1/47 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. Ohje on muodostettu osana PRO IT Tuotemallitieto rakennusprosessissa hanketta. 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. 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. Tuotemallia edelsi CAD suunnittelun ohjeistus 90-luvulla RATAS- projekteissa. RATAS- projektien tuloksia on hyödynnetty tuotemalliperusteisen suunnittelun ohjeistusta kehitettäessä.. 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. 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. Seuraavassa vaiheessa tuotemallintamisen ohjeistusta tarkastellaan myös talotekniikan- ja rakennesuunnittelun näkökulmista. Parhaat kiitokset kaikille työhön osallistuneille! Toukokuussa 2003 Ilkka Romo Rakennusteollisuus RT ry Seppo Niemioja Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy
1 JOHDANTO... 3 1.1 Tavoite... 3 1.2 Edellytykset... 3 1.3 Arkkitehtisuunnittelu... 3 2 TUOTEMALLINTAMISEN PERUSKÄSITTEET... 6 2.1 Määritelmiä... 6 2.2 Tietokoneavusteinen suunnittelu ja tuotemallintaminen... 6 2.3 Tuotemallipohjainen CAD-sovellus... 7 2.4 Tuotemallintaminen ja tuotetietojen tiedonsiirto... 7 2.5 IFC tiedonsiirto ja tiedon yhteiskäyttö... 8 2.6 IFC-tiedonsiirto sovelluksissa... 8 3 TUOTEMALLINNUKSEN PERIAATTEET... 10 3.1 Yleistä... 10 3.2 Lähtötiedot ja hankeohjelma... 10 3.3 Tuotemallinnuksen vaiheet... 10 3.4 Mallinnuksen vaiheet suunnittelussa... 14 3.4.1 Virtuaalinen koerakennus testikohteena ja kehitystyön tukena... 14 3.4.2 Vaatimusmalli... 14 3.4.3 Vaatimusmalli ja suunnittelu... 15 3.4.4 Tilamalli... 17 3.4.5 Tilamalli suunnittelussa... 18 3.4.6 Tilojen tietosisältö... 20 3.4.7 Alustava rakennusosamalli... 21 3.4.8 Alustava rakennusosamalli suunnittelussa... 22 3.4.9 Rakennusosamalli... 23 3.4.10 Rakennusosamalli suunnittelussa... 23 3.4.11 Tuoteosamalli... 26 3.4.12 Tuoteosamalli suunnittelussa... 26 3.5 Mallintamistapa... 28 3.5.1 Yleistä... 28 3.5.2 Kerrokset... 28 3.5.3 Monen kerroksen läpi ulottuvat rakenneosat... 28 3.5.4 Tilat ja tilaryhmät... 29 3.5.5 Monimuotoiset ja korkeat tilat... 30 3.6 Mallintamistarkkuus ja mallin tietosisältö... 32 3.7 Tuotemallin tunnistetiedot... 32 3.8 Rakennusosat ja liittymärakenteet... 32 3.8.1 Rakennusosamallin rakenteita... 32 3.8.2 Alakatot... 37 3.8.3 Vapaamuotoiset rakennusosat... 37 4 TUOTEMALLIPERUSTEISEN SUUNNITTELUMENETTELYN YHTEISET MÄÄRITTELYT.. 39 4.1 Yleistä... 39 4.2 Kuvatasot... 39 4.2.1 Kuvatasojen nimeäminen... 39 4.2.2 Kuvatasot Talo 2000 nimikkeistön mukaan... 40 4.2.3 Yleistä... 40 4.2.4 Tilanimikkeistö... 40 4.2.5 Rakennusosanimikkeistö... 41 4.3 Tuotemallin rakennusosat... 41 4.3.2 Rakennusosien tuoterakenne... 44 5 OHJEIDEN JATKOKEHITTÄMINEN... 45 5.1 Rakennusosien lyhenteet... 45 5.1.1 Yleistä... 45 5.1.2 Nykyisin käytössä olevat lyhenteet... 45 5.1.3 Perusrakennusosien lyhenteet... 45 5.2 Tuotemalliperusteisen suunnittelun ohjeet eri ohjelmissa... 46 2/47
3/47 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 ja velvoitteet. 1.2 Edellytykset Tuotemalliperustainen 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 o Hankepäätös Hankesuunnitteluvaihe o Investointipäätös Luonnossuunnitteluvaihe Toteutussuunnitteluvaihe
o Rakentamispäätös Rakentamisvaihe o Vastaanottopäätös Käyttöönottovaihe o Takuiden vapauttaminen 4/47 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 1.3-1 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 1.3.-2).
5/47 Arkkitehtito Rakennussuunn. Rakentaminen Käyttö ja ylläpito Kuva 1.3.-2 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 tuoteja 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.
