Kansainvälinen tuotemallistandardointi - Suomi maailmalla Arto Kiviniemi Tutkimusprofessori Tuotemalli? Tuotemalli (Product Model ~ Building Information Model) kuvaa tuotteen rakenteen ja sisältää sen tuottamiseen tarvittavan tiedon; ei siis pelkkä 3D malli CADin avulla tuotetaan piirustuksia, mutta tuotemalli sisältää kohdetta kuvaavia ominaisuuksia, esim: Seinä on tuotemallipohjaisessa ohjelmistossa olio, jolla on ominaisuudet (pituus, korkeus, paksuus, materiaalit, massa, äänen-, palon- ja lämmöneristävyys, jne.) Se voi liittyä muihin rakennuksen osiin (kerrokseen, tiloihin, oviin, ikkunoihin, pilareihin, palkkeihin, laattoihin, sähköputkitukseen, jne.) Tämä mahdollistaa virtuaalisen rakennuksen ; tietojen hyödyntämisen eri tarkoituksiin Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 2 1
Dokumentti/2D-pohjainen prosessi Informaatio kulkee pääosin paperien välityksellä osapuolelta toiselle, jolloin sekä aikaa että työtä haaskaantuu ja virheet lisääntyvät Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 3 Integroitu tuotemallipohjainen prosessi Informaatio kulkee hyödynnettävässä muodossa datana järjestelmästä toiseen; virtuaalinen rakennus Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 4 2
Missä nyt ollaan? Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 5 Mallintaminen ja IFC tiedonsiirto Kiinnostus mallintamiseen on kasvanut nopeasti 2D-suunnittelu kuitenkin yhä hallitsevaa IFC-tiedonsiirto on yleistynyt vielä hitaammin Todellisia IFC-projekteja - tietoa siirretty oikeassa projektissa osapuolten välillä IFC-muodossa - globaalisti ehkä 40-50; niistä Suomessa arviolta 30-40% Syitä hitauteen on useita: ohjelmistojen IFC-tuen puute ja laatuongelmat, osaamisen puute, konkreettisten hyötyjen puute, muutosvastarinta Mallintaminen voi olla kannattavaa ilman tiedonsiirtoakin Granlund tehnyt 500+ mallia, A-konsultit siirtyivät mallinnukseen oman prosessinsa kehittämisen vuoksi, rakennusliikkeet käyttävät malleja logistiikan ja kustannusten hallinnassa Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 6 3
Mallien käyttö ja ominaisuudet Käyttö Paperi & 2D tiedonsiirto USA Suomi Nykytilanne Tuotemallipohjainen tiedonsiirto Demonstraatiot Pilotit Tuotanto Ominaisuudet = kyky tarjota Informaatiota kohteesta Paperi & 2D tiedonsiirto Tuotemallipohjainen tiedonsiirto Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 7 IFC:n kansainvälinen käyttö? Suomi on käyttöönoton kansainvälisessä kärjessä 2001-2002 TKK Sali600-projekti (HUT600) oli ensimmäinen integroitu tuotemalliprojekti maailmassa. Stanfordin yliopiston raportti loi siitä aihepiirin kansainvälisen ikonin Rakennusteollisuus RT ry ja suuret rakennusliikkeet ja Senaatti-kiinteistöt erittäin aktiivisia; kysyntä tutkimukselle on voimakasta Singapore jatkaa Corenet-projektiaan rakennusvalvonnan automatisoimiseksi Norja on aktivoitunut voimakkaasti viime vuosina Australiassa suuri CRC Construction Innovation ohjelma Kiina on päättänyt tehdä IFC:stä kansallisen standardin USA:ssa runsaasti aktiviteetteja: Kansallinen BIM-standardi (Building Information Model) tekeillä Army Corps of Engineers ja Coast Guard ovat jo alkaneet mallien käytön joissakin projekteissaan General Service Administration (GSA) alkaa vaatia malleja projekteissaan 2006, mallinnusohjeisto tekeillä Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 8 4
IFC projekteja Vain pieni osa IFC-projekteista on dokumentoitu: GSA - a mega property agency One-shop non-stop in Singapore US Coast Guard commits to data sharing through IFCs Digbeth College of Further Education, Birmingham, UK Neuschwanstein Castle in Germany A pharmaceutical company uses IFCs in its Helsinki regional HQ Hospital project in Norway realizes value through an IFC approach KOSDIC in Korea A new opera house for Copenhagen HUT600 case study Todellinen käyttö on kuitenkin toistaiseksi ollut vähäistä Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 9 Toimivia asioita Tiedonsiirto tiettyjen käyttötapausten osalta Geometrian siirto ohjelmien välillä Määrä- ja kustannuslaskenta Erilaiset energia- ja ympäristöanalyysit 4D-mallinnus = toteutuksen simulointi Logistiikan hallinta Mallien tarkistaminen tiettyjä sääntöjä vastaan Solibrin Model Checker Suunnitelmien yhteensovittaminen malleja yhdistämällä Automaattiset törmäystarkastelut Visuaalinen arviointi Pääongelma on IFC:n puutteellinen implementointi Tiedonsiirrossa paljon käytännön ongelmia Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 10 5
Suomessa kansainvälisiä huippuohjelmistoja Granlund Progman Solibri Tekla Tocoman Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 11 Mihin ollaan menossa? Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 12 6
