INFRA-TUOTEMALLIN HYÖDYT Luonnos 19.11.2008 Juha Liukas Sito Oy Jari Niskanen Vianova Systems Finland Oy
Esityksen sisältö OSA 1: Infran tuotetietojen hallinta, nykytilanne - esimerkkinä suunnittelu ja rakentaminen Infran elinkaaren hallinta - dokumenttien vai mallin avulla? Infran tuotetietojen hallinta tuotemallipohjaisesti Tuotemallipohjainen hanke - tiedon jakaminen, tuotannonohjaus Rakentamisesta hoitoon ja ylläpitoon Järjestelmien yhteistoiminnallisuus miksi? Miksi tuotemallistandardi kannattaa kehittää ja ottaa käyttöön? Tuotemallistandardin kehittämisen lähtökohtia OSA 2: Tuotemallintamisen avainkäsitteitä Mitä asioita tuotemalli voi kuvata Kehityspolku tiedonsiirrosta yhteiseen tuotemalliin Inframodel -tiedonsiirto Yhteydet paikkatietojen mallintamiseen Kansainvälinen paikkatietostandardointi
INFRA-TUOTEMALLIN HYÖDYT OSA 1: Infran tuotetietojen hallinta, nykytilanne - esimerkkinä suunnittelu ja rakentaminen Infran elinkaaren hallinta - dokumenttien vai mallin avulla? Infran tuotetietojen hallinta tuotemallipohjaisesti Tuotemallipohjainen hanke - tiedon jakaminen, tuotannonohjaus Rakentamisesta hoitoon ja ylläpitoon Järjestelmien yhteistoiminnallisuus miksi? Miksi tuotemallistandardi kannattaa kehittää ja ottaa käyttöön? Tuotemallistandardin kehittämisen lähtökohtia
Infran tuotetietojen hallinta, nykytilanne Infrajohtaminen Tavoitteen määrittely Suunnittelu Eri osa-alueilla ja vaiheilla omat järjestelmänsä ja tietomallinsa Toiminta perustuu tiedonsiirtoon: konversiot ja kopiointi paikasta toiseen Oleellista tietoa jää käyttämättä ja tietoa häviää konversioissa Ylläpito ja käyttö Rakentaminen Malli ei palvele infran elinkaarenaikaisia tarpeita
Suunnittelu ja rakentaminen - lähtötiedot Lähtötiedot Pohjakartat + paikkatiedot Kartoitukset ja korkeusmalli Kaava- ja kiinteistötiedot Väylärekisterien tiedot Ympäristö, maa- ja kallioperä Pohjatutkimukset Verkostojen tiedot Aiempi suunnitelma Suunnittelija...... tarvitsisi helposti koottavan lähtötietomallin, mutta joutuu yhdistelemään ja tulkitsemaan eri formaateissa ja luokituksissa olevia aineistoja.... kokoaa lähtötiedot mahdollisimman sähköiseen muotoon suunnittelussa hyödynnettäväksi.
Infrahankkeen suunnittelu Suunnittelija...... tekee suunnitelman, jolloin suunnittelukohde on mallinnettu suunnittelujärjestelmän tietomallin mukaisesti.... voisi toimittaa mallin, mutta tuottaakin sähköisiä ja paperisia piirustuksia, siirtotiedostoja, luetteloita ja muita dokumentteja.
Infrahankkeen suunnittelu ja rakentaminen - työmaa Rakentaja...... tarvitsee malleja, mutta saa sähköisiä ja paperisia piirustuksia ja siirtotiedostoja..... tekee suunnitelmasta malleja työmaan tarpeiisiin. rakentaa kohteen. mittaa ja dokumentoi toteutuneen kohteen tiedot. toimittaa sovitut tiedot ylläpidon järjestelmiin (rekistereihin) siirtotiedostoina, taulukoina ym.