6/47 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 relevantit 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. 2.3 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. 7/47 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 00 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', 'Standard',.);.); #43 #43 = IFCCARTESIANPOINT ((0., ((0.,-300., 0.)); 0.)); #44 #44 = IFCBOUNDINGBOX (#43, (#43, 3700.000000000003, 300., 300., 1200.); 1200.); #45 #45 = IFCGEOMETRICREPRESENTATIONCONTEXT ('4aEwMc -',.);.); #46 #46 = IFCSHAPEREPRESENTATION (#45, (#45,'IAI', 'BoundingBox',.);.); #47 #47 = IFCPRODUCTDEFINITIONSHAPE ('jv4^,b@qz*kbzlq4<blf',.);.); #52 #52 = IFCNOTATIONFACET ('Fill ('Fill Pattern', Pattern', 'FPT'); 'FPT'); #53 #53 = IFCCLASSIFICATIONNOTATION ((#52)); ((#52));...... IFC- data CAD-sovellus Dokumenttitieto Määrittelee tietosisällön Tuotetietomalli IFC- tuotetieto- malli Tiedonsiirtotiedosto Class: Wall GUID: 12345 Name: Wall-1 Material: Concrete FireClass: A120 AcousticClass: 60 60 db db Shape: --> Location: --> Rakennuksen tuotemalli Olio Relaatio CAD-malli Piirustus KKa Kuva 2.3-1 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 10303-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 sovellus jälkikäsittelee tiedot IFC-muodosta omaan sisäiseen muotoonsa. Standardoidun tiedonsiirron periaatteena on siten yhteisesti sovittu, sovelluksista riippumaton tietomäärittely (IFCtuotetietomalli) 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 julkaistavassa 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. Esija 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 IFC-rajapinnat voidaan sovelluksilla kirjoittaa ja lukea IFC-muotoista rakennuksen tuotemallitietoa. Taulukossa 2.6-1 on esitetty eräiden tunnettujen rakennussuunnittelun sovellusten tuki IFC:n eri versioille. Taulukko 2.6-1. Eräiden rakennussuunnittelun sovellusten tuki IFC:lle. Huom. IFC 2x2 julkaistaan keväällä 2003. 8/47
9/47 Taulukko 2.6-1 Sovellus IFC 1.5.1 IFC 2.0 IFC 2x (IFC 2x2) AllPlan / Nemetschek ArchiCAD / Graphisoft AutoCAD Architectural Desktop / Autodesk Triforma / Bentley Visio / Microsoft
10/47 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 Lähtötiedot ja hankeohjelma 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. 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. Tuotemallinnuksen vaiheistus ei ole lineaarisesti etenevä prosessi, vaan eri vaiheiden tieto kertyy mallin osiin rakennusprojektin tarpeiden mukaan. Vaikka perinteisen ja tuotemalliperusteisen suunnittelun ja rakentamisen vaiheistus poikkeavatkin toisistaan, on seuraavaan taulukkoon esitetty karkealla tasolla vaiheiden vertailu(taulukko 3.2-1).
Tuotemallinnus Perinteinen vaiheistus Päätös Vaatimus Tarveselvitysvaihe Hankepäätös Tila Hankesuunnitteluvaihe Investointipäätös Alustava(t) rakennusosa Luonnossuunnitteluvaihe Rakentamispäätös 1) Rakennusosa Toteutussuunnitteluvaihe Rakentamispäätös Toteutus Rakennuksen toteutuksen suunnitelmat Toteuma Rakentamisen suunnitelmien lopullinen toteuma Vastaanottopäätös Ylläpito Käyttöönottovaihe Takuiden vapauttaminen 1) Rakentamispäätös tuotemallin perusteella: Mikäli alustavaan rakennusosamalliin on saatu kirjattua kaikki viranomais-, rakennusalueen, toiminnan ja ylläpidon vaatimukset, niin näiden perusteella saadaan riittävät tiedot rakentamispäätöstä varten Taulukko 3.2-1 Tuotemallintamisen karkea jaottelu on kuvattu graafisesti seuraavissa kuvissa (Kuvat 3.2-1, 3.2-2, 3.2-3). 11/47 TUOTEMALLIN VAIHEET Karkea taso Rakennuksen tuotemalli Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaiset tiedot Suunnittelu- Vaatimus- Toteutus- Toteuma- Ylläpito- Tavoitteet Rakennukselle Rakennusprosessille Vaatimukset Rakennukselle Tiloille Rakennusosille Suunnitteluratkaisut: Tilat Rakennusosat Tuoteosat 1 Rakentamisen toteutuksen suunnitelmat: Tuoteosat 1 Rakentamisprosessi Tehtävät Resurssit Ajoitus... Rakentamisen toteutuksen suunnitelmien lopullinen toteuma: Tuoteosat Prosessitieto Rakennuksen käytön ja ylläpidon ajantasatiedot: Ylläpidon toimenpiteet Rakennuksen muutokset... 1 Tuoteosista osa voidaan valita rakennussuunnitteluvaiheessa, osa vasta toteutusvaiheessa Kuva: Kari Karstila, Eurostep Kuva 3.2-1
