Innovaties in de bouw

Innovaties in de bouw Naar een nieuwe praktijk van ontwerpen en realiseren van gebouwen met BIM Willem Buunk, Henk de Wilde, Wiechert Eschbach en Siebe Baints

TechForFuture, een initiatief van Saxion en Windesheim

Februari 2016

•1

Inhoud

Innovaties in de bouw Een succesvol ontwerpen realisatieproces kan niet zonder een scherp gedefinieerd doel, dat aansluit bij de wensen van de eindgebruiker. Want het maakt veel uit of het gaat om een constructief innovatief gebouw, een gebouw met optimale energieprestatie of minimale onderhoudslasten. Met een gedeelde missie maakt bouwinformatiemodellering werkelijke innovatie in de bouw mogelijk. Technologische ontwikkelingen maken een nieuwe manier van ontwerpen en realiseren van gebouwen mogelijk. Om innovatieve of energiezuinige gebouwen te realiseren die voldoen aan de wensen van gebruikers, is een optimale informatieuitwisseling nodig. De toepassing van bouwinformatiemodellering is onvermijdelijk. De nieuwe generatie studenten bouwkunde wordt hiervoor opgeleid om bij te dragen aan een praktijk die volwaardig ontwerpt en realiseert met Bouw Informatie Model (BIM). Voor een goed ontwerpen realisatieproces zijn maatwerkafspraken nodig over de te gebruiken softwarepakketten, het modelleren en de gegevensuitwisseling. De verantwoordelijkheid voor BIMdatamanagement moet helder belegd zijn in het bouwteam of andere samenwerkingsvormen. Het energieconcept en het installatie-ontwerp moeten in een vroege fase van het ontwerp worden bepaald. Vroege interactie met leveranciers van componenten maakt de toepassing van innovaties mogelijk en vermindert fouten. 2•

Colofon

Praktijkgericht onderzoek voor innovaties in de bouw

p. 4

Tien lessen

p. 6

1. Naar een nieuwe praktijk: ontwerpen en realiseren van gebouwen met BIM

p. 8

2. Betekenissen van BIM: lijst van afkortingen en begrippen

p. 10

3. Onvermijdelijke veranderingen in de bouw: aanleiding voor praktijkgericht onderzoek BIM

p. 12

4. Vijf ontwerpexperimenten

p. 18

5. Inzichten uit ontwerpexperimenten

p. 35

6. Ontwerpen voor innovaties met BIM

p. 43

Auteurs: Willem Buunk, Henk de Wilde, Wiechert Eschbach en Siebe Baints Vormgeving figuren: Lieke Koot Projectassistentie: Annet van Woerdekom Concept en vormgeving: TechForFuture en Camerik Voortman Communicatieen PR-adviseurs Uitgave: Lectoraat Area Development, Windesheim Februari 2016 Druk: CSL Digitaal ISBN/EAN: 978-90-77901-78-6

Partners in innovatie met BIM

BIM als oplossing Er zijn inmiddels veel inspirerende voorbeelden van klimaat- of energieneutraal bouwen, 0-op de meter-woningen. Procesbenadering zoals Lean en lifecycle costbenaderingen of total cost of ownership bieden houvast, maar vragen ook veel samenwerking en uitwisseling van informatie. Het ontwerpen van een gebouw met bouwinformatiemodellering (BIM) zou voor deze uitdaging grote voordelen moeten bieden.

Praktijkgericht onderzoek voor innovaties in de bouw De bouwsector is volop in verandering. De economische crisis heeft diepe sporen achtergelaten in deze bedrijfstak. Met smalle marges is het belang groot om onnodige fouten en verspilling te voorkomen. Bovendien is de vraag naar woningen en kantoren fundamenteel veranderd. Gebruikers vragen maatwerk in prestaties en beheer. Er is behoefte aan gebouwen met een optimale energieprestatie. Dat vraagt om innovaties in de bouw. Innovaties in de bouw zijn opgespoord in vijf deelonderzoeken, waarin bedrijven, studenten en onderzoeker een reeks van ontwerpexperimenten hebben uitgevoerd met bouwinformatiemodellering. In dit hoofdrapport zijn de bevindingen en conclusies van deze vijf deelonderzoeken samengevat.

De volledige onderzoeksrapportages met bronvermeldingen en bijlages zijn afzonderlijk beschikbaar:

Wilde, H. de 2016 Constructie in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering Innovaties in de bouw. Deelonderzoek I. Zwolle: Windesheim. Baints, S. de 2016 Bouwcomponenten in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Innovaties in de bouw. Deelonderzoek II. Zwolle: Windesheim. Eschbach, W. 2016 Energieprestatieberekening gebouw in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Werkmethodiek EPG. Innovaties in de bouw. Deelonderzoek III, fase 1. Zwolle: Windesheim. Eschbach, W. 2016 Energieprestatieberekening Gebouw in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Gegevensuitwisseling en fasering. Innovaties in de bouw. Deelonderzoek III, fase 2. Zwolle: Windesheim. Eschbach, W. 2016 Energiesimulatie in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Innovaties in de bouw. Deelonderzoek IV. Zwolle: Windesheim. Wilde, H. de 2016 Beheer en onderhoud in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Innovaties in de bouw. Deelonderzoek V. Zwolle: Windesheim. De deelonderzoeken zijn te vinden op www.windesheim.nl/area-development en www.techforfuture.nl

4•

Door in 3D te modelleren en alle relevante informatie over elk van de onderdelen van het gebouw te kunnen uitwisselen, maakt het mogelijk om het ontwerp verregaand te optimaliseren. In de huidige praktijk van het ontwerp, de realisatie en het beheer van gebouwen wordt bouwinformatiemodellering langzaamaan gemeengoed. Toch wordt nog lang niet in alle projecten en door alle disciplines in de bouwketen volwaardig gebruik gemaakt van BIM. Vaak worden delen van het ontwerpproces conventioneel in 2D ontworpen en deelontwerpen pas daarna in het bouwinformatiemodel bijeengebracht. 3D modellen worden uitgewerkt in 2D werktekeningen. De voordelen worden zo onvolledig benut en kansen op innovaties in het ontwerp gemist.

Uitdaging Technologische ontwikkeling in materialen, bouwmethoden en installaties maken beter presterende gebouwen mogelijk. De toepassing van innovaties stelt hoge eisen aan alle disciplines in de bouwkolom om gezamenlijk in het ontwerpen realisatieproces tot een resultaat te komen die voldoet aan de behoefte van opdrachtgever en de uiteindelijke gebruiker. Dat is een forse uitdaging voor bedrijven in de bouw, in het bijzonder voor het middenen kleinbedrijf. Ook de opleiding bouwkunde staat voor een uitdaging: om professionals met de juiste kennis en vaardigheden op te leiden voor de nieuwe praktijk.

Samenwerking als opgave Het middenen kleinbedrijf in de regio Zwolle en elders in Oost-Nederland en Windesheim zijn de uitdaging aangegaan om in nauwe samenwerking de volwaardige toepassing van bouwinformatiemodellering in praktijkgerichte ontwerpexperimenten te onderzoeken. Twee jaar lang hebben

medewerkers van bedrijven met studenten en docent-onderzoekers gezocht naar de manier waarop innovaties in de bouw kunnen versnellen als de informatie-uitwisseling over het ontwerp tussen disciplines verbeterd wordt. In deze publicatie worden de resultaten gepresenteerd. Het onderzoek naar innovaties in de bouw is uitgevoerd met financiering van TechenForFuture, het Centre of Expertise in Oost-Nederland voor de topsector HTSM (High Tech Systems and Materials). TechForFuture is een samenwerkingsverband van de hogescholen Windesheim en Saxion met de provincie Overijssel dat is opgericht om ontwikkelingen en innovaties te stimuleren in het middenen kleinbedrijf in de regio. Het topsectorenbeleid is een van de middelen die de overheid inzet om dit te bereiken. Het project is uitgevoerd in nauwe samenwerking tussen een grote groep bedrijven uit de regio Zwolle en daarbuiten, onderzoekers van het Lectoraat Area Development en docenten en studenten van de opleiding bouwkunde van Windesheim. •5

2 Tien lessen voor effectief gebouwen ontwerpen met BIM

1

Benoem het doel van het ontwerpproces in het bouwteam met de opdrachtgever. Zo wordt het duidelijk waarom welke informatie-uitwisseling nodig is voor de belangrijkste ontwerpbeslissingen (bijvoorbeeld gericht op optimaliseren energieprestatie, efficiënt bouwproces, bijzondere constructie, kostenbesparing materiaalgebruik, enz.). Dit moet ook bepalen op welke manier de 3D informatiebronmodellen opgezet moeten worden. BIM is een decisionsupporttool.

6•

Stel gezamenlijk in het bouwteam BIM-protocollen op (maatwerkafspraken aan de hand van de standaard BIM-protocollen) met werkafspraken over gegevensuitwisseling tussen disciplines in het bouwteam, op grond van de ontwerpwensen van de opdrachtgever.

3

Stel in het bouwteam in overleg tussen de disciplines software-specifieke modelleer protocollen op voor de opbouw van de 3D informatiebronmodellen. Daarin leggen de disciplines afspraken vast voor alle modeltypen die nodig zijn (constructie, componenten, installatie EPG, enz.). Het kan nodig zijn modelleer protocollen die bedrijven intern hanteren aan te passen, voor maatwerk in informatie-uitwisseling in een nieuw ontwerpproces.

4

Open data-uitwisseling (in IFC-format) is het wenselijke principe, maar dit blijkt niet altijd mogelijk. Indien goede werkafspraken worden gemaakt over modelleren is gegevensuitwisseling vaak (maar niet altijd) mogelijk in andere data standaarden. Voor het optimaal benutten van het innovatievermogen van bouwinformatiemodellering moet open data-uitwisseling de leidraad blijven voor software-ontwikkeling.

5

De rol van BIMdatamanagement is cruciaal. Het BIM-datamanagement is een gemeenschappelijke verantwoordelijkheid voor de onderlinge uitwisselbaarheid van gegevens conform modelleerprotocollen. Dit moet zorgen voor afstemming

‘Voor het optimaal benutten van het innovatievermogen van bouwinformatiemodellering moet open data-uitwisseling de leidraad blijven voor software-ontwikkeling.’ gedurende het ontwerpproces voor het optimaal benutten van de 3D informatiebronmodellen die door elk van de disciplines worden aangeleverd, bewerkt en gewijzigd.

6

Elke discipline moet verantwoordelijkheid nemen voor de juistheid, betrouwbaarheid en bruikbaarheid van gegevens die aan een bouwinformatiemodel of 3D informatiebronmodel worden toegevoegd. Een gegevensextract, bijvoorbeeld in een IFC-formaat, moet door een andere discipline in een softwarepakket naar eigen keuze kunnen worden geanalyseerd, beoordeeld op hun kwaliteit en volledigheid en moet kunnen worden bewerkt. Modelleurs moeten hun softwarepakketten goed kennen ten behoeve van uitwisselbaarheid van informatie. Softwarepakketten moeten dit mogelijk maken en analysetools bieden.