Infran elinkaaren hallinta - dokumenttien vai mallin avulla? Dokumenttipohjainen tiedonhallinta Tuotemallipohjainen tiedonhallinta 1. Raaputa ja korjaa? tiedon eheyden hallinta vaikeaa 1. Suunnitellaan eheä malli suunnittelun vaatimukset kasvavat 2. Ihminen tulkitsee dokumentin korkeat kustannukset suuremmat virhemahdollisuudet 2. Mallin voi tulkita ohjelmallisesti tehokkuus parempi virheet havaitaan helpommin 3. Dokumentti on staattinen eri tarpeisiin omat dokumentit esitystavat usein 2D:ssä tekniikka-alueiden yhdistely työlästä 3. Malli on dynaaminen mallin suora hyödyntäminen tuotemalli voidaan esittää 2D...3D tuotemallin osat yhdisteltävissä 4. Tietojen elinkaari katkeaa arkistoon ei yhteyttä ylläpidon järjestelmiin uusiin tarpeisiin uusi tiedonkeruu arkistojen hyödyntäminen vaihtelevaa 4. Tuotemalli siirrettävissä eteenpäin rekistereistä suunnitteluun suunnittelusta rakentamiseen rakentamisesta rekistereihin
Infran tuotetietojen hallinta tuotemallipohjaisesti Infrajohtaminen Tavoitteen määrittely Suunnittelu Tavoitteena yleisesti hyväksyttyjen ja kattavien tuotemallien määrittely Tuotemallit Malleja hyödynnetään eri tarkkuustasoilla eri vaiheissa Tuotemalliajattelu palvelee infran elinkaarenaikaisia tarpeita Ylläpito ja käyttö Rakentaminen
Tuotemallipohjainen hanke - tietoa jaetaan CAD -sovellukset Windows -sovellukset Visualisointi ja esittely Hankkeen tuotemalli Tietokanta Ulkoiset järjestelmät Rekisterit Rekisterit Paikkatieto Mobiilit järjestelmät Mittausjärjestelmät
Tuotemallipohjainen hanke - tuotannonohjaus Suunnittelu väylät rakenteet geo ympäristö varusteet ym. Tuotannonsuunnittelu ja -ohjaus 3D-tuotemalli Rakentaminen väylät rakenteet geo ympäristö varusteet ym. Perussuunnittelu Muutokset Tuotemallin ylläpito + Aikataulu Kustannukset Laadunvarmistus Tuotannonsuunnittelu Rakentamisen simulointi Mittaus ja koneohjaus Määrälaskennat Toteutuman mittaus
Rakentamisesta hoitoon ja ylläpitoon Väylä Suunnitelmatiedoista ei tällä hetkellä viedä suoraan ylläpidon järjestelmiin (juuri) mitään. Suurin osa tiedoista inventoidaan maastossa tai muulla tavoin. Suunnitelmatiedon ja toteutumatiedon käyttäminen rekisteritiedon lähteenä olisi mahdollista, jos järjestelmien tietomallit olisivat yhtenevät. Valaistus XY, koodi XY, koodi Rakenteet Liikennemerkit XY, koodi Kaiteet Ympäristö XY, koodi XY, koodi XY, koodi
Järjestelmien yhteistoiminnallisuus miksi? Esimerkki: kadunrakentaminen Katualueella monia toimijoita: kadunpitäjä liikennelaitos energialaitos vesilaitos teleoperaattorit jne. Useimmat tekevät tai teettävät: suunnittelua rakentamista hoitoa ja ylläpitoa Kuva: HKR On pyrittävä näiden järjestelmien yhteistoiminnallisuuteen Tuotemallipohjaisuudella hyötyjä: Ylläpitojärjestelmä palvelee kadunpidon suunnittelua ja ohjelmointia Suunnittelija käyttää katurekisterin tietoja ja paikkatietoja suunnittelun lähtötietoina Rakentaja palauttaa toteutumatiedot ylläpidon käyttöön
Case Kuusamon pilotti: Hoidon ja ylläpidon yhteisalueurakan tietovirrat Tiehallinto Pitkäkestoinen Pitkäkestoinen palvelusopimus: palvelusopimus: - - urakan urakan vaatimukset vaatimukset - - urakan urakan raportointi raportointi - - infran infran tietojen tietojen ylläpito ylläpito Urakoitsija Tienpitäjä + Kadunpitäjä Urakoitsijan järjestelmä lähtötiedot luokittelut toimivuusvaatimukset muutokset tieverkolla muutokset katuverkolla Tierekisteri TIEH Katurekisteri Digiroad / TIEH katurekisterin perustiedot Kunta lähtötiedot luokittelut toimivuusvaatimukset Muut järjestelmät Inventointi
Case Helsingin kaupunki: Liikennemerkkien hallinta - suunnittelun, rakentamisen ja ylläpidon yhteydet Liikennemerkkien hallintajärjestelmä: suunnitelmat tallennetaan rekisteriin toteumatiedot uusien suunnitelmien lähtötiedoksi rakentaja merkitsee suunnitelman mukaiset merkit asennetuiksi tiedot kunnossapidon käytettävissä järjestelmä käyttöönottovaiheessa Infra-alan yhteinen tuotemalli lisäisi järjestelmän käytettävyyttä Rekisteri