TUOTEMALLIN VAIHEET Yksityiskohtaisempi taso 12/47 Rakennuksen tuotemalli Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaiset tiedot Suunnittelu- Vaatimus- Toteutus- Toteuma- Ylläpito- Tilamalli Alustava Rakennusosamalli rakennusosamalli 1 Tuoteosamalli 1 Vaatimusmallin vaatimukset voivat koskea suunnittelumallin rakennusta, tiloja, rakennus-/ tuoteosia. Tilamalli kattaa tilavaatimuksia vastaavat tilaratkaisut Alustava rakennusosamalli kattaa tiloja rajaavat rakennusosat ilman rakennetyyppi- yms. valintoja Rakennusosamalli kattaa rakennusosat rakennetyyppivalintoineen. Tuoteosamallissa on valittu tietty tuote rakennusosan toteuttamiseen. 1 Tuoteosista osa voidaan valita rakennussuunnitteluvaiheessa, osa vasta toteutusvaiheessa Kuva: Kari Karstila, Eurostep Kuva 3.2-2 TUOTEMALLIN VAIHEET Esimerkki Rakennuksen tuotemalli Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaiset tiedot Suunnittelu- Vaatimus- Toteutus- Toteuma- Ylläpito- Tilaohjelma... Tstohuone 15 m 2... Tilamalli Tsto-1 15 m 2 Alustava Rakennusosamalli rakennusosamalli Tsto-1 Tsto-1 15 m 2 15 m 2 Tilatarve tilaohjelmassa Tuoteosamalli Tila tilamallissa Tilaa rajoittavat seinät Seinä rakennetyyppeineen Parma Paraatijulkisivuelementti ELE-PP-1 ELE-PP-1 Kuva: Kari Karstila, Eurostep Seinätuote Asennettu seinätuote Ylläpidetty seinätuote Kuva 3.2-3
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 (Kuva 3.2-4) 13/47 TUOTEMALLITIEDON KUMULOITUMINEN Rakennuksen tuotemalli Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaiset tiedot Vaatimus- Suunnittelu- Toteutus- Toteuma- Ylläpito- Kuva: Kari Karstila, Eurostep Rakennuksen tuotemallitiedon arkisto(t) 2003.05.12 Seppo Niemioja, Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy, www.innovarch.fi 15 Kuva 3.2-4 Rakennuksen tuotemalli koostuu usean osapuolen tiedoista. Jokainen suunnitteluosapuoli on vastuussa oman suunnittelualansa tietojen oikeellisuudesta tuotemallissa (Kuva 3.2-5) TUOTEMALLITIEDON KUMULOITUMINEN Rakennuksen tuotemalli Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaiset tiedot Vaatimus- Suunnittelu- Toteutus- Toteuma- Ylläpito- Tuotetiedot osapuolien omissa järjestelmissä Vaatimusmalli (asiakas) Suunnittelumalli (Ark) Suunnittelumalli (Rak) Suunnittelumalli (LVIS) Toteutusmalli (Ura) Toteutusmallit (Ali) Toteumamallit (Kaikki) Ylläpitomallit (Ylläpitäjät) Tuotetiedot yhteiskäytössä tuotemallipalvelimella Rakennuksen yhteiskäyttöinen tuotemallitieto Kuva: Kari Karstila, Eurostep 2003.05.12 Seppo Niemioja, Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy, www.innovarch.fi 14 Kuva 3.2-5
3.4 Mallinnuksen vaiheet suunnittelussa Mallintamisen vaiheistus kuvataan yleisellä tasolla ja sen käyttö projekteissa riippuu valitusta suunnittelun ja rakentamisen prosessista. Mallintamisen vaiheistus ei seuraa kiinteästi teoreettista mallintamisprosessia. Tieto kytkeytyy malliin, tiloihin, rakennus- ja tuoteosiin suunnittelun ja rakentamisen prosessin tarpeita noudattaen. 14/47 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. 3.4.1 Virtuaalinen koerakennus testikohteena ja kehitystyön tukena ProIT -projektia varten on luotu erillinen virtuaalinen koerakennus, 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 tehdään 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 3.4-1) 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. Laurimark Oy Kuva 3.4-1, Virtuaalinen tuotemalli Virtuaalista koerakennusta käytetään tässä raportissa esimerkkinä kuvaamaan mallinnuksen eri vaiheita. 3.4.2 Vaatimusmalli Vaatimusmalli kohdistuu lähinnä olosuhde-, asiakas- ja viranomaisvaatimusten hallintaan, kuten:
Viranomaisvaatimusten tunnistaminen Rakennusalueen vaatimusten huomioiminen o Pohjaolosuhteet o Ilmasto-olosuhteet o Luonto, säilytettävyys o Historia, muinaismuistolaki Toiminnan vaatimuksien ja asiakkaan toiveiden systemaattinen määritys o Tilaohjelma o Toimivuuspohjaisuus o Elinkaarivaatimukset (esim. Kustannukset, tuotot, muunneltavuus) Ylläpidon vaatimusten systemaattinen määritys o Huoltotarve o Huollettavuus o Kestävyys 15/47 Suunnittelun kannalta tässä vaiheessa voidaan tehdä asiakkaan päätöstä tukevia suunnitelmia kuten: ympäristöselvitys alueen ja maankäytön suunnittelu alustava massoittelu (2D 3D) 3.4.3 Vaatimusmalli ja suunnittelu Vaatimusten hallintavaiheessa (ent. tarveselvitys) voidaan visualisointiin ja tuotemallintamiseen soveltuvilla ohjelmilla tehdä maankäytön suunnittelua ja alustavaa massoittelua sekä tuottaa mm. visuaalisia näkymiä, tilavuus- ja pinta-alatietoja suunnitelmista. Tässä vaiheessa voidaan myös havainnollistaa hanketta esim. valokuviin upotetuilla, alustavilla suunnitelmilla, ks. esimerkkikuvat (Kuva 3.4-2, 3.4-3). Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy Kuva 3.4-2, Visualisointi ennen varsinaisia suunnitelmia
16/47 Arkkitehtitoimisto Innovarch Oy Kuva 3.4-3, Maankäytön suunnittelua ilmakuvaan upotetulla massamallilla SEURAAVASSA ESITETTY ESIMERKEINÄ VAATIMUSMALLIN TIETOJA. KÄYTTÖIKÄTAVOITTEET Hankkeen alkuvaiheessa asetetaan käyttöikätavoitteet laajuudeltaan ja kustannuksiltaan merkittäville rakenteille ja rakennusosille ja nämä tiedot kirjataan huoltokirjaan. Apuna käytetään elinkaarenaikaisten rakentamis-, hankinta- ja ylläpitokustannusten tarkastelua. Suunnittelijat siirtävät tavoitteet suunnitelmaratkaisuihin. Työmaan valvonnassa huolehditaan, että tavoitteiden edellytykset toteutuvat rakentamisvaiheessa. 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 paloluokkaosastoivien 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, tuuletusluukkuw/m²k
17/47 Lvis Laitteet Suurin sallittu äänitaso L A,eq,T (db)la,max (db) TOIMINNAN JA ASIAKKAAN VAATIMUKSIA Tilavaatimukset Varustetaso Pintamateriaalien luokka (M1, M2, M3) Pintamateriaalien käyttöikätavoite maalatut pinnatmuutsisäilmastoluokka (S1, S2, S3) Lämpö- ja kosteustekninen suunnitteluluokka Valaistus Ovet o lukitus, vakio o kulunvalvonta o äänieristys (db) o paloeristys (db) Ikkunat Tyyppi U-arvo W/m²K UV säteilyn läpäisy % Sisälasin pintalämpötila ºC Vaatimusten toteutuminen tarkistetaan myöhemmin suunnittelun edetessä. Kaikkia edellä esitettyjä vaatimuksia ei voida vielä käytännössä huomioida tuotemallin tiedonsiirron avulla. 3.4.4 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 alkuvaiheessa, sitä helpompi on myös suunnittelijoiden orientoitua suunnittelutehtävään Tilamallin laatimisen perustana on tilaohjelma tietoineentilojen 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 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 listattuna: Tilaluettelo tilatarpeineen (m²) Tilaominaisuudet (liitteenä esimerkki taulukkomuodossa tilaan liittyvistä tiedoista, Liite 2, Tilan ominaisuuksia) o Mitat ja muoto o Sisäilmasto o Ääneneristys o Valaistus o LVI järjestelmät o Sähköjärjestelmät o Kalusteet o Tilan jako-osat o Kuormitus, kestävyys, turvallisuus o Yhteydet ja vaikutukset muualle o Sisäpuoliset pintarakenteet
18/47 Tilamalli graafisena esityksenä Nykyiset CAD ohjelmat soveltuvat melko huonosti 3D tilamallintamiseen, jossa tiloihin olisi liitettynä tilojen tietosisältö (vaatimukset). Sen sijaan kiinteistönhallinnan puolella on ohjelmia, joissa 2D tai 3D malliin on kytketty tilojen kaikki tietosisältö. Tämän tyyppisten ohjelmien käyttö suunnittelussa muokattuna suunnittelun tarpeisiin on täysin mahdollista. Näin muodostettu tilan tietosisältö 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. 3.4.5 Tilamalli suunnittelussa Vaatimusmallivaiheessa (hankesuunnitteluvaiheessa) käydään tilaryhmäkohtaisesti läpi rakennushankkeen tiloille asetetut vaatimukset. Ne voidaan esittää esimerkiksi taulukkomuodossa yleisesti sovittavien kriteerien mukaisina. Näiden vaatimustietojen perusteella voidaan laatia tilamalli. Seuraavassa on esimerkki vaatimusmallivaiheen tiedoista, kohteena virtuaalinen koerakennus. (Taulukko 3.4-1) NIMI ALA LATTIA SEINÄT KATTO HUOLTOVÄLI HUOM! YHTEISTILAT AUTOTALLI 71m2 maali maali maali 10 Tekninen tila 8m2 maali maali maali 10 VARASTO 29m2 maali maali maali 10 VSS 35m2 maali maali maali 10 alueen rasitteena 3H+K+S ET 6m2 laatta maali maali 10 K 12m2 laatta maali maali 10 KH 8m2 laatta laatta puupaneeli 10 kaappiväli, laatta MH 24m2 linoleum tapetti maali 10 OH 23m2 parketti maali maali 10 SAUNA 2m2 laatta puupaneeli puupaneeli 10 TK 3m2 laatta maali maali 10 VK 3m2 linoleum maali maali 10 WC 2m2 laatta laatta maali 10 82m2 2H+K+S ET 6m2 laatta maali maali 10 K 7m2 laatta maali maali 10 kaappiväli, laatta KH 6m2 laatta laatta puupaneeli 10 MH 10m2 linoleum tapetti maali 10 OH 22m2 parketti maali maali 10 RT 7m2 parketti maali maali 10 SAUNA 2m2 laatta puupaneeli puupaneeli 10 TK 3m2 laatta maali maali 10 VK 3m2 linoleum maali maali 10 66m2 PINTAMATERIAALIEN LUOKKA M1
19/47 MAALAUS RYL 2001 MUKAAN Taulukko 3.4-1 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 3.4-4 ja 3.4-5) Kuva 3.4-4, 3D tilamalli Kuva 3.4-5, 3D tilamallia vastaava pohja Tilamallista saadaan tilatiedot, joita voidaan verrata vaatimusmallin tietoihin ja todeta, ollaanko pysytty asetetuissa tavoitteissa. Esimerkki virtuaalirakennuksesta generoidusta tilatiedoista (Taulukko 3.4-2) KRS NRO NIMI TYYPPI LATTIA KORKEUS ALA PIIRI
20/47 4 1 krs 1AB AT Asunto 0,00 2,70 70,79m2 71,94 1 1 krs 1AB Tekninen tila Asunto 0,00 2,70 8,30m2 12,69 1 1 krs 1AB V Asunto 0,00 2,70 28,64m2 23,53 1 1 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 54,84 1 2 krs 1A 3H+K+S Asuintila 0,00 5,00 86,13m2 38,66 1 2 krs 1A ET Asunto 0,00 2,70 5,72m2 10,88 1 2 krs 1A K Asunto 0,00 2,70 12,17m2 14,01 1 2 krs 1A KH Asunto 0,00 2,70 7,53m2 11,77 2 2 krs 1A MH Asunto 0,00 2,70 23,66m2 27,88 1 2 krs 1A OH Asunto 0,00 2,70 23,00m2 19,99 1 2 krs 1A S Asunto 0,00 2,70 2,22m2 5,99 1 2 krs 1A TK Asunto 0,00 2,70 3,48m2 7,83 1 2 krs 1A VK Asunto 0,00 2,70 2,54m2 6,82 1 2 krs 1A WC Asunto 0,00 2,70 1,54m2 5 1 2 krs 1AB/2krs Kerrosala Kokonaisala 0,00 5,00 169,81m2 52,54 1 2 krs 1B 2H+K+S Asuintila 0,00 5,00 66,00m2 34,97 1 2 krs 1B ET Asunto 0,00 2,70 5,81m2 10,93 1 2 krs 1B K Asunto 0,00 2,70 6,23m2 11,07 1 2 krs 1B KH Asunto 0,00 2,70 5,43m2 10,03 1 2 krs 1B MH Asunto 0,00 2,70 9,99m2 12,73 1 2 krs 1B OH Asunto 0,00 2,70 21,19m2 20,79 1 2 krs 1B RT Asunto 0,00 2,70 6,53m2 10,24 1 2 krs 1B S Asunto 0,00 2,70 1,86m2 5,46 1 2 krs 1B TK Asunto 0,00 2,70 2,58m2 6,68 1 2 krs 1B VK Asunto 0,00 2,70 3,08m2 7,2 Taulukko 3.4-2 3.4.6 Tilojen 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 Yleisin tilatietojen tallentamistapa on taulukko- tai tietokantamuotoinen tieto. Tuotemallintamisen kannalta paras tapa olisi tiedon tallentaminen itse tuotemallin tilaobjektiin.
2D ja 3D tilamalleista voidaan saada seuraavanlaisia tietoja (Taulukko 3.4-3): 21/47 Tieto 2D -malli 3D -malli lattiapinta-alat mallista mallista seinäpinta-alat korkeudet annettava numeerisesti, mallista tieto mallista kattopinta-alat mallista, mikäli sama kuin lattiapintaala, mallista muuten tehtävä katon erilliset rajaukset tilavuudet korkeudet annettava numeerisesti, mallista tieto mallista piiri mallista mallista materiaalitieto tieto kirjoitettava mallin tietokantaan, tieto kirjoitettava, määrätieto mallista korkeustieto annettava, määrätieto mallista attribuuttitieto tieto kirjoitettava mallin tietokantaan tieto kirjoitettava mallin tietokantaan tekstit tieto kirjoitettava mallin tietokantaan tieto kirjoitettava mallin tietokantaan Kalusteet tieto mallista tieto mallista Varusteet tieto mallista tieto mallista Laitteet tieto mallista tieto mallista Taulukko 3.4-3 Kalusteiden, varusteiden ja laitteiden tiedot ovat liitetty kyseiseen objektiin (olioon). Mikäli vaatimusmallivaiheessa ( hankesuunnitteluvaiheessa) halutaan laskea elinkaari- ja energiakustannuksia 3D -mallin avulla, niin silloin tehtävä alustava rakennusosamalli (luonnostasoinen malli), josta selviää rakennuksen massoittelu, ja aukotus. Varsinkin ikkunapintaala 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. 3.4.7 Alustava rakennusosamalli Alustava rakennusosamalli (3D) vastaa nykyisen suunnittelukäytännön mukaisia luonnoksia. Rakenteet on mallinnettu käyttäen kullekin rakenteelle ominaista mallinnustyökalua. Alustava rakennusosamalli on 3D malli, jossa rakenteet esitetään hankeohjelman ja viranomaismääräysten mukaisina vaatimuksina. Esimerkiksi seinärakenteita vastaa vaatimukset lämmöneristävyydestä paloluokasta, äänieristyksestä, mahdollisesti perusrakennusaineesta kiveä ei peltiä, pinta rapattu. Osa määräyksistä tulee rakennusmääräyskokoelmista, osa muista viranomaismääräyksistä esimerkiksi kaavamääräyksistä. Tieto voi olla itse rakenteessa tai ulkopuolisessa tietokannassa. Rakenteet koodataan yleisellä tasolla esimerkiksi seinärakenteet US1, US2, US3, jne. Alustavassa rakennusosamallissa ovet, ikkunat, aukot ja tilojen varusteet (vakiokiintokalusteet, erityiskiintokalusteet, varusteet, laitteet) esitetään kaaviomaisesti, ellei ole visuaalista tarvetta esittää niitä havainnollisempana.
22/47 Graafinen esitys ja mallintamisen tarkkuus riippuu tarpeesta. Mikäli halutaan visualisoida hanketta yksityiskohtaisesti, voi malli tarvittavilta osin olla hyvinkin tarkka. Mallin tietosisältö vastaa kuitenkin alustavan rakennusosamallin tasoa. 3.4.8 Alustava rakennusosamalli suunnittelussa Alustava rakennusosamalli on luonnosmainen, jossa ei oteta kantaa esim. seinärakenteisiin. Rakenteet mallinnetaan kuitenkin kunkin rakenneosan mallinnustyökalua käyttäen. Aukotus on näkyvissä. Laatat ovat kerroksen osalta yhtenäiset, ei elementtijakoa. Rakennuksen julkisivun detaljoinnin esittäminen, ikkunajaot ym., riippuvat arkkitehtonisen ilmeen esitystarpeesta. Rakennusosasamallina on esitetty esimerkki virtuaalirakennuksesta Kuva 3.4-6 ja 3.4-7. Kuva 3.4-6, Alustava rakennusosamalli
23/47 Kuva 3.4-7, Alustavaa rakennusosamallia vastaava toisen kerroksen pohja 3.4.9 Rakennusosamalli Alustavan rakennusosamallin tiedot täydentyvät rakennusosamallin tiedoilla. Tuotemallin kannalta on tärkeää, että säilytetään alkuperäisten rakennusosan tunnistetiedot Rakennusosamallissa valitaan rakennusosille esitetyt vaatimukset täyttävä rakenne. Rakenteen tuotetoimittaja ei ole tässä vaiheessa tiedossa. Rakenteina voidaan käyttää valmiin-, yleisen- tai CAD -ohjelman rakennusosakirjaston rakennetyyppejä. Uusia rakennetyyppejä luodaan tarpeen mukaan. Rakennusosamallissa ovet, ikkunat, aukot ja tilojen varusteet (vakiokiintokalusteet, erityiskiintokalusteet, varusteet, laitteet) esitetään yleisinä, ellei ole visuaalista tarvetta esittää niitä havainnollisempana. Yleinen esitystapa vastaa CAD ohjelmissa olevia kirjastoja tai RT kortiston mukaisia yleisiä ikkuna-, ovi- ja kalustetyyppejä tietosisältöineen. Rakennusosamalli vastaa nykyistä toteutussuunnittelua. 3.4.10 Rakennusosamalli suunnittelussa Rakennusosamallissa esitetään rakenteet todellisina, ei kuitenkaan vielä määrätyn toimittajan tuotteina. Rakennusosamallin on täytettävä vaatimusmallin tiedot. Esimerkki virtuaalirakennuksen vaatimuksista (Taulukko 3.4-4)
24/47 LÄHTÖTIEDOT Kerrosalaa KÄYTETTÄVISSÄ Tyyppi Paritalo 175m2 Asunto 1 3H+K+S 80m2 Asunto 2 2H+K+S 65m2 145m2 KÄYTTÖIKÄTAVOITTEET vuotta huoltoväli vesikatto 30 10 julkisivut 30 10 parvekkeet 30 10 ikkunat ja ovet 30 10 putkistot 30 10 märkätilojen rakenteet 20 10 Vaipan rakenteet Ikkunat Puuovet ovityyppi heloitukset lukitus Palo-ovet ovityyppi heloitukset lukitus Autotallin-ovet ovityyppi heloitukset lukitus valitaan myöhemmin arkkitehdin esitysten perusteella valitaan myöhemmin arkkitehdin esitysten perusteella jalopuuviilutettuja umpiovia ovitoimittajan vakiohelat vakuutusyhtiöiden hyväksymä lukkotyyppi metallisia umpiovia ovitoimittajan vakiohelat vakuutusyhtiöiden hyväksymä lukkotyyppi nosto-ovi ovitoimittajan vakiohelat vakuutusyhtiöiden hyväksymä lukkotyyppi Huoneistojen välinen seinä paloluokka RI 180 ilmaääneneristys 55 db Välipohjat betonia paloluokka ilmaääneneristys askelääneneristys ei viranomaisvaatimuksia ei viranomaisvaatimuksia ei viranomaisvaatimuksia Ilmastointi koneellinen lämmön talteenotolla S2 Rakenteellinen paloturvallisuus, Suomen rakentamismääräyskokoelma E1 mukaan Taulukko 3.4-4 Graafinen esitys rakennusosamallista, esimerkki virtuaalirakennuksesta (Kuva 3.4-8 ja 3.4-9)
25/47 Kuva 3.4-8, 3D rakennusosamalli Kuva 3.4-9, 3D rakennusosamallia vastaava pohja
3.4.11 Tuoteosamalli Tuoteosamallissa rakenteina ovat tuotetoimittajan todellisia rakenteita vastaava tuoteosamalli tuotetietoineen. Tuoteosien mallintamisen tarkkuus määritellään myöhemmin erillisissä projekteissa. Tässä raportissa annetaan suositukset jatkotyönä määriteltävistä asioista (ks. kohta 4. TUOTEMALLIPERUSTEISEN SUUNNITTELUMENETTELYN YHTEISET MÄÄRITTELYT) Tuoteosamalli on suunnittelijan (eri suunnitteluosapuolten) päivitetty rakennusosamalli, jossa kaikkiin rakennusosiin, kalusteisiin, varusteisiin ja laitteisiin on lisätty toimittajakohtaiset tiedot ja tuoteosa esitetty todellisen rakenteen mukaisena. Tärkeintä on tuotteeseen sisältyvä tieto. Tuoteosina voidaan käyttää tuotevalmistajien toimittamia digitaalisia tuoteosia, mikäli nämä täyttävät tuoteosien tietorakenteelle asetettavat vaatimukset. 26/47 3.4.12 Tuoteosamalli suunnittelussa Arkkitehtisuunnitteluun ei kuulu lopullisen tuotemallin suunnittelu. Arkkitehtisuunnitelma sisältää usein myös tuoteosia (tuotevalmistajatietoja), mutta varsinaisesti arkkitehdin malli koostuu rakennusosista eli on rakennusosamalli (as planned) ilman tuotevalmistajatietoja. Seuraavassa on esimerkkinä tuoteosamallista virtuaalirakennus (Kuvat 3.4-10, 3.4-11 ja 3.4-12 ). Laurimark Oy Kuva 3.4-10,, 3D tuoteosamalli
27/47 Kuva 3.4-11, 3D tuoteosamallia ja vastaava 2. kerroksen pohja Kuva 3.4-12, 3D tuoteosamalli leikattuna
3.5 Mallintamistapa 28/47 3.5.1 Yleistä Rakennus pyritään mallintamaan kokonaisuutena samaan malliin. Aina tämä ei ole mahdollista kohteen koosta, monimuotoisuudesta tai käytettävän ohjelman rajoituksista johtuen. Tällöin on projektikohtaisesti sovittava mallin osien jakamisesta järkevällä tavalla ja huolehdittava, että relaatiot mallin osien välillä säilyvät. Mallintamisessa on käytettävä kullekin tuoteosalle ja rakenteelle ohjelmassa tarkoitettua työkalua. Eli seinät mallinnetaan seinätyökalulla, laatat laattatyökalulla, pilarit pilarityökalulla ja jne. Mikäli käytetään erillisten objektien mallintamiseen, esimerkiksi pöydässä laattatyökalua pöytälevyssä ja pilarityökalua jaloissa, niin kyseisestä kalusteesta on tehtävä objekti, joka sisältää tälle objektille ominaiset tuotetiedot. Näin menetellen tuotemallista saadaan tarvittavat mitta- ja määrätiedot oikeina. On erotettava toisistaan mallityöskentely suunnittelutoimistossa ja esim. tuotemallipalvelimelle tallennettu projektin sen hetkistä vaihetta kuvaava tuotemalli. Suunnittelutoimistossa tuotemallista on yleensä erilaisia vaihtoehtoja, visualisointeja ym., joilla suunnitelmaa tutkitaan. Arkkitehdin mallissa saatetaan tarkastella esim. myös talotekniikkaan liittyviä kanavia ja laitteita, joilla suoritetaan törmäystarkasteluja muihin rakenneosiin. Tuotemallipalvelimelle tallennetaan projektissa sovittujen pelisääntöjen mukaan tallennettu, kyseistä suunnittelualaa koskeva tuotemallitieto projektin kulloisessakin vaiheessa. Mallintamisessa on myös aina otettava huomioon kulloinkin käytössä olevien ohjelmien rajoitukset ja mahdollisuudet noudattaen ohjelmistokohtaisia ohjeita. 3.5.2 Kerrokset Eri CAD ohjelmat käsittelevät kerroksia eri tavalla ja siksi yksityiskohtaisia yleisiä ohjeita on vaikea antaa. Ohjelmakohtaisesti on selvitettävä kerroskohtainen mallintaminen ja eri kerrosten väliset relaatiot. Mikäli CAD ohjelma käsittelee eri kerroksia omina tiedostoinaan, niin on huolehdittava siitä, että kerrokset ovat täsmällisesti samassa X Y koordinaatistossa keskenään, mikäli ohjelma ei itse huolehdi tästä. Mikäli rakennus tai useamman rakennuksen käsittävä rakennuskompleksi joudutaan jakamaan useammaksi lohkoksi, niin tässäkin tapauksessa on huolehdittava todellisesta sijainnista X Y koordinaatiston suhteen 3.5.3 Monen kerroksen läpi ulottuvat rakenneosat Monikerroksiset rakenneosat vaativat omat ohjelmakohtaiset ohjeensa. Esimerkkeinä tällaisista rakennusosista ovat: monikerroksiset pilarit hormit ja kuilut (talotekniikka, hissit, portaat korkean aulatilan yhtenäinen seinä / lasiseinä. Monen kerroksen läpi ulottuvat yhtenäiset rakennusosat on yleensä mallinnettava siihen kerrokseen mistä ne lähtevät. Esimerkkinä teollisuushalli, jossa osassa rakennusta on kaksikerroksisia tiloja (Kuva 3.5-1). Mallintamistapa on kuitenkin aina tapauskohtaisesti harkittava. Useampikerroksiseen seinään saattaa alemmissa kerroksissa liittyä muita seiniä, jolloin on järkevää mallintaa korkean osan seinä kerroksittain. Näin saadaan seinien liitokset toimimaan keskenään oikein (Kuva 3.5-2). Tässäkin on muistettava, että eri ohjelmat toimivat eri tavoin ja siten on ohjelmakohtaisissa ohjeissa selvitettävä kunkin ohjelman ongelmakohdat ja niiden ratkaisut.