7

Vermijd informatieuitwisseling die veel handmatige bewerkingen vergen. Dit biedt te weinig meerwaarde voor optimalisatie van het ontwerp met behulp van bouwinformatiemodellering. Zorg liever voor een vroegtijdige samenwerking in het modelleren, dat maakt efficiënte informatie-uitwisseling mogelijk in een ontwerpproces. Een voorbeeld is vroegtijdige samenwerking tussen bouwfysicus en bouwkundig

tekenaars voor optimaliseren van de energieprestatie van het gebouw.

8

Maak een installatiezone model voor een energiesimulatie in de VOfase van het ontwerpproces om de energieprestatie van het ontwerp te verbeteren. Dit kan in de DO-fase in gewijzigde vorm opnieuw in een schematische opzet de basis vormen voor de energiesimulatie van het uiteindelijke ontwerp.

9

Softwarepakketten die werken met intelligente BIMobjecten hebben een grote meerwaarde voor het benutten van het bouwinformatiemodel voor het ontwerpproces. Intelligente BIM-objecten bevatten veel gegevens over het object en kunnen de relatie leggen met functie en positie in het gebouw (geometrie) en de softwarepakketten zijn in staat deze gegevens automatisch te converteren naar IFC-data. Dat maakt informatie eenvoudig uitwisselbaar voor verdere stappen in het ontwerpproces, hoewel parametrische informatie meestal nog verloren gaat.

10

Bimmen is geen werkwoord of revolutionaire nieuwe praktijk. Bouwinformatiemodellering is een onmisbaar hulpmiddel voor een goede gegevensuitwisseling tussen disciplines die nodig is voor het ontwerp en de realisatie van een gebouw. De bouwsector moet zijn innovatieve vermogen versterken de mogelijkheden van bouwinformatiemodellering optimaal te benutten.

•7

1. Naar een nieuwe praktijk: ontwerpen en realiseren van gebouwen in BIM Bouwinformatiemodellering biedt grote kansen voor de eigentijdse ontwerpen realisatieopgave in de bouw. Technologische ontwikkeling in materialen, bouwmethoden en installaties maken beter presterende gebouwen mogelijk.

‘Een bouwinformatiemodel is een samengesteld geheel van 3D informatiebronmodellen voor aspecten van het gebouw en de daarbij behorende gegevens en verbindingen met externe gegevensbronnen.’

Deze nieuwe technische mogelijkheden moeten benut worden om in de bouw aan te sluiten bij nieuwe wettelijke eisen voor zeer energiezuinige gebouwen. Ook de maatschappelijke behoefte aan gebouwen die flexibel zijn in beheer en gebruik vragen om nieuwe technieken. Volwaardig ontwerpen en realiseren van

Een bouwinformatiemodel is een samengesteld geheel van 3D informatiebronmodellen voor aspecten van het gebouw en de daarbij behorende gegevens (geometrie en eigenschappen) en verbindingen met externe gegevensbronnen. Deze modellen worden ook wel aspectmodellen genoemd (zie figuur 1).

gebouwen met bouwinformatiemodellering (BIM) biedt grote voordelen voor deze uitdaging. Het ontwerpen en realiseren van gebouwen door deze in 3D te modelleren stelt ontwerpende en bouwende disciplines in staat om alle relevante informatie over het gebouw onderling uit te wisselen.

Legenda Data

3D informatiebronmodel, ook wel aangeduid met aspect model. De grote toegevoegde letter staat voor het specifieke aspect. A = Architectuur. B = Bouwkundig. C = Constructie. E = Electrotechniek. W = Wertuigbouwkundige installatie.

van samenwerking. Het tweede uitgangspunt voor volwaardig ontwerpen en realiseren van een gebouw met bouwinformatiemodellen is een informatie-uitwisseling als open data in het IFC-formaat. Met dit uitgangspunt worden de veranderingen in het ontwerpen realisatieproces van gebouwen verkend.

Dit bouwinformatiemodel voor een gebouw bevat bijvoorbeeld vijf verschillende 3D informatiebronmodellen voor de betrokken disciplines: de architectuur, de constructie, het bouwkundige ontwerp, de werktuigbouwkundige ontwerp (leidingen en ventilatiekanalen) en het elektrotechnische ontwerp (elektrische installaties).

3D-IBM

A Bouw informatie model

3D-IBM

Data

Bouwinformatiemodel. Legenda

B

3D-IBM

3D-IBM

3D-IBM

E

W

C

Data

Externe3Ddata, door een van de betrokken disciplines, informatiebronmodel, ook wel aangeduid met aspect model. grote toegevoegde letter staat voortoegevoegd. het specifieke aspect. aan hetDe 3D informatiebronmodel A = Architectuur. B = Bouwkundig. C = Constructie. E = Electrotechniek. W = Wertuigbouwkundige installatie. Bouwinformatiemodel. Externe data, door een van de betrokken disciplines, aan het 3D informatiebronmodel toegevoegd.

Data

Figuur 1. Bouwinformatiemodel.

8•

Data

Het ontwerpproces van een gebouw is een multidisciplinair proces, waarin deze disciplines traditioneel grotendeels volgtijdelijk werken. Ontwerpiteraties vragen heen en weer schuiven tussen fases van het ontwerpproces. Volwaardig ontwerpen met bouwinformatiemodellen maakt het mogelijk om deze informatie-uitwisseling beter te ondersteunen met ontwerpsoftware als de informatie correct, volledig en bruikbaar is voor de ontwerpende disciplines. Twee uitgangspunten zijn leidend voor dit onderzoek. Het eerste uitgangspunt is dat een snellere en betere informatie-uitwisseling over het te ontwerpen gebouw leidt tot een andere fasering van het ontwerpproces. Er is grotere informatiebehoefte in een vroeg stadium van het ontwerpproces en dat vraag om andere vormen •9

2. Betekenissen van BIM: lijst van begrippen en afkortingen Dit praktijkgerichte onderzoek sluit zo nauw mogelijk aan bij gangbare begrippen en definities, in het bijzonder bij de RVB BIM-norm. Gaandeweg de ontwerpexperimenten werd duidelijk dat aanpassing en aanscherping van begrippen nodig is om de uitwisseling van informatie over een gebouw gedurende het ontwerpproces goed te kunnen benoemen. De volgende begrippen worden gehanteerd. Aspectmodel: een 3D informatiebronmodel dat een afzonderlijk aspect van het bouwwerk beschrijft, zoals gemodelleerd door een discipline. BIG BIM: volwaardige ontwerpen realisatieprocessen gebaseerd op de uitwisseling BIM-informatie in een bouwinformatiemodel gerelateerd aan BIM-objecten. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de OPEN BIM-standaarden van Building SMART. BIM: bouwinformatiemodel, soms ook als bouwwerkinformatiemodel omschreven. BIM-extracten: de bouwwerkinformatieproducten die uit het BIM afgeleid of geexporteerd worden. BIM-object: iedere entiteit in het BIM die informatie van het bouwwerk bevat of beschrijft, al dan niet met een geometrische representatie. BIM-object-ID: vrij te kiezen, doch unieke identificatiecode van een BIM-object. Bouwlaag: de groepering van alle bouwwerkelementen die bij een te onderscheiden verdieping van het bouwwerk behoren.

10 •

Bouwinformatiemodel: het integrale 3D informatiebronmodel van het bouwwerk zoals dit met BIM-objecten opgezet wordt in en BIM-modelleerapplicatie. Het BIM kan uit meerdere afzonderlijke modellen bestaan, onder meer omwille van uitsplitsing op basis van de verschillende disciplines. Het BIM omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren.

Data: gegevens die in een bepaalde context of bewerking hun betekenis hebben voor het 3D informatiebronmodel: de verzameling integrale BIM-objecten beschreven in een BIM-modelleerapplicatie. Het 3D informatiebronmodel omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren.

IFC-object: de entiteit uit het IFC-model die ontstaat door de extractie (i.c. export) van het overeenkomstig BIM-object uit het BIM volgens de gestelde IFC-specificaties.

Disciplinemodel: een (combinatie van) 3D informatiebronmodel(len) waar een discipline mee werkt.

Informatie: data waaraan in de context van een referentiekader of bewerking betekenis is gegeven voor het ontwerp van een gebouw.

3D informatiebronmodel: de verzameling integrale BIM-objecten beschreven in een BIM-modelleerapplicatie. Het 3D informatiebronmodel omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren.

Information Take Off: het onttrekken van informatie aan een 3D informatiebronmodel of van een van haar extracten.

3D-model: een digitaal bestand, deel uitmakend van de bouwwerkinformatieproducten dat een bouwwerk beschrijft. 3D-rekenmodel: draadmodel geschikt voor het berekenen van de constructie van een gebouw.

Bouwwerk: het geheel aan bouwwerkelementen.

EPG: EnergiePrestatie Gebouw.

Bouwwerkelement: een ruimtelijk of materieelonderdeel van het bouwwerk. Dit zijn onder meer de ruimtelijke, bouwkundige, constructieve, installatietechnische en werktuigbouwkundige elementen of componenten, alsook inventaris-, uitrustings- en inrichtingselementen.

Gesloten BIM: uitwisseling van BIM-extracten op basis van een, voor de applicaties exclusief dataformaat.

Bouwwerkinformatieproducten: de (combinaties van) bestanden en documenten die het bouwwerk beschrijven, bijvoorbeeld 3D-modellen, 2D-tekeningen en producten die gebruik maken van bouwwerkgegevens, zoals uittrekstaten, meetstaten, berekeningen etc. Component: eenduidige gebouw- of installatiedeel, zoals kozijnen, wanden, vloeren, een ventilatorbox, etc.

IFC-object-ID: vrij te kiezen, doch unieke identificatiecode van het IFC-object, met IFCobject-ID = BIM-object-ID.

Laag of Layer: categorie op basis waarvan BIMobjecten naar hun functie, constructiemethode en materiaal worden ingedeeld. Een BIM-object “staat” op een bepaalde layer of laag. LOD: Level of Detail. Het relatieve detailniveau van een BIM-object, uitgedrukt in een honderdtal van 100 (minst gedetailleerd) tot en met 600 (meest gedetailleerd). Modelleur: maker van het bouwinformatiemodel. Dit kan zowel een bouwkundige als een specialistische modelleur zijn. De modelleur moet de kennis en vaardigheden hebben om componenten van de gevraagde informatie te voorzien.

HDC: Hoofd Draag Constructie. IFC: Industry Foundation Classes. Een neutraal dataformaat voor het beschrijven, uitwisselen en delen van informatie voornamelijk gebruikt in bouwen facilitymanagement. IFC is de internationale standaard voor OpenBIM en geregistreerd door de International Standardization Organisation ISO onder nummer ISO 16739:2013. IFC-model: 3D-BIM-extract als het totaal van IFC-objecten in een IFC-bestand dat voldoet aan de in de Rgd BIM Norm gestelde specificatie. Het IFC-model kan bestaan uit meerdere onderling gecoördineerde deel of aspectmodellen.