3D -mallin yhdistäminen liikenteen simulointiin (Finnoontie)
Miksi tuotemallistandardi kannattaa kehittää ja ottaa käyttöön? Tehokkain tapa parantaa alan tuottavuutta on parantaa infran eri tietojärjestelmien yhteensopivuutta. Hyödyt julkiselle sektorille: Tehokkaampi sähköinen kilpailuttaminen Tuoteriippuvuuden väheneminen Läpimenoaikojen pieneneminen Kokonaiskustannusten pieneneminen tietohäviöiden ja kopioinnin vähentyessä Julkinen sektori on infran omistajana myös suurin hyötyjä Hyödyt konsulteille ja urakoitsijoille Kansainvälisesti yhteensopiva toimintamalli Tehokkaampi resurssien käyttö Parempi kannattavuus
Tuotemallistandardin kehittämisen lähtökohtia Tuotemallistandardi kattaa koko infra-alan Tiet Kadut Rautatiet Vesihuolto- ja energiaverkostot Tuotemallistandardi kattaa koko elinkaaren suunnittelun, rakentamisen ja ylläpidon järjestelmät Kehitystyö ja käyttöönotto etenee vaiheittain tukeudutaan alalla käynnistyviin tietojärjestelmien kehityshankkeisiin Tuotemallistandardi on vähintään pohjoismaista tasoa käytetään nykyistä osaamista ja kansainvälistä yhteistyötä dokumentointi toteutetaan yhdessä pohjoismaisten organisaatioiden kanssa saavutetaan kansainvälisen standardoinnin kestäviä tuloksia
Miten tuotemallistandardin kehittämisessä tulisi edetä? 1. Nimikkeistön laajentaminen 2. Inframodel menetelmän laajentaminen 3. Infran tuotemallin määrittely ja toteutus
Miksi infra-alan yhteinen tuotemallistandardi kannattaa kehittää ja ottaa käyttöön?
INFRA-TUOTEMALLIN HYÖDYT Luonnos 19.11.2008 OSA 2: Tuotemallintamisen avainkäsitteitä Mitä asioita tuotemalli voi kuvata Kehityspolku tiedonsiirrosta yhteiseen tuotemalliin Inframodel -tiedonsiirto Yhteydet paikkatietojen mallintamiseen Kansainvälinen paikkatietostandardointi
Tuotemallintamisen avainkäsitteitä Dokumenttitieto Dokumenttitieto on kohdetta tekstinä, graafisesti tms. kuvaava esitys, josta ihminen pystyy tulkitsemaan kohdetta kuvaavaa tietoa. Esimerkiksi rakennuspiirustus sisältää dokumenttitietoa, jonka ihminen pystyy tulkitsemaan. Tietomalli (tuotetietomalli) Tietomalli kuvaa reaalimaailman kohteet ja käsitteet esim. tie, silta, kaide, hanke, jne. Tietomalli määrittelee yhteisen, standardin mukaisen säännöstön ja nimikkeistön, kuten puhutun kielen kielioppi ja sanasto Tietomallin pohjalta voidaan toteuttaa tuotemallipohjaisia ohjelmistoja ja rajapintoja Tuotemalli Tuotemalli on em. määrityksen mukainen tietyn kohteen kuvaus. Tuotemallipohjainen järjestelmä edellyttää toimiakseen määritysten mukaisten ohjelmistojen ja rajapintojen toteuttamista; saman tietomallin mukaista tuotemallia voidaan haluttaessa siirtää (tiedostoissa) tai jakaa (mallipalvelimilla) eri toteutustavoilla. Standardi Standardi on jonkin organisaation esittämä määritelmä siitä, miten jokin asia tulisi tehdä. Kansainväliset, alueelliset ja kansalliset standardit: esim. ISO-, EN- ja SFS-standardit Lisäksi on olemassa myös laajalle levinneitä de-facto -standardeja (ns. teollisuusstandardeja), joita ei ole luotu standardointiorganisaatioissa, esim. LandXML
Tuotemallintamisen avainkäsitteitä
Mitä asioita tuotemalli voi kuvata Fyysisiä esineitä tai tuotteita: silta, liikennemerkki, vapaa korkeus, vaikutusalue, aikataulu jne. Abstrakteja käsitteitä: prosessi, ympäristövaikutukset, laatu, jne. Oliopohjaisessa mallintamistavassa käsitteet kuvataan olioluokkina, jotka määrittelevät tuotemallin olioiden merkityksen, ominaisuudet, suhteet toisiin objekteihin ja niiden käyttäytymisen Tuotemallissa sama konsepti voidaan esittää useassa eri muodossa: geometria (2D, 3D), topologia, materiaalit, erilaiset tarkkuustasot jne. Kaikki 3D-mallit eivät ole tuotemalleja, eikä 3D-geometria ole tuotemallin ehdoton edellytys - joskin yleensä 3D-geometria on oleellinen osa mallia. Fyysisesti tuotemalli voi olla tallennettuna esim. yhdessä tiedostossa tai tietokannassa tai hajautettuna useassa tietokannassa Eri tuotemallien välillä voi olla viittauksia muihin tietovarastoihin kuten erilaisiin dokumentteihin.