GRANLUND SOFTWARE BUILDING SIMULATION ANNUAL ENERGY CONSUMPTION RIUSKA Simulation 1 ANNUAL ENERGY CONSUMPTION AND COST MWh/a mk/a 700 150000 600 120000 500 MWh 150 90000 400 120 300 60000 90 200 60 30000 30 100 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MONTHLY HEATING ENERGY MONTHLY COOLING ENERGY MWh MWh Heating energy: 150 150 158.4 mk/mwh 120 120 (VAT not included 2%) Electric energy: 90 90 270.0 mk/mwh 60 60 (VAT not included 2%) Cooling electricity includes 30 30 the electric ity consumption of 0 0 the compressors, condensers 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 and circulation pumps. COP of cooling = 3 HEATING OF ROOM EQUIPMENTS COOLING OF ROOM EQUIPMENTS HEATING OF SUPPLY AIR COOLING OF SUPPLY AIR DOMESTIC WATER HEATING Integroitujen järjestelmien arvoverkko LCA/LCC analyysit, energiasimulointi, Vaatimusten aset- Ympärist ristö- ja ympärist ristövaikutus- taminen ja hallinta elinkaaritiedot ten ja ergonomian simulointi Tuotemallipohjaiset Valmistajien tuote- suunnitteluohjelmistot tiedot Tuotannonsuunnittelu ja -ohjaus Sähköinen kaupankäynti Kiinteistönhallinta nhallinta Toteutustiedot Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 13 Identification - Classification - Free product name - Manufacturer LifePlan Project Description and technical properties Environmental impact - Environmental profile - Other environmental aspects Service life and its prerequisite Estimated service life; in years Method of estimation; when relevant Prerequisites: 1 Environment 2 Use 3 Structures and details 4 Transporting and storage 5 Workmanship and assembling 6 Care and maintenance Life cycle costs Expressed as present value - Acquisition - Care and maintenance - Renewal Tarja Häkkinen, VTT Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 14 7
Virtual Space 4D Pekka Tuomaala, VTT Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 15 Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 16 8
Tuotemallipalvelimet Tiedostopohjainen tiedonsiirto ei ole ihanteellinen ratkaisu Mallien suuruus 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 Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 17 Jaetun mallipalvelimen periaate Integroitu rakennuksen tuotemalli Kontrollitaso: Vaatimusmalli Suunnittelumalli Tuotantomalli Ylläpitomalli Käyttö- ja muutosoikeudet, versionhallinta, jne. Linkkitaso vastaa todellisen maailman rakennusosia Rakennusosa Mallikohtaiset ominaisuudet; geometria, attribuutit, jne. Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 18 9
Hyötypotentiaali? Some Examples of 4D Benefits Disney Paradise Pier Project, Anaheim 1998-1999 First use of 4D in large project Provided strategic insight and improved logistics planning Significant savings 4D standard in all Disney Projects DPR Emeryville project; a large shopping mall Spending in 3D/4D modeling $39,720, which was 0.06% of the total $72 million budget Project gained 3 weeks in the schedule (turnover value several million dollars) Gehry's Experience Music Project in Seattle (Jimi Henrix Museum) Contractor spent $12,000 in 3D/4D modeling Savings from early problem discovery at least $2 million Source: Virtual Builders Roundtable at DPR, June 2002 Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 20 10
Costs of Inadequate Interoperability Germany Savings of 670 million euros per year in manual work just by improving the quality of DXF data (Wolfgang Haas, Haas & Partner 1998) Finland Potential savings of 7% in the construction costs by efficient IT use. This estimation did not include savings in reducing errors with better information management, only direct work (Enkovaara & Heikkonen 1998) Several countries Removal of information re-keying would enable savings of 16% in the construction (Thomas Liebich & Jeffrey Wix, AEC3 1999) USA DOD uses $40 million per month in additional work because of the lack of standards. Since DOD s projects are 4% of the US market, this translates into $12 billion per year in US (Dana Smith, DOD 1999) According to NIST s conservative estimate the lack of interoperability costs annually $15.8 billion to the U.S. capital facilities industry ( Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S. Capital Facilities Industry, NIST GCR 04-867, 2004) Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 21 False Image: Modeling is too expensive 2002 Arup Melbourne Office reported a 30% reduction in documentation effort on their structural work since working with CSIRO in a CRC CI project 2005 Arup moved worldwide 100% into model-based processes Eureka Tower, architect Fender Katsalidis: Comparison of two residential towers of similar complexity: traditional documentation vs. an integrated 3D model Project X 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 2002 Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 22 11
Source: Organizing to Exploit Integrated Information Technologies Ray Levitt and John Taylor, CIFE - Stanford University Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 23 Source: Organizing to Exploit Integrated Information Technologies Ray Levitt and John Taylor, CIFE - Stanford University Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 24 12
Source: Organizing to Exploit Integrated Information Technologies Ray Levitt and John Taylor, CIFE - Stanford University Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 25 Yhteenveto Siirtyminen piirtämisestä mallintamiseen on nyt tapahtumassa kiihtyvällä vauhdilla Mallinnus ei kuitenkaan vielä ole vallitseva käytäntö Suomi on maailman johtavia maita käyttöönotossa Teknologia on edellä sen laajamittaista hyödyntämistä: Suurimmat hyödyntämisen esteet ovat inhimillisiä, vaikka myös teknisiä, tiedonsiirtoon liittyviä ongelmia on Uuden teknologian tuottamat hyödyt ovat kiinteästi sidoksissa liiketoiminnan uudistamiseen: Teknologiatyöntöön perustuvalla muutoksella on nopeasti seinä vastassa Ilman teknologian kehittämistä muutos ei kuitenkaan olisi mahdollinen Testaaminen käytännössä sekä prosessien ja sopimusten kehittäminen ovat muutoksen keskeisiä osia Tuotemallintamisen tilannekatsaus - 10.03.2006 26 13