,70 1,54m krs 1AB/2krs Kerrosala Kokonaisala 0,00 5,00 169,81m2 52, krs 1B 2H+K+S Asuintila 0,00 5,00 66,00m2 34, krs 1B ET Asunto 0,00 2,70 5,81m2 10, krs 1B K Asunto 0,00 2,70 6,23m2 11, krs 1B KH Asunto 0,00 2,70 5,43m2 10, krs 1B MH Asunto 0,00 2,70 9,99m2 12, krs 1B OH Asunto 0,00 2,70 21,19m2 20, krs 1B RT Asunto 0,00 2,70 6,53m2 10, krs 1B S Asunto 0,00 2,70 1,86m2 5, krs 1B TK Asunto 0,00 2,70 2,58m2 6, krs 1B VK Asunto 0,00 2,70 3,08m2 7,2 Taulukko Tilamallista saatuja tilatietoja voidaan verrata vaatimusten asetteluvaiheen tietoihin ja todeta, ollaanko pysytty asetetuissa tavoitteissa. Kuten edellä jo on mainittu ja taulukoista (Taulukko ja Taulukko 4.4-2) näkee, niin kaikkia tilaan liittyviä tietoja ei taulukoissa esiinny (ks. Taulukko 4.3-1), koska tietoja ei ole voitu malliin syöttää. Mikäli vaatimusmallivaiheessa (lähtötiedot) on tehty tila- tai tilaryhmäkohtainen TILAKORTTI (Ks. kohta 3.4 Vaatimusmallit, Taulukko 3.4-1), jossa tilaan liittyvä vaatimustieto esiintyy, niin tämä täydentyy suunnittelun ja rakentamisen aikaisilla tiedoilla. Periaatteena on, että mallissa oleva tieto siirtyy mahdollisimman automaattisesti tilakorttiin ja muu tieto täytetään käsin syöttämällä tilakortin tietokenttiin Tilaryhmät Tilojen lisäksi tarvitaan tietoja myös tilaryhmistä, jolloin malliin on voitava määritellä tilaryhmiä. Usein tilaryhmien ei tarvitse olla kolmiulotteisia, vaan useimmiten on kysymys tilaryhmien neliötiedoista ja silloin kaksiulotteinen esitystapa on riittävä. Tällaisia tilaryhmiä ovat mm.: Huoneistot Osastot Bruttoalat (kokonaisala) Kerrosalat (rakennusoikeuteen laskettava tilat) Kuilut Palo-osastoinnit Lohkot (rakennusaikainen lohkojako) Tilaryhmien käyttö palvelee suunnittelussa tilaryhmäkohtaisten ominaisuuksien määrittelyä, määrätietojen listaamista sekä jatkossa myös kiinteistön ylläpitoa. 4.5 Alustava rakennusosamalli Alustava rakennusosamalli (3D) vastaa nykyisen suunnittelukäytännön mukaisia luonnoksia. Rakenteet on mallinnettu käyttäen kullekin rakenteelle ominaista mallinnustyökalua. Alustava