Kehityspolku tiedonsiirrosta yhteiseen tuotemalliin Tavoitetila: avoin ja yhtenäinen infra-tuotemalli ohjelmistoriippumattomuus ei sidoksissa kuva- tai paikkatietoformaatteihin standardirajapinnat eri tietovarastoihin tuotemalli perustuu kansainvälisiin standardeihin ja infranimikkeistöön laajat integrointimahdollisuudet järjestelmien välillä Tiedonsiirtomenetelmä nykyisten tarpeiden pohjalta Inframodel tiedonsiirtomenetelmän kehittäminen on mahdollistanut uudenlaisen toimintamallin, jossa ohjelmistot tuottavat tiedon vakiomuotoisena siten, että se on mahdollista lukea muihin järjestelmiin. IM2 Tiedonsiirron nykytilanne Tietoa siirretään eri toimijoiden, eri ohjelmistojen ja eri elinkaarenvaiheiden välillä Siirto tapahtuu kuvatiedostojen ja tekstitiedostojen avulla. Ominaisuustietojen siirto perustuu koodaukseen ja vain murtoosa tiedosta saadaan siirrettyä.
Inframodel -tiedonsiirto Infamodel on avoin, kaikkien infra-alan toimijoiden käytettävissä oleva menetelmä infran suunnittelutiedon siirtoon. Inframodel-menetelmä perustuu kansainväliseen LandXML-standardiin, jota laajennettiin pohjoismaisen käytännön mukaisilla InfraModellisätiedoilla. LandXML on ns. teollisuusstandardi, joka on käytössä yli 40 maassa ja lähes 600 organisaatiossa. Rekisteröityneitä ohjelmistoja on yli 60. Pilotoitiin ST-hankkeessa valtatien 18 parantaminen Seinäjoella välillä Kiikku Pultra 2001 2002 2003 2004 2005 2006 IM-ylläpito 2007 2008 Esiselvitys (SKOL) inframodel (VTT) IM-jatkokehitys IM2-pilotointi InfraModel2 Infra-teknolgiaohjelma 2001-2005 KÄYTTÖÖNOTTO KOULUTUS
Inframodel2: toteutus Suunnitelman yleistiedot projekti, suunnitelma, ohjelmisto, yksiköt, koordinaattijärjestelmät Perusaineisto maastomallin ja maaperämallin pinnat lähtöaineisto: pisteet ja viivat sekä näiden lajikoodaus kolmiopinnat Liikenneväylät (tie, rata, katu, vesiväylä) geometrialinjat rakenne taiteviivoina pinnoittain ryhmiteltyinä sekä kolmiopintoina mitoitusparametritietoa soveltuvin osin informaationa Vesihuoltoverkostot kaivot (laitteet) ja putket ominaisuuksineen rummut Pohjanvahvistus, aluesuunnittelu voidaan soveltaa pintamaisten rakenteiden tiedonsiirtoon (maisemoinnit, vastapenkereet, massanvaihdot jne.) Pohjatutkimukset Infra-formaatti (de facto Suomessa, ei kuulu LandXML:ään)
Inframodel: dokumentaatio LandXML:n suomenkielinen kuvaus ja selostus IM2:ssa toteutetuista osista Havainnollistettu kuvin Käytetyt ominaisuudet ja rajaukset Suositukset käytöstä http://cic.vtt.fi/projects/inframo del2/documentation/
Inframodel-tiedosto: esimerkkinä vesihuoltoverkostot Verkosto: kaivot ja laitteet solmuja, joihin putket liittyvät Kaivon tiedot: sijainti, dimensiot, materiaali, rakentamis- ja ylläpitotietoja Dokumentaatiossa määritetty pakolliset ja valinnaiset tiedot
Inframodel-pilotointi Lähtötietoaineisto: tiesuunnitelman ja radan yleissuunnitelman lähtötiedot IM-muotoon Viisi konsulttia tekivät ns. kevennetyn rakennussuunnitelman Rakennussuunnitelmat IM-muodossa edelleen ohjelmistotaloille analysoitavaksi Inframodel Inframodel IM, tie IM, rata Copyright: Maanmittauslaitos IM-rakennussuunitelma IM-rakennussuunitelma IM-rakennussuunitelma IM-rakennussuunitelma IM-rakennussuunitelma