NEN: Nederlandse Norm vastgesteld door het Nederlands Normalisatie Instituut. Open BIM: uitwisseling van BIM-extracten op basis van de standaarden van Building SMART. RVB: Rijks Vastgoed Bedrijf. SDC: Secundaire draagconstructie. TCO: Total Cost of Ownership.

• 11

3. Onvermijdelijke veranderingen in de bouw: aanleiding praktijkgericht onderzoek De techniek van het ontwerpen en realiseren van gebouwen met bouwinformatiemodellen is ver ontwikkeld. Er is een ruim aanbod aan softwarepakketten en vrijwel alle bedrijven die actief zijn in de bouw hebben zich de benodigde kennis eigen gemaakt of in huis gehaald. Van architect tot aannemer, van adviseur tot installateur, elk is in staat zijn bijdrage aan het ontwerp van een gebouw digitaal aan te leveren. De vernieuwing gaat snel, maar ook met horten en stoten. Software-ontwikkelaars breiden de mogelijkheden van hun pakketten uit. De nieuwe techniek maakt werkafspraken nodig over het digitale format waarin informatie wordt gedeeld. De Bouw Informatie Raad en de Rijksgebouwendienst zijn belangrijke partijen die de formulering van standaarden bevorderen voor modelleren en voor informatieuitwisseling zorgen over het te ontwerpen gebouw. De standaarden zijn nog geen gemeengoed en maatwerk is nog nodig. In elk nieuw ontwerpproces moeten de deelnemende bedrijven onderling keuzes maken die passen bij de bouwopgave.

BIM als uitdaging In de praktijk vraagt het veel van het bedrijfsleven in de bouw om zich aan te passen op deze nieuwe werkwijzen. Vooral voor het middenen kleinbedrijf. Meestal zijn maar enkele medewerkers verantwoordelijk voor de integratie van de eigen informatie over een gebouwontwerp in het bouwinformatiemodel en soms is slechts één medewerker hiervoor verantwoordelijk. De eigen werkprocessen zijn vaak nog niet optimaal ingericht op uitwisseling van de ontwerpinformatie naar andere softwarepakketten of naar het productieproces 12 •

van bouwcomponenten. De opkomst van bouwinformatiemodellering vraagt om een andere manier van samenwerking in bouwteams (of andere werkvormen) en een andere fasering van het ontwerpproces. Een vroege onderlinge afstemming van de bijdrage aan het ontwerp van constructeurs, het installatie-ontwerp en leveranciers is nodig. Het traditionele ontwerpen bouwproces kan worden gezien als een langgerekte keten. Die bouwketen loopt van de opdrachtgever en de architect, via de constructeur, de bouwkundige, de bouwfysicus, de installatieadviseur tot de aannemers, installateurs en leveranciers. In deze bouwketen wordt sequentieel gewerkt, waarbij stap voor stap het ontwerp tot stand komt. Elke discipline voegt stapsgewijs informatie over een gebouw toe aan het ontwerp, tot op de bouwplaats. Elke discipline werkt daarbij vanuit eigen deskundigheid en in een eigen context van normen en wettelijke voorschriften. De onderlinge overdracht van de informatie vindt meestal niet plaats op basis van vertrouwen, maar is gericht het vermijden van risico voor het eigen onderdeel van het ontwerpproces. Daardoor ontstaan bij integratie in het gebouwontwerp vermijdbare fouten, lange doorlooptijden, hoge kosten en weinig kans op het benutten van innovaties.

‘De bouw is toe aan verandering en het ontwerpen en realiseren van gebouwen met bouwinformatiemodellering biedt daarvoor de kans.’

De bouw is toe aan verandering en het ontwerpen en realiseren van gebouwen met bouwinformatiemodellering biedt daarvoor de kans. In een markt waar woonruimte erg schaars was en ruime veranderingsmogelijkheden waren voor kantorenbouw leek dat geen probleem, maar de markt is fundamenteel veranderd. Energieneutraal bouwen wordt de norm. Wettelijke eisen voor energieprestaties worden aangescherpt. Gebruikers willen flexibiliteit in werkruimte en woninggebruik. Ook na economisch herstel zal de vraag van opdrachtgevers en gebruikers van gebouwen voortaan dominant zijn.

maar het blijkt lastig om deze in het traditionele ontwerpproces voor een gebouw te integreren. Het ontwerpen en realiseren van gebouwen met bouwinformatiemodellering moet het mogelijk maken nieuwe materialen en technieken beter te benutten voor het realiseren van gebouwen die aansluiten bij de behoeften van gebruikers.

Voor de bouw is dit de uitdaging waarvoor nieuwe technologie de uitkomst biedt. Er is veel geëxperimenteerd met nieuwe materialen en installaties voor een betere energiehuishouding en binnenklimaat. Bouwers en leveranciers organiseren hun processen Lean en stemmen productiemethoden van componenten en het bouwproces beter op elkaar af. Voor efficiënt beheer is al veel ervaring opgedaan met life cycle-benaderingen, waarbij de fase van beheer en de total cost of ownership (TCO) in de ontwerpfase kan worden berekend. Veel van deze innovaties zijn inmiddels ruim beschikbaar voor het reguliere bouwproces, • 13

Onderzoeksvragen In een tweejarig praktijkgericht onderzoek is gezocht naar de manier waarop het ontwerpen realisatieproces van een gebouw met een bouwinformatiemodel het best kan worden benut voor innovaties in de bouw. De centrale onderzoeksvraag die daarbij gehanteerd is, luidt: Wat is een efficiënt ontwerpen realisatieproces dat de meerwaarde van een bouwinformatiemodel effectief benut? Het ontwerpen en realiseren van een gebouw met een bouwinformatiemodel maakt betere informatie-overdracht mogelijk tussen diverse softwarepakketten waar disciplines in de bouw mee werken. Door een betere informatieuitwisseling kunnen fouten worden vermeden en nieuwe technieken beter beproefd worden op hun toepassing. In een bouwinformatiemodel kan in de ontwerpfase informatie worden toegevoegd die van belang is voor de fase van gebruik en beheer van een gebouw. Hiermee kan het ontwerp worden geoptimaliseerd. In het project staan de voordelen van een manier van ontwerpen met een bouwinformatiemodel centraal in vergelijking met de traditionele werkwijze. Hierbij zijn drie aspecten van belang: • de fasering van het ontwerpproces; • de rollen die ontwerpende disciplines daarin vervullen (architect, constructeur, bouwkundige, bouwfysicus, installatieontwerper, leverancier, aannemer); • de onderlinge informatie-uitwisseling.

Programma

Structuur ontwerp

Voorlopig ontwerp

Voor een praktijkgerichte zoektocht naar de mogelijkheden van innovaties in de bouw zijn in vijf casestudies ontwerpexperimenten uitgevoerd. In elk van de casestudie is in een serie van analyse- en ontwerpexperimenten de volwaardige toepassing beproefd van bouwinformatiemodellering benut om (delen van) het ontwerp, de realisatie en het beheer van een gebouw. De regio Zwolle kenmerkt zich door het grote aantal middenen kleinbedrijven dat intensief samenwerkt in de bouwkolom. Nieuwe contractvormen en aanbestedingen maken betrouwbare samenwerking noodzakelijk. De betrouwbaarheid van informatie-uitwisseling tussen disciplines in de verschillende fases van het ontwerpproces is daarbij cruciaal. De sector investeert in ICT- systemen en softwarepakketten die geschikt zijn om te werken met bouwinformatiemodellen, maar gebruikt deze nog vaak als aanvulling op de traditionele manier van ontwerp en realisatie. Kansen op innovatie en meer efficiënte uitwisseling van gegevens zijn hierdoor vaak niet optimaal benut in de fasering van het ontwerpproces. Om informatie-uitwisseling te optimaliseren is het noodzakelijk om de informatiebehoefte van de betrokken partners te onderzoeken. De eerste onderzoeksvraag is daarom:

Definitief ontwerp

Technisch ontwerp

Beheer

Ontwerpexperiment I Constructie

Figuur 2. Schema fasering bouwproces.

Ontwerpexperiment II Componenten Ontwerpexperiment III Energieprestatie

1. Wat is een optimale informatie-uitwisseling in het proces van ontwerp en realisatie van een gebouw met een bouwinformatiemodel? Er is onderzocht hoe informatie kan worden uitgewisseld als een gebouw volwaardig wordt ontworpen met een bouwinformatiemodel. Het effectief inzetten van het bouwinformatiemodel is afhankelijk van de mogelijkheden die dit geeft voor uitwisseling, de gebruikte software en het doel waarmee het bouwinformatiemodel is vervaardigd. De informatiebehoefte van de betrokken partijen (disciplines) wordt bepaald door de eigen bijdrage aan het ontwerpproces. Bijvoorbeeld in de vorm van het toevoegen of verfijnen van data of het analyseren van het model op zijn specificaties of de prestaties van het ontwerp. De tools en softwarepakketten die partners gebruiken voor hun bijdrage aan het ontwerpproces, stellen eisen aan de soort en de vorm van de data in het bouwinformatiemodel. Door de toepassing van een bouwinformatiemodel kan informatie eerder, eenvoudiger en doelmatiger worden gedeeld met de betrokken partijen. De tweede onderzoeksvraag luidt daarom: 2. Welke rollen en interacties veranderen in een ontwerp-, realisatie- of beheerproces bij volwaardig gebruik van een bouwinformatiemodel? Door het volwaardig inzetten van bouwinformatiemodellering ontstaan zinvolle mogelijkheden tot interactie die in een traditioneel proces later plaatsvinden of een minder betrouwbare sturing geven op te nemen ontwerpbeslissingen. Er kunnen nieuwe werkwijzen en protocollen worden ontwikkeld door onderzoek naar de beschikbare informatie in het BIM. Hierbij moet de nadruk liggen op welke informatie optimaal beschikbaar moet zijn voor zinvolle interactie ten behoeve van gegevensanalyse, berekeningen en/of simulaties. Het eerder kunnen ontsluiten van informatie kan resulteren in een andere fasering van het proces. De derde onderzoeksvraag luidt daarom:

3. Wat is de fasering van een vernieuwend ontwerp-, realisatie- of beheerproces dat volwaardig gebruik maakt van een bouwinformatiemodel? Gebouwinformatie kan eerder, eenvoudiger en doelmatiger worden gedeeld met de betrokken partijen als volwaardig wordt ontworpen met een bouwinformatiemodel. Mogelijk kunnen beslismomenten hierdoor verschuiven en (gedeeltelijke) fase-documenten eerder worden vastgesteld. Er kunnen nieuwe fasering- en beslismomenten worden gedefinieerd door middel van onderzoek naar de kwaliteit van de informatie. Hierbij wordt ook de betrouwbaarheid gemeten die noodzakelijk is voor een bepaald moment in het ontwerp, realisatie of beheerproces. De innovatie ligt in het beheersbaar maken van het proces. Hiermee worden de kwaliteit en kosten voor de te ontwikkelen projecten doelmatig gegarandeerd. Bovendien geeft het een beperking van de risico’s bij het ontwikkelen van projecten.

Open data-uitwisseling als ideaal Een optimale informatie-uitwisseling is de sleutel naar een goede toepassing van bouwinformatiemodellering. Het ideaalbeeld voor het ontwerpen met bouwinformatiemodellering is dat door iedereen in alle fases van het ontwerpproces wordt gewerkt met de standaard voor open datauitwisseling op basis van IFC. Dit wordt OpenBIM genoemd. IFC staat voor Industry Foundation Classes en is een neutraal dataformaat voor het beschrijven, uitwisselen en delen van informatie dat voornamelijk wordt gebruikt in de bouw en het facilitymanagement. IFC is de internationale standaard voor OpenBIM en geregistreerd door de International Standardization Organisation (de ISO) onder nummer ISO 16739:2013. Open data-uitwisseling is belangrijk, omdat in het ontwerpproces van een gebouw met een bouwinformatiemodel voortdurend uitwisseling nodig is van informatie voor bewerkingen en nadere uitwerking van ontwerpproducten.

Ontwerpexperiment IV Energiesimulatie Ontwerpexperiment V MJOP

14 •

Fasering ontwerpproces en geselecteerde cruciale ontwerpstappen (huidige fasering donkergrijs, onderzochte fasering lichtgrijs).

• 15

Legenda Legenda

Aggregatie model

Bron Data

Bron Data

Bouwinformatiemodel.

Bouw informatie producten

Data, door een van de betrokken disciplines, aan het 3D informatiebronmodel toegevoegd.


Bouwinformatiemodel. Bron Data

Data, door een van de betrokken disciplines, aan het 3D informatiebronmodel Brondata in het IFC-dataformaat.toegevoegd.

Brondata in andere formaten dan het IFC-dataformaat.

Vergelijking van brondata basisbroninformatie. van het IFC-dataformaat Bewerking van brondata op op basis (clash-detectie).

Brondata in het IFC-dataformaat.

Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata,

Bron info

Bouw informatie model

Vergelijking van brondata op basis van het IFC-dataformaat (clash-detectie).

Bron data

Aggregatie model, archiefmodel voor een faseovergang in het ontwerpproces. Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat.

Bron Data

Data, door een van de betrokken disciplines, aan het 3D informatiebronmodel toegevoegd.

Brondata in het van IFC-dataformaat. Vergelijking brondata op basis van het IFC-dataformaat (clash-detectie).

op basis vanbrondata het IFC-dataformaat. Bewerking van op basis van broninformatie.


Legenda

Aggregatie model


Legenda

Bewerking van brondata op basis van broninformatie.


Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata,

Externe data, dan door een de betrokken disciplines, anders opvan basis van het IFC-dataformaat. aan det 3D informatiebronmodel toegevoegd.

Aggregatiemodel, archiefmodel voor een faseovergang in het ontwerpproces.

Aggregatiemodel, archiefmodel voor een Brondata in andere dataformaten dan het IFC-dataformaat. Data

faseovergang

in het ontwerpproces.


Vergelijking van brondata op basis van het IFC-dataformaat (clash-detectie). Bewerking van brondata.

Data

Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat. Aggregatie model, archiefmodel voor een faseovergang in het ontwerpproces.

Figuur 3. Informatie-uitwisseling op basis van open BIM.

Figuur 4. Informatie-uitwisseling op basis van GESLOTEN BIM versus OPEN BIM.

In figuur 3 is dit aangegeven als de route tussen het bouwinformatiemodel (de donker groene bol) en de groene producten en data die tezamen het aggregatiemodel van het uiteindelijke gebouwontwerp vormen. Dit zijn bijvoorbeeld de bouwtekeningen. De uitwisseling van informatie moet bij voorkeur zoveel mogelijk volgens deze IFC-standaard verlopen. In figuur 3 ‘Informatie-uitwisseling op basis van open BIM’ is dit de route via de oranje driehoek. In de praktijk is het niet voor alle softwarepakketten en ontwerphandelingen mogelijk om met de IFC-standaard te werken. Data worden dan in een software specifieke standaard uitgewisseld of behoeven handmatige ordening en bewerking om ze te kunnen benutten. In figuur 3 de route via de blauwe driehoek.

of uitwerking in een specifiek softwarepakket. Het veelgebruikte pakket Revit omvat bijvoorbeeld veel functionaliteiten, waardoor informatie-uitwisseling binnen het pakket kan plaatsvinden.

Bijvoorbeeld hoekconstructies die niet goed aansluiten of leidingen die op een ongewenste manier door dragende delen van de constructie lopen. Clash control kan worden uitgevoerd met een softwarepakket zoals Solibri.

Het voordeel van informatie-uitwisseling en -integratie in het ontwerpproces wordt in de praktijk bij de start van dit onderzoek in 2013 vaak voornamelijk behaald in de clash control. In de clash control wordt nagegaan waar de potentiele strijdigheden zitten in onderdelen van het gebouwontwerp.

De informatie-uitwisseling hiervoor kan wel volgens het IFC-standaard worden uitgevoerd (in figuur 4 de route via de oranje driehoek). In de praktijk blijken producten vaak nog te zijn gemaakt met behulp informatie die op een andere manier is gehaald uit het Bouwwerkinformatiemodel, namelijk via Excelbladen of zelfs via handmatige uitlezing van gegevens.

Het ontwerpen en realiseren van een gebouw met een bouwinformatiemodel leidt in de traditionele praktijk tot verschillende vormen van informatieoverdracht ten behoeve van bewerkingen, berekeningen en nadere uitwerking van (delen van) het gebouwontwerp (zie figuur 3 ‘Informatieuitwisseling op basis van GESLOTEN BIM versus OPEN BIM’). Vaak wordt informatie onttrokken aan het bouwinformatiemodel als broninformatie voor een specifieke bewerking 16 •

‘Het ontwerpen en realiseren van een gebouw met een bouwinformatiemodel leidt in de traditionele praktijk tot verschillende vormen van informatieoverdracht ten behoeve van bewerkingen, berekeningen en nadere uitwerking van het gebouwontwerp.’

Voor het onderzoek naar de innovaties in de bouw met bouwinformatiemodellering geldt als uitgangspunt de uitwisseling van gegevens volgens de IFC-standaard van open data. In de ontwerpexperimenten is deze route van informatie-uitwisseling beproefd in verschillende fases van ontwerpproces. Voor de analyse van gegevensexport uit een bouwinformatiemodel is Solibri het meest gebruikte softwarepakket als de model checker. Dit is een belangrijke tussenstap die telkens het schakelpunt vormt van de ontwerpexperimenten in dit project.

Navisworks is een alternatief en wordt in de praktijk veel gebruikt door gebruikers van modelleerpakket Revit. Er is gekozen voor Solibri omdat dit meer mogelijkheden heeft en in de praktijk veel wordt gebruikt voor de gegevensuitwisseling tussen disciplines in een ontwerpproces. In de praktijk van het ontwerpproces kunnen of moeten andere routes van informatie -uitwisseling worden benut. Bijvoorbeeld omdat binnen een softwarepakket wordt gewerkt of omdat informatie-uitwisseling tussenstappen van bewerking behoeven. In ontwerpexperimenten zijn, waar nodig of mogelijk, alternatieve routes benut. Dit geeft inzicht in de veranderende rollen en interacties in het ontwerpproces en de realisatie van een gebouw met bouwinformatiemodellering.

‘Voor het onderzoek naar de innovaties in de bouw met bouwinformatiemodellering geldt als uitgangspunt de uitwisseling van gegevens volgens de IFC-standaard van open data.’ • 17

4. Vijf ontwerpexperimenten Om inzicht te krijgen in de toepassingsmogelijkheden van bouwinformatiemodellering in het proces van ontwerp, de realisatie en het beheer van gebouwen staan vier cruciale ontwerpstappen centraal. De vier stappen zijn: • het ontwerp van de constructie. • het ontwerp van en met componenten (in het bijzonder houtskeletbouwelementen). • de energiehuishouding van het ontwerp (EPG-berekening en energiesimulatie). • de meerjarige onderhoudsplanning van een gebouw (MJOP). Deze stappen in het ontwerpproces vormen een grote uitdaging voor samenwerking die de ontwerpende disciplines ervaren in de dagelijkse praktijk. De ontwerpexperimenten geven inzicht in de mogelijkheden en beperkingen van een betere onderlinge gegevensuitwisseling in het ontwerpen realisatieproces van gebouwen. Een volwaardige benutting van bouwinformatiemodellering in die cruciale stappen bieden aanknopingspunten voor kansrijke innovaties in de bouw.

Programma

Structuur ontwerp

Voorlopig ontwerp

Voor elk van deze vier ontwerpstappen is telkens met geschikt voorbeeld van gebouwmodel een reeks ontwerpexperimenten uitgevoerd. De gebouwmodellen komen uit de praktijk zoals een tussenwoning, een zorggebouw en een utiliteitsgebouw. De gebouwmodellen zijn gekozen omdat ze relatief eenvoudig zijn van opzet en omvang en zijn waar nodig geschikt gemaakt (en soms opnieuw gemodelleerd) voor een aantal specifiek afgebakende bewerkingen en wijzigingen. De deelonderzoeken geven inzicht in de (on)mogelijkheden van de extractie van informatie aan het gebouwmodel en in de (on)mogelijkheden van bewerking van die informatie voor het ontwerpproces. Opvallend is dat aanvankelijk veel lijkt te mislukken als het gaat om geslaagde of betrouwbare informatieuitwisseling voor het ontwerpproces. In elk van de deelonderzoeken is in een reeks van analyse- en ontwerpexperimenten gezocht

Definitief ontwerp

Technisch ontwerp

Beheer

Ontwerpexperiment I Constructie Ontwerpexperiment II Componenten Ontwerpexperiment III Energieprestatie Ontwerpexperiment IV Energiesimulatie Ontwerpexperiment V MJOP

Figuur 5. Fasering ontwerpproces en geselecteerde cruciale ontwerpstappen (huidige fasering donkergrijs, onderzochte fasering lichtgrijs).

Fasering ontwerpproces en geselecteerde cruciale ontwerpstappen (huidige fasering donkergrijs, onderzochte fasering lichtgrijs).

18 •

naar manieren om deze problemen op te lossen of andere routes te verkennen, telkens vanuit het uitgangspunt open standaard van informatie-uitwisseling te benutten. De ontwerpexperimenten, geslaagd of mislukt, geven veel inzicht in de randvoorwaarden voor informatie-uitwisseling en de interacties tussen de ontwerpende disciplines en de fasering van het ontwerp en realisatie proces van een gebouw.

Ontwerpexperiment I Constructief ontwerp met een bouwinformatiemodel¹ In het deelonderzoek naar het constructief ontwerp met bouwinformatiemodellering is een reeks van analyse- en ontwerpexperimenten uitgevoerd aan het ontwerp voor de constructie van het kantoorgedeelte van een bedrijfshal. Daarbij is gekeken naar de mogelijkheden van het gebruik van een bouwkundig 3D informatiebronmodel voor de constructieanalyse en voor het constructieontwerp. Hierbij was het uitgangspunt dat dit voor het ontwerp en de realisatie van een gebouw voordeel zou moeten opleveren in tijd, betrouwbaarheid en kwaliteit. De constructeur gebruikt het bouwinformatiemodel voor bouwkundig modelleren, voor constructief analyseren en voor het berekenen van de bouwconstructie. Een constructief aspectmodel is een 3D informatiebronmodel dat in de praktijk meestal wordt vervaardigd door de modelleurs van het constructiebureau. In de fase van het voorontwerp (VO) zijn de vormen van de ruimten en het gebouw in hoofdlijnen vastgesteld. Hierna kan de constructie worden ontworpen. In het voorontwerp wordt de bouwkundig ontwerper nu nog schetsmatig geadviseerd door constructeurs met handmatige berekeningen en inschattingen over de vorm, zwaarte en opzet van de constructie. Door deze traditionele werkwijze is het moeilijk om een optimale constructie te ontwerpen in wisselwerking met het bouwkundige en

installatietechnische ontwerp. Opdrachtgevers ervaren de doorlooptijd van de ontwerpstappen als een belemmering van het ontwerpproces. Het berekenen van constructiealternatieven is cruciaal voor het ontwerpproces, maar de samenwerking met andere disciplines komt onder ermee onder druk te staan. Het ontwerpexperiment is er op gericht om het bouwkundig 3D informatiebronmodel in de voorontwerpfase beschikbaar te maken voor constructieve analyses en ontwerpberekeningen op basis van het bouwinformatiemodel. Als dit efficiënt en betrouwbaar mogelijk is, dan zou dat meer tijd en ruimte in het ontwerpproces creëren voor innovaties. Voor vroege beschikbaarheid van het bouwkundig aspectmodel voor analyseren en modelleren van het constructiemodel zijn een aantal problemen te verwachten. De volledigheid van de beschikbare informatie en het gebruik van verschillende softwareapplicaties bemoeilijkt de goede uitwisseling van de informatie. Daarnaast houdt een bouwkundig modelleur niet op voorhand rekening met de behoeftes van de constructief modelleur. Esthetische, presentatieen calculatiedoelstellingen maken de opbouw van een bouwkundig aspectmodel niet op voorhand tot een 3D informatiebronmodel dat geschikt is voor constructieve analyse en voor het daarop volgende constructieontwerp. De analyse van het bouwkundig aspectmodel op bruikbaarheid voor constructie-analyse is daarom de start van het ontwerpexperiment.

‘De ontwerpexperimenten, geslaagd of mislukt, geven veel inzicht in de randvoorwaarden voor informatieuitwisseling en de interacties tussen de ontwerpende disciplines en de fasering van het ontwerp en realisatie proces van een gebouw.’

¹ Rapport deelonderzoek

• 19

Casusgebouw De ontwerpcasus is het kantoorgedeelte van een bedrijfshal (zie figuur 6 & 7). Van dit ontwerp was een bouwinformatiemodel beschikbaar. Er is een reeks analyse- en ontwerpexperimenten uitgevoerd waarin uiteindelijk een aantal constructievarianten is ontworpen. Daaraan voorafgaand is het bouwinformatiemodel geanalyseerd. Ook is een aantal data-analyseexperimenten en series van experimenten met informatie-uitwisseling uitgevoerd. Zo is getest hoe gegevens uit het bouwkundige 3D informatiebronmodel uitgewisseld kan worden met constructie-analyse software. Daarvoor zijn Robot Structure Analysis en SCIA Engineer gebruikt. Voor het modelleringspakket is van Tekla en Tekla Structure gebruikt. Het prepareren van het bouwkundig model tot 3D informatiebronmodel is uitgevoerd in Archicad18. Voor analyses en clash control is Telka BIMsight en Solibri gebruikt. Aanvullende tests op informatie-uitwisseling zijn uitgevoerd met Technosoft en Construsoft. Op deze manier is een zo goed mogelijk inzicht verkregen in de mogelijkheden en beperkingen van betrouwbare informatie-uitwisseling.

De analyse- en ontwerpexperimenten rond constructie In de analyse- en ontwerpexperimenten is gekeken naar twee fases in het ontwerpproces: het construeren van een draadmodel voor constructie-analyse en het ontwerp van constructievarianten. Met het draadmodel is een analyse gemaakt van de constructie van het bouwkundig model van het ontwerp met moment- en dwarskrachtlijnen. De focus lag hierin op de mogelijkheid van gegevensuitwisseling en de betrouwbaarheid. De uitgewerkte constructievarianten omvatten de hoofdoriëntatie van de dragende constructie over de lengterichting van het gebouw en de breedterichting van het gebouw. Daarnaast is gevarieerd in verschillende vloertypen. De ontwerpexperimenten zijn benut om opnieuw de (on)mogelijkheden voor informatie-uitwisseling voor de constructie-analyse te testen en voor clashes met het installatie-ontwerp. Daarnaast is gekeken naar de interacties tussen de betrokken disciplines en rollen van de architect, hoofdconstructeur, constructeur en constructief modelleur en de installatieadviseur.

Figuur 6. 3D impressie van het bouwkundig 3D informatiebronmodel utiliteitsgebouw uit Revit Structure. 20 •

De mogelijkheden van constructie-ontwerp met BIM De eerste twee series analyse-experimenten laten zien dat een extract van informatie uit het bouwkundig model volgens de principes van open data in het IFC-format voor de constructieanalyse in RSA niet eenvoudig mogelijk is. Een constructeur zou dit idealiter moeten kunnen, maar zonder bewerkingen en correcties gaat dat niet. Het blijkt in vervolgexperimenten wel mogelijk om tot een goede gegevensonttrekking te komen voor softwarepakket Tekla structure. Hierbij is een aantal bewerkingen van het bouwkundige 3D informatiebronmodel nodig. Deze tussenstap in het ontwerpproces laat zien welke aanvullende behoefte de constructieontwerper heeft ten opzichte van het initiële bouwkundige modelleren. Met aanpassingen blijkt gegevensuitwisseling naar de software voor constructie-analyse (RSA) ook mogelijk. Keuzes over het inschakelen en uitschakelen van lagen en het volgen van default instellingen in softwarepakketten bepalen mede welke informatie meegaat of gefilterd wordt in een gegevensextract uit het bouwinformatiemodel. Daarmee worden de uitkomsten van de

constructie-analyse op cruciale onderdelen beïnvloed. Ook de manier van modelleren van kolommen en vloeren hebben invloed op de constructie-analyse en vervolgstappen in constructie-ontwerp. Versiebeheer van tussenstappen en aanpassingen in modellen zijn cruciaal.

‘Keuzes over het inschakelen en uitschakelen van lagen en het volgen van default instellingen in softwarepakketten bepalen mede welke informatie meegaat of gefilterd wordt in een gegevensextract uit het bouwinformatiemodel.’

Figuur 7. 3D impressie van het bouwkundig 3D informatiebronmodel utiliteitsgebouw uit Revit Structure. • 21

In de ontwerpexperimenten blijkt informatieuitwisseling mogelijk vanuit het bouwkundig 3D informatiebronmodel ten behoeve van constructie-analyse en constructie-ontwerp, mits informatie gerelateerd kan worden aan het draadmodel waar constructeur mee werken. De experimenten laten daarmee zien hoe belangrijk de interactie en samenwerking is tussen de betrokken bouwkundige modelleurs en constructiemodelleurs en constructeurs. Constructeurs werken op basis van een draadmodel van een gebouw. Aanpassingen in het bouwkundig aspectmodel moeten ook op dat niveau worden doorgevoerd om een goede gegevensuitwisseling mogelijk te maken. In de ontwerpexperimenten met constructievarianten blijkt de gegevensuitwisseling met bouwkundig modelleurs mogelijk vanuit de constructeurs, als goed gedefinieerd is welke zones welke functies vervullen in het gebouw. Daarmee zijn namelijk de kenmerkende constructie grootheden zoals belasting van vloeren en stabiliteit te bepalen. Dit geldt ook voor de locatie van belangrijk (zware) onderdelen van installaties. Varianten in dwarsoverspanning en langsoverspanning en varianten in vloertypes (met verschillende kostenaspecten) kunnen op die manier in het ontwerpproces overwogen worden.

Ontwerpexperiment II Toepassing van BIM in het ontwerp van gebouwcomponenten¹ In dit deelonderzoek naar ontwerpen met componenten zijn de mogelijkheden verkend om een 3D informatiebronmodel te gebruiken voor het produceren van houtskeletbouwelementen. Een gebouw wordt vaak met prefab bouwcomponenten gerealiseerd een goede onderlinge aansluiting van het gebouwontwerp op het ontwerp van componenten zoals houtskeletbouwelementen is belangrijk. Het bouwkundige 3D informatiebronmodel moet een betrouwbare en efficiënte uitwisseling van

informatie mogelijk maken, waardoor sneller, goedkoper en kwalitatief beter technisch ontwerp van een houtskeletbouw element kan worden geleverd. Voor de ontwerpexperimenten is een bestaand ontwerp gemodelleerd in Archicad 18 van een twee-onder-een-kapwoning. Dit casusmodel is uitgewerkt tot een definitief ontwerpniveau. Het model betreft de zogenaamde IBEX-woning die is ontworpen door een bouwcombinatie volgens energiezuinige principes van het passief bouwen. IBEX staat voor Intelligent, Bijzonder, Ecologische en eXcellent. Het concept bevat principes van het zogenaamde passief bouwen voor een energiezuinig huis dat aansluit bij de behoefte en marktvraag van de woonconsument. Het ontwerp voor woningconcept maakt praktijkgericht onderzoek mogelijk naar het effectief produceren van houtskeletbouwwoningen met behulp van een 3D informatiebronmodel. Bij de realisatie van de eerste generatie van dit woningtype bleken veel communicatieproblemen te ontstaan in het productieproces van de houtskeletbouwelementen. Belangrijke informatie die nodig is voor het vervaardigen van de elementen ontbrak, hetgeen op de bouwplaats aanpassingen noodzakelijk maakten bij de montage. Voor het deelonderzoek is het bouwkundig 3D informatiebronmodel van de IBEX woning geconstrueerd en geanalyseerd in een reeks van drie ontwerpexperimenten. Voorafgaand aan de ontwerpexperimenten is het werkproces van de eerste generatie woningen van dit type geanalyseerd. Dit gaf een beter inzicht in de huidige praktijk van het benutten van een bouwinformatiemodel in het bouwteam. Revit MEP is gebruikt voor de export van informatie naar het IFC-format voor open informatie-uitwisseling met het pakket Vertex. Vertex stuurt de productie aan van de houtskeletbouwelementen. Daarmee is de verbinding onderzocht tussen het ontwerpproces en de realisatie in de vorm van de productie van houtskeletbouwelementen als bouwcomponent.

Gebruikte software • Modelleren Archicad18 en Revit Architecture en Revit MEP • Modelchecker Solibri 9.5.3 • Productieplaten houtskeletbouwelementen Vertex BD PRO 2015

Het ontwerp van de installatie die de woning moet voorzien van een gezond klimaat heeft invloed op de productie van de houtskeletbouwelementen. Er moeten sparingen worden aangebracht voor installatiekanalen die de houtskeletbouw elementen doorkruisen. De installateur moet in het ontwerpproces kunnen aangeven welke ruimte nodig is voor de installatie. Met Revit MEP is de installatie gemodelleerd en als installatie 3D informatiebronmodel in IFC-format opgeslagen zodat overlegmomenten en modelcontrole mogelijk zijn.

Drie ontwerpexperimenten met componenten Voor het eerste ontwerpexperiment is na een analyse een aantal bouwcomponenten in het 3D informatiebronmodel geselecteerd. Deze componenten bevatten voldoende aansluitdetails die invloed hebben op het productieproces van prefab houtskeletbouwelementen. Met aansluitdetails wordt de koppeling bedoeld tussen de verschillende houtskeletbouwelementen, zoals de aansluiting dak/wand of de aansluiting wand/vloer. De analyse van de componenten in het 3D informatiebronmodel laat het belang zien van duidelijke afspraken over tekenconventies en informatiebehoefte in het verdere ontwerpen productieproces. Het ontwerp van een houtskeletbouwelement kan binnen randvoorwaarden met vrijheid van detailleringskeuze van de producent van het bouwcomponent plaatsvinden. Maar dat is afhankelijk van het doel van het ontwerpproces. Zo staat bij het IBEX woningconcept de opbouw

van de houtskeletbouwelementen, de gebruikte bouwmaterialen en de detaillering op voorhand vast. Het ontwerpexperiment laat zien dat goede afspraken en afstemming nodig zijn tussen het bouwteam en de houtskeletbouwproducent. Het tweede experiment is gericht op de uitwisselbaarheid van informatie uit een 3D informatiebronmodel op basis van IFC. Dit brengt de informatiebehoefte voor de productie van houtskeletbouwelementen in kaart met behulp van 3D informatiebronmodellen. De export van informatie naar IFC vanuit het bouwkundige 3D-infomratiebronmodel levert problemen op die met Solibri model checker aan het licht komen. Bijvoorbeeld problemen over de onderlinge aansluiting van balken en elementen. Dit soort problemen heeft te maken met verschillen tussen gebruikelijke tekenconventies en instellingen in de software. Het zijn problemen die in de praktijk dus altijd zullen optreden, maar uit de experimenten blijkt dat de oplossing ligt in betere modelleerafspraken tussen de betrokken disciplines.

‘De analyse van de componenten in het 3D informatiebronmodel laat het belang zien van duidelijke afspraken over tekenconventies en informatiebehoefte in het verdere ontwerpen productieproces.’

In de informatieoverdracht naar IFC blijkt informatie verloren te gaan en gemodelleerde elementen niet naar behoren te werken als het IFC-model wordt geopend in Revit of Vertex. Zo zijn er problemen in de aansluiting tussen de kopgevels en dakelementen. Ook deze zijn op te lossen met aanvullende modelleerafspraken en bekendheid van de mogelijkheden van de softwarepakketten. De helpdesk van softwareleveranciers biedt


22 •

• 23

uitkomst en met de juiste vragen blijken soms onbekende oplossingen voorhanden. Het alternatieve softwarepakket HSB CAD is ook beproefd en blijkt minder ver ontwikkeld dan Vertex. Het ontwerpexperiment laat zien dat het met handmatige bewerking en aanvullende 2D-ontwerpinvoer wel mogelijk is om met het IFC-model houtskeletbouwelementen te modelleren. Voor het tweede en derde ontwerpexperiment is onderzocht welke translator vanuit Archicad 18 het beste resultaat geeft voor een goede informatie-uitwisseling van het bouwkundige 3D -informatiebronmodel naar de ontwerpsoftware voor houtskeletbouwelementen. De mogelijkheden van deze Vertex worden voor een groot deel bepaald door de manier waarop het IFC-model wordt aangeleverd. Het werd verwacht dat het coördinatiemodel de beste mogelijkheden zou bieden, maar om de volledige intelligentie van Vertex te gebruiken, bood het parametrische model veel meer potentie. Vertex herkent de opbouw van de wanden en kan deze vervolgens omzetten naar houtskeletbouwelementen met daarin de opgenomen de sparingen ten behoeve van ramen en deuren. Het tweede ontwerpexperiment laat zien dat het mogelijk is om de houtskeletbouwelementen te modelleren in Vertex met gegevens uit het IFC-model. Hierdoor kan iedere betrokken marktpartij met zijn eigen software blijven werken. Er zijn afspraken nodig over het 0-punt, dat in een bouwkundig model in Archicad de peilmaat is, maar in Vertex telkens de onderzijde van het element. Default instellingen voor bijvoorbeeld stelruimte van kozijnen kunnen afwijken van

‘Het blijkt nodig om onderling overleg te houden en afspraken te maken over de manier van modelleren.’

wat in een specifieke ontwerpopgave wenselijk is. Een goede informatie-uitwisseling vraagt afspraken op grond van tests om dit soort problemen op te sporen tussen de disciplines. Het modelleren van de installatie in het vervolg van het ontwerpexperiment liet zien dat de installatiemodelleur de vorm en plaats van de bouwelementen nodig heeft. Dat is informatie in een coördinatiemodel, dat de voorkeur genoot voor het ontwerpen van de houtskeletbouwelementen. Voor het installatiemodel moest de ruimte indeling als 2D tekening aangeleverd worden. Voor het IBEX woningconcept moet het installatie 3D informatiebronmodel voor installatie op basis van een vast energieconcept uitgewerkt worden. Daarvoor bleek veel belangrijke informatie te ontbreken in het installatie 3D-installatiebronmodel. Alleen een vroege interactie in het ontwerpproces tussen installatie-ontwerper en de bouwkundige ontwerper en modelleurs kan deze aansluitingsproblemen voorkomen. Beide 3D informatiebronmodellen moeten op groot detailniveau worden uitgewerkt en onderling afgestemd om uitsparingen op de juiste plekken te kunnen bepalen voor installaties in de houtskeletbouwelementen. In het derde ontwerpexperiment is met de 3D informatiebronmodellen getest of eenvoudige ontwerpwijzigingen relatief gemakkelijk verwerkt kunnen worden tot een aangepast 3D-bouwkundiginformatiebronmodel voor installaties en voor houtskeletbouwelementen. Dit blijkt mogelijk. Het geeft meerwaarde aan het werken met de 3D informatiebronmodellen voor de totstandkoming van de productiebladen voor de houtskeletbouwelementen, waarbij ook sparingen opgenomen worden ten behoeve van de installatie. Het blijkt nodig om onderling overleg te houden en afspraken te maken over de manier van modelleren. Zo wordt wederzijdse informatiebehoefte vervult tussen de producent van de componenten, de installateur en de aannemer. Zonder

afspraken neigt elke discipline er naar om het eigen aspect van een gebouw te ontwerpen met het oog op optimalisatie voor de eigen taak of doelstelling. Wanneer de houtskeletbouwmodelleur direct betrokken zou zijn bij het ontwerpen van de aansluitdetails hadden deze er waarschijnlijk anders uitgezien. Dit omdat de aannemer ontwerpt vanuit praktijkervaring bij het assembleren van de houtskeletbouwelementen op de bouwplaats en de houtskeletbouwmodelleer ontwerpt met het oog op een zo efficiënt mogelijk productieproces in de fabriek. Door de achterliggende gedachtes achter de totstandkoming van de details met elkaar in verband te brengen kunnen de aansluitdetails geoptimaliseerd worden.

Ontwerpexperiment III Gebouwontwerp in BIM met energieprestatieberekening EPG¹ De energieprestatie van gebouwen (EPG) is een aantrekkelijk onderwerp voor ontwerpexperimenten met bouwinformatiemodellering. Het ligt namelijk op het snijpunt ligt van bouwkundig ontwerp, bouwfysische berekeningen en installatieconcepten. Daarvan moet in het ontwerpproces veel informatie bij elkaar komen. Op grond van een energieprestatieberekening kunnen ontwerpbeslissingen genomen worden over de bouwkundige en installatietechnische uitwerking. De EPG is een wettelijk voorgeschreven berekening van een ontwerp voor nieuwbouw en bij verbouwingen met een functiewijziging. De gedachte is dat het voorschrijven van het berekenen van de energieprestatiecoëfficiënt van een gebouw leidt tot het ontwerp van gebouwen met een betere energieprestatie. De praktijk van het ontwerpen wordt bepaald door het doorlopen van de rekenmethode om de energieprestatiecoëfficiënt van een gebouw te berekenen (beschreven in NEN 7120). Dit gebeurt aan het einde van het ontwerpproces op het moment van de vergunningsaanvraag. Daarmee vervult de EPG in de huidige praktijk

geen rol van betekenis in optimaliseren van het ontwerp gedurende het ontwerpproces, hoezeer de wetgever dit ook beoogde. Als het mogelijk is met de informatie uit een bouwinformatiemodel tussentijds de EPG te bepalen, dan kan het die rol wel vervullen. Het bouwinformatiemodel bevat dan als het goed is alle gegevens voor deze vergunningsaanvraag, dus ook voor het maken van een energieprestatieberekening. In ontwerpexperimenten is onderzocht wat de (on)mogelijkheden zijn voor de berekening van een EPG in het ontwerpproces van een gebouw. Naast het optimaliseren van de energieprestatie van het ontwerp, ligt naar verwachting de meerwaarde van het vroegtijdig kunnen berekenen van de energieprestatie in de juistheid van informatie in het bouwinformatiemodel. Dat zou de foutkansen verminderen. Het resultaat van de energieprestatieberekening wordt vaak gebruikt voor de bestekomschrijvingen en de begroting van een gebouw. In de eerste fase van het ontwerpexperiment is gekeken naar de mogelijkheden en beperkingen van informatie-uitwisseling op basis van een IFCbestand van een bouwinformatiemodel van een woningontwerp. In de tweede fase van het ontwerpexperiment (zie figuur 7) is, hierop voortbouwend, het programma van eisen voor IFC-bestand bepaald (in stap 1). Hiermee kan een EPG-berekening worden uitgevoerd en is (in stap 2) een woningontwerp gemodelleerd. Voor de eerste fase van het ontwerpexperiment is een lijst samengesteld met inputgegevens voor een EPG-berekening die een bouwinformatiemodel zou moeten bevatten. Het onderzoek richt zich op het verkrijgen van gegevens uit een gemodelleerd bouwinformatiemodel van een eengezinswoning. Met de informatie uit het IFC extract van het originele bouwinformatiemodel van de casuswoning is het ontwerp opnieuw gemodelleerd in Archicad, zodanig dat er een EPG-berekening gemaakt kan worden. Daarbij is onderzocht hoe de gevraagde gegevens in het ArchiCad model kunnen worden aangebracht


24 •

• 25

en in welke format deze parameters worden opgeslagen in het model. Voor de analyse- en ontwerpexperimenten is de mogelijkheid en juistheid van de informatie-uitwisseling cruciaal. Daarom is van het IFC-model is getest welke gegevens aanwezig zijn en welke kunnen worden gebruikt voor een EPG-berekening. Daarnaast is van een aantal parameters geprobeerd deze aan het model toe te voegen. Het toevoegen van gegevens aan het bouwinformatiemodel zoals gemodelleerd in ArchiCad, naast de geometrische gegevens van het gebouwontwerp, is gedaan door gegevens in te vullen en/of wijzigen van de componenten uit de bibliotheek en gegevens toevoegen via IFC-managementtool. Daarnaast is bekeken wat er nodig is om gebruik te maken van de Energy Model Review van ArchiCad. Daarmee kan een met de EPG-berekening vergelijkbare berekening worden gemaakt, maar is ook aanvullende gegevensinvoer nodig. De module maakt het wel mogelijk gegevens via Excelbestand te exporteren ten behoeven van de wettelijke EPGberekening.

Gebruikte software • Modelleerpakketten: ArchiCad, versie 17; Revit, versie 2013 • Modelcontrole: Solibri, versie 8.2 • Berekeningen EPG: Enorm, versie 1.6; Uniec 2.1, versie 2.1.0

De experimenten met gegevensinvoer en gegevensbewerking ten behoeve van een EPG-berekening vergen veel handmatige invoer, handmatige aanpassingen en controle. De volledigheid van gegevens in bouwinformatiemodellen is een probleem. Het blijkt dat er al snel veel extra gegevens in de modellen moeten worden toegevoegd. De experimenten laten ook problemen zien met de juistheid van gegevens. In bibliotheken van de modelleringsprogrammatuur zijn componenten voorzien van gegevens, maar als deze niet worden gebruikt, blijven de defaultwaarden staan. Op dat moment bevat een bouwinformatiemodel waarschijnlijk onjuiste gegevens. Ook van gegevens van componenten

die van leveranciers komen, blijkt controle van juistheid van gegevens nodig, bijvoorbeeld voor de bewerkingen zoals de EPG-berekening. Voor de tweede fase van het deelonderzoek naar de EPG-berekening is een programma van eisen opgesteld voor de gegevens die uit een gebouwinformatiemodel verkregen moeten worden. Vervolgens is een protocol gemaakt dat de eigenschappen van de IFC-parameters vastlegt. Met behulp van dit EPG-protocol zijn templates (voorinstellingen) gemaakt voor de gebruikte modelleerprogramma’s. In twee experimenteersessies zijn vervolgens gebouwinformatiemodellen gemaakt volgens het opgestelde EPG-protocol. Uit

‘Voor de tweede fase van het deelonderzoek naar de EPGberekening is een programma van eisen opgesteld voor de gegevens die uit een gebouwinformatiemodel verkregen moeten worden.’

de gemaakte gebouwinformatiemodellen is informatie geëxporteerd via IFC en zijn energieprestatieberekeningen gemaakt. De casus voor het ontwerpexperiment is een bouwinformatiemodel van een rijtje woningen dat is aangeleverd door Trebbe (zie figuur 9). Dit bouwinformatiemodel is geanalyseerd om te zien welke gegevens al in het model aanwezig zijn. In de ontwerpexperimenten zijn hiervan nieuwe bouwwerkinformatiemodellen gemaakt in de vorm van een twee-onder-een-kapwoning om meer of andere gegevens te kunnen toevoegen. Het bouwwerkinformatiemodel is alleen gebruikt voor het leveren van data voor het maken van een energieprestatieberekening. Daarom zijn alleen die onderdelen van de woning gemodelleerd in verschillende modelleerpakketten die daarvoor van belang zijn. Dat zijn de vloeren, gevels en dakvlakken van de woning en gebruiksoppervlakken. Extra handelingen blijken nodig om de voor een EPG-berekening benodigde gegevens uit het model in IFC-versie te verkrijgen.

Stap 1

EPGprotocol

Modelleerpakket

Programma van Eisen

IFC-bestand

modelleren

EPG-berekening berekenen

Stap 2 Figuur 8. Twee series van ontwerpexperimenten EPG-berekening met bouwinformatiemodel. 26 •

Figuur 9. Bouwinformatiemodel woning van Trebbe. • 27

Zo zijn om de correcte waarden van de gebouwafmetingen en binnenoppervlakten uit het gebouwmodel te verkrijgen, extra objecten gemodelleerd. In verband met de infiltratie vraagt de energieprestatieberekening om de bruto gebouwlengte, -breedte en -hoogte. Deze afmetingen worden normaal gesproken niet in het bouwwerkinformatiemodel expliciet aan een object gekoppeld. Deze afmetingen ontstaan namelijk als gevolg van de plaatsing van objecten. Het blijkt mogelijk om oplossingen te vinden. Met behulp van de ‘zone’-tool (Archicad, ‘Room’tool in Revit) zijn de gevraagde afmetingen van het gebouw in het bouwwerkinformatiemodel toegevoegd. Toch levert het ontwerpexperiment meer voorbeelden van problemen. Zo bleek dat de oppervlakte van de gevels, zoals gewenst in de energieprestatieberekening, niet kon worden geleverd vanuit het gebouwmodel. De aanname was dat juist geometrische gegevens wel uit het bouwinformatiemodel zouden kunnen worden verkregen. Gedurende het ontwerpexperiment is specialistische kennis van de bouwfysicus nodig om aanpassingen te modelleren, die veelal bij bouwkundige niet voorhanden is. In het ontwerpexperiment bleek het niet mogelijk om met een redelijke inspanning en tijd de modellen gereed te krijgen en lijsten te generen. In het tweede ontwerpexperiment is een blokje van vijf woningen gemaakt op basis van hetzelfde bouwinformatiemodel van de standaardwoning van Trebbe in twee verschillende softwarepakketten. Met deze werkwijze wordt onderscheid gemaakt tussen EPG-berekeningen van eindwoningen en tussenwoningen en kunnen verschillen in IFC extracten opgespoord worden. Het gaat bij dit onderscheid niet zozeer om verschillen in berekeningen, maar om het herkennen van unieke woningen. Van beide IFC-modellen zijn lijsten gemaakt in Solibri via de ‘Information Take-off’. Het bleek mogelijk om de gewenste gegevens uit de modellen te halen. Na het handmatig berekenen van de geometrie zijn

energieprestatieberekeningen gemaakt in de computerrekenprogramma’s Uniec en Enorm. Het bereiken van de vereiste EPC-waarde van 0,4 bleek realiseerbaar door het verlagen van de U-waarde, het kiezen van de juiste ketel, het verplaatsen van de ketel (besparing leidinglengten), het toepassen van een WTW-unit en het plaatsen van pv-cellen. De voorgestelde wijzigingen hebben voor een deel impact op het gebouwontwerp (verplaatsen ketel, pv-cellen op het dak). De wijzigingen zouden bij een integrale aanpak van het gebouwontwerp eerder moeten plaatsvinden. Het wijzigen van de U-waarde van het glas moet om effectief te zijn, gelijk op gaan met het verlagen van de U-waarde van een kozijn. Dit laatste heeft echter bouwtechnische gevolgen. De keuze van een kozijntype moet bekend zijn voordat de detaillering van start gaat. De ontwerpexperimenten hebben een EPGprotocol opgeleverd voor het modelleren. Er is gewerkt in twee modelleerpakketten, waarvoor handleidingen zijn geschreven hoe de instellingen aangepast kunnen worden voor de juiste gegevensuitwisseling. In het tweede ontwerpexperiment is hiermee een blok woningen gemodelleerd waaruit gegevens zijn verkregen en waarmee een energieprestatieberekening is gemaakt. De ontwerpexperimenten zijn geslaagd, maar de gegevensoverdracht van het bouwwerkinformatiemodel naar de software voor de EPG-berekening (die werkt volgens de wettelijk voorgeschreven werkwijze) blijkt problematisch. De gegevensoverdacht is alleen met tussenstappen mogelijk en bewerkelijk.

‘De ontwerpexperimenten zijn geslaagd, maar de gegevensoverdracht van het bouwwerkinformatiemodel naar de software voor de EPG-berekening blijkt problematisch.’

Fase 2

Ontwerp

Fase 1

BIM

IFC

IDF

Simulatie

Figuur 10. Ontwerpexperimenten voor energiesimulatie met BIM in 2 fasen.

Ontwerpexperiment IV Gebouwontwerp in BIM met energiesimulatie¹ De ontwerpexperimenten met het benutten van een bouwinformatiemodel voor de EPGberekening leiden in deelonderzoek III tot veel problemen. Energiesimulatie is een alternatief voor het optimaliseren van de energieprestatie van een ontwerp voor een gebouw. De energiebehoefte van een gebouw wordt vastgesteld door de ruimten virtueel te voorzien van klimaatparameters. Samen met de gebouweigenschappen kan op basis van de locatiegegevens (denk aan zuidligging) en het gewenste binnenklimaat een voorspelling van de energiebehoefte worden gedaan. Het gebruik van energiesimulaties als instrument in de ontwerpfase van een gebouw is relatief bewerkelijk, maar kan vergemakkelijkt worden met bouwinformatiemodellering. Dan kan in een vroege fase een energiesimulatie kunnen worden gemaakt om de energieprestatie van het gebouwontwerp te optimaliseren. Energiesimulaties worden gemaakt door bouwfysici, zij halen handmatig gegevens uit tekeningen gebruiken deze als input voor een berekening. Om gegevens uit een bouwwerkinformatiemodel te halen, moet eerst worden omschreven welke gegevens in het model aanwezig zouden moeten zijn. De ontwerpexperimenten moeten duidelijk maken welke gegevens uit een bouwwerkinformatiemodel nodig zijn voor een energiesimulatie. Vervolgens wordt gekeken hoe deze gegevens van een BIM naar een IFC geëxporteerd kunnen worden zodat deze

Gebruikte software • ArchiCAD 17 & 18 modelleerpakket voor gebouwen • DesignBuilder 3 gebouwschematiseersoftware als input voor EnergyPlus • EnergyPlus 3 rekensoftware voor energiesimulaties • Solibri 7 & 8 controle- en clashsoftware voor gebouwmodellen • Revit 2014 modelleerpakket voor gebouwen en installaties • SBT-1 SpaceBoundaryTool: software om eigenschappen van ruimtebegrenzingen vast te stellen • DDSCAD 7 & 8 modelleerpakket voor installaties

bruikbaar zijn voor een energiesimulatie. Het onderzoek moet daarnaast duidelijk maken welke discipline welke informatie op welk moment moet aanleveren voor een optimaal proces. De gegevensoverdracht tussen een gebouwontwerp en een energiesimulatie vergt een aantal stappen (zie figuur 1), met verschillende conversies van informatie. Een bouwwerkmodel moet vanuit het bouwkundig en uit het installatietechnisch ontwerp worden opgezet. Vervolgens worden de benodigde gegevens in een IFC formaat geëxporteerd. Het energiesimulatieprogramma heeft een input in IDF formaat nodig. Dit roept twee vragen op: is het omzetten van gegevens in IDF formaat mogelijk? Zo ja, welke gegevens in een bouwwerkinformatiemodel moeten worden aangebracht?


28 •

• 29

Het onderzoek is in twee delen gesplitst. De eerste fase is gericht op de overdracht van een, uit het modelleerpakket geëxporteerd, model met de benodigde gegevens (in IFCformaat) naar de simulatiesoftware naar het IDF-formaat. De tweede fase richt zich meer op het aanbrengen van gegevens in een bouwinformatiemodel en de export naar IFC-formaat. De ontwerpexperimenten zijn uitgevoerd met het model van de zogenaamde IBEX-woning met het rekenpakket EnergyPlus. De IBEX-woning is door een combinatie van bedrijven ontwikkeld als een energiezuinig woningconcept. Daarnaast is gebruik gemaakt van een bouwinformatiemodel van een eenvoudig kantoorgebouw met een installatietechnisch model. Voor dit model is gekozen nadat bleek dat schuine kappen van de IBEX woning niet goed werden overgedragen vanuit een IFC-model naar een IDF-model. De eerste fase van het onderzoek betrof een ontwerpexperiment gericht op het omzetten van gegevens uit een gebouwmodel in IFCformaat naar een IDF-formaat. Het IDF-formaat kan worden ingelezen door EnergyPlus. Voor het omzetten van deze formaten is daarom een gereedschap nodig in de vorm van een softwarematige data-behandeling. Er zijn binnen dit deelonderzoek experimenten uitgevoerd met behulp van SimpleBIM en de Space Boundary Tool. Er bestaan fundamentele verschillen tussen IFC-modellen en IDFmodellen. Dit maakt informatie- uitwisseling moeilijk, maar informatie kan wel in een bouwwerkinformatiemodel worden verwerkt zodat deze overgedragen kan worden ten behoeve van een energiesimulatie. In de tweede fase van het deelonderzoek staat optimalisatie van bouwwerkinformatiemodellen centraal voor het converteren naar een IDF-formaat. Hiervoor is onderzocht welke gegevens beschikbaar zijn vanuit de bouwwerkinformatiemodellen in de IFCexport in de vorm van een lijst van gegevens die de bouwfysicus kan gebruiken voor de energiesimulatie. Zonder een koppeling te leggen met een IFC-IDF-translator kunnen lijsten in 30 •

Excelformaat ook bijdragen aan een lagere foutkans en een snellere werkmethodiek. Het toevoegen van begrenzingen aan ruimten is nodig om de benodigde gegevens van ruimten te verkrijgen. Modelleersoftware maakt feitelijk geen ruimten. Ruimten ontstaan door het plaatsen van objecten. Allerlei eigenschappen worden aan objecten meegegeven. Hoewel het mogelijk is om de ontstane ruimten te beschrijven door deze te vullen met objecten (Zone in ArchiCad, Room in Revit), worden in modelleersoftware geen koppelingen gelegd met de begrenzende objecten. Er is gewerkt met de Space Boundary Tool. Deze is gemaakt om gegevens van ruimten te verzamelen en geschikt te maken voor import in EnergyPlus, maar er bleken veel fouten op te treden. Gebouwinformatiemodellen gaan uit van objecten en creëren met die elementen een gebouw. Energiesimulatiesoftware gaat uit van geschematiseerde en vereenvoudigde gebouwmodellen, waarbij er vanuit zones een model wordt opgebouwd. Een belangrijke maar ontbrekende schakel is dus de mogelijkheid om een gebouwinformatiemodel te schematiseren. In ArchiCad is het mogelijk om Space Boundaries te bepalen en exporteren. Er kunnen begrenzingen van de ingevoerde zones (ruimten in ArchiCad) worden bepaald,

‘Energiesimulatiesoftware gaat uit van geschematiseerde en vereenvoudigde gebouwmodellen, waarbij er vanuit zones een model wordt opgebouwd.’

maar ook deze tool kent beperkingen. Bij ruimten over meer dan één bouwlaag en bij ruimten met een schuin dakvlak worden de gegevens van de begrenzingen niet adequaat vastgelegd. Dit bleek uit de export vanuit het 3D informatiebronmodel van de IBEX-woning. Het is wel gelukt om toegevoegde informatie uit de bouwwerkinformatiemodellen eenvoudig te extraheren door de modellen te exporteren in IFC-formaat en deze in het softwarepakket Solibri te importeren. Vervolgens is via de ‘Information Take-off’ een lijst van (een deel van de) benodigde gegevens voor een energiesimulatie samen te stellen uit alle gegevens die in het model aanwezig zijn. In het laatste deel van het ontwerpexperiment is gekeken naar gegevensuitwisseling van de gebouwinstallatie van het ontwerp voor het kantoorgebouw. Daarvan zijn eerst installatieschema’s gemaakt met behulp van het softwarepakket DesignBuilder, omdat niet het gehele gedetailleerde installatie-ontwerp nodig is voor een energiesimulatie. Na een aantal mislukte pogingen is uiteindelijk een experiment uitgevoerd om te bepalen of het wel mogelijk is om systeemgegevens toe te voegen aan BIM objecten in het 3D informatiebronmodel. Er is een luchtbehandelingskast gemodelleerd in zowel het installatietechnisch model als het energiesimulatiemodel. Dit experiment leidde tot een negatief antwoord, maar dat was gevolg van het gebruikte softwarepakket. In het gebruikte programma DDS-Cad kunnen wel een aantal voorgeprogrammeerde waarden worden ingevuld, maar er kunnen geen eigen IFC-parameters worden toegevoegd. De waarden die de energiesimulatie nodig heeft, kunnen in dit pakket niet worden aangemaakt. Het ontwerpexperiment heeft laten zien dat het softwarepakket onvoldoende mogelijkheden biedt om voor een energiesimulatie benodigde parameters toe te voegen in het bouwwerkinformatiemodel.

objecten, energiesimulatiesoftware gebruikt informatie gekoppeld aan een ruimte. De analyse van de serie ontwerpexperimenten vanuit het oogpunt van de fasering van het ontwerpproces en de rollen die de disciplines hierin vervullen (bouwkundige, installateur en bouwfysicus) levert het inzicht dat informatieuitwisseling voor een energiesimulatie vanuit het bouwinformatiemodel is uit te voeren als het bouwkundig 3D informatiebronmodel wordt verrijkt met een zonemodel.

Gebruikte software • Voor de bouw van de varianten van het bouwkundig 3D informatiebronmodellen is gebruik gemaakt van een commerciële Archicad 17 licentie • Voor het onderzoeken van het basismateriaal is gebruik gemaakt van een studentenversie Archicad 18 • Voor het beoordelen van 3D informatiebronmodellen is gebruik gemaakt van de modelchecker van Solibri • Voor het maken van een ITO vanuit Archicad is gebruik gemaakt van Excel 2011 • Voor het bewerken van informatie ten behoeve van meerjarenonderhoudsplanning is gebruik gemaakt van Artra

De ontwerpexperimenten laten zien dat er een principieel verschil zit in data-afhandeling van het ontwerp in een bouwinformatiemodel en energiesimulatiesoftware. Bouwkundige CAD-programmatuur koppelt informatie aan • 31

Ontwerpexperiment V De toepassingsmogelijkheden van een BIM in beheer en onderhoud¹ Een gebouw wordt ontworpen voor een langdurig gebruik, maar het ontwerpproces is lang niet altijd gericht op de totale levensduur en de bijbehorende gebruikskosten. Dat kan anders als het mogelijk is om in het ontwerpproces de informatie uit het bouwinformatiemodel te benutten om voor een meerjarenonderhoudsplan. Daarmee is het zelfs mogelijk om de zogenaamde Total Cost of Ownership door te rekenen. Een werkmethodiek die op eenvoudige wijze leidt tot een meerjarenonderhoudsplan, kan tot betere afwegingen leiden tussen ontwerpvarianten. Hier heeft de eindgebruiker profijt van, namelijk een beter gebouw voor lagere totaalkosten. In het vijfde deelonderzoek is een reeks analyse- en ontwerpexperimenten uitgevoerd waarin is nagegaan of en hoe het mogelijk is om vanuit een bouwinformatiemodel een meerjarenonderhoudsplan te maken. Bij deze experimenten is het 3D informatiebronmodel van zorggebouw “De boterbloem” gebruikt, Dit is een bestaand

kleinschalig complex voor begeleid wonen. Het 3D informatiebronmodel is door bouwkundig bureau Jansma opgebouwd aan de hand van de opnames ten behoeve van het samenstellen van een meerjarenonderhoudsplan voor de zorgorganisatie die eigenaar is van het complex. Daarnaast is gebruik gemaakt van formulieren en schema’s die partnerbedrijven hebben gebruikt voor het maken van meerjarenonderhoudsplannen en begrotingen. Zo is gekeken naar de meerjarenonderhoudsplannen van woningcorporatie Openbaar Belang, de meerjarenonderhoudsbegroting van bouwbedrijf Trebbe. De plannen zijn vergeleken met een voorbeeldplan van IBIS-Main. De uitgevoerde experimenten hebben een divers karakter. Er is een analyse-experiment uitgevoerd met Information Take offs van het basis 3D informatiebronmodel. Deze zijn geanalyseerd op de voor een meerjarenonderhoudsplan aanwezige relevante informatie. Er is gekeken naar gebouwonderdelen die relevant zijn voor planmatig onderhoud zoals schilderwerk. Het

‘Bij het modelleren van de BIM-objecten wordt de uiterste omvang van de vorm beschreven in een rechthoekig volume, de bounding box.’

gaat om onderdelen zoals boeiboorden bij hellende daken, dakranden en overstekken. Daarnaast is onder andere gekeken naar raamkozijnen die ook relevant zijn voor regelmatig schoonmaken. De analyseexperimenten laten zien dat een eigenschap van modelleer software het correct genereren van informatie in de weg staat. Bij het modelleren van de BIM-objecten wordt de uiterste omvang van de vorm beschreven in een rechthoekig volume, de bounding box. De modelleersoftware maakt hierdoor bij de maten van onderdelen van een BIM-Object geen onderscheid tussen de maten van de bounding box en de te meten onderdelen. Voorbeelden hiervan zijn de breedte maatvoering van de bakgoot en de hemelwaterafvoer, de maten van het boeiboord, de maten van een raam- en deurkozijn. In het voorontwerp worden dit soort onderdelen nog niet als apart BIM-object gemodelleerd. De gegevens van de bounding box geven bij het analyseren van het IFC-model in Solibri afwijkingen in maatvoering. Dit staat een goede vooruitblik op het meerjarenonderhoudsplan in de weg. Het verkrijgen van de benodigde informatie voor een meerjarenonderhoudsplan vraagt in dit geval dus om een extra inspanning van de bouwkundig modelleur. Het aanbrengen van bijvoorbeeld een eenvoudige goot kan in de voorontwerpfase voldoende informatie opleveren voor de vooruitblik op het meerjarenonderhoudsplan. De gootlengte blijkt belangrijke informatie. De mate van detailniveau is dus relatief groot, maar het

Figuur 11. Rendering zorggebouw De Boterbloem. 32 •

experiment laat zien dat gootbeugels als object kunnen worden uitgeschakeld. Toch is deze oplossing van