Inframodel, johtopäätöksiä Inframodel Saavutettu Yhtenäinen, dokumentoitu, testattu tiedonsiirtomenetelmä Infra-alan käyttöön, joka perustuu kansainväliseen standardiin Tehostaa suunnittelutyötä: yhtenäinen formaatti, yksityiskohtaisempi tietosisältö Pitkäjänteinen kehitystyö alan aktiivisten toimijoiden kanssa tuottaa hyvän tuloksen ja eri näkemykset tulevat huomioitua Menetelmä on hyödynnettävissä elinkaaren eri vaiheissa lähtötiedoista suunnitteluun ja rakentamiseen Inframodelin edelleen kehittäminen on kannattavaa ja tarjoaa hyvän pohjan ja etenemispolun tietomallityölle.
Inframodel, johtopäätöksiä Kehitettävää LandXML:n uusien versioiden ominaisuuksien hyödyntäminen Yhtenäinen lajikoodaus: Infra2006-nimikkeistö vaatii laajennusta Väylän suunnittelutiedon ja rakennemallin muodostuksen logiikan määrittely Laajennukset esim. laitteisiin ja varusteisiin
Yhteydet paikkatietojen mallintamiseen INSPIRE -direktiivi 2007/2/EY Yhtenäinen eurooppalainen standardi, jolla mahdollistetaan paikkatietojen laajamittainen saatavuus ja käyttö Euroopassa kansallisten paikkatietoinfrastruktuurien yhteentoimivuuden vaiheittainen kehittäminen Direktiivi tuli voimaan 15.5.2007 ja direktiivin mukainen kansallinen lainsäädäntö tulee saattaa voimaan 15.5.2009 mennessä KuntaGML Standardimuotoiset paikkatietopalvelurajapinnat, jolla kunnat toimittavat kartta-aineistoa Kantakartat ja asemakaavakartat XML/GML toteutus + palvelurajapinta VerkkoGML Johtoverkkojen mallintaminen: tietoliikenne, vesi ja viemäri, kaasu, sähkö, kaukolämpö Palvelee johtotietojen siirtoa eri organisaatioiden välillä EuroRoadS Tieverkon ja teihin liittyvän tiedon eurooppalainen standardi Visiona Euroopan kattava tieverkon infran tietojen palvelurajapinta ja yhteensopivien tiestötietokantojen kehittäminen EU25+ -alueella INSPIRE yhteensopivuuden varmistaminen
Kansainvälinen paikkatietostandardointi Tällä hetkellä kolme tärkeintä paikkatietostandardoinnin foorumia ovat: ISO/TC 211: Geographic information/geomatics CEN/TC 287: Geographic information OGC: Open Geospatial Consortium ISO- ja CEN-standardoinnin kansallisena vastuutahona toimii Suomen Standardisoimisliitto SFS. Paikkatietostandardointia koordinoi Maanmittauslaitos yhteistyössä SFS:n kanssa. OGC:n jäseniä ovat suoraan monet kansainväliset paikkatietojärjestelmien toimittajat ja organisaatiot. Kansainvälisten paikkatietostandardien käyttöönottoa Suomessa pyritään helpottamaan julkisen hallinnon suosituksilla, joita ylläpitää julkisen hallinnon tietohallinnon neuvottelukunta (JUHTA). Lähde: Maanmittauslaitos 2007
ISO -standardit soveltuvat infra-alalle ISO/TC 211 (ISO Technical Committee 211): Conceptual Schema Language (ISO/TC211 19103) Spatial Schema (ISO/TC211 19107) Rules for application schema (ISO/TC211 19109) Feature Cataloguing (ISO/TC211 19110) Spatial referencing by coordinates (ISO/TC211 19111) Spatial referencing by geographic identifiers (ISO/TC211 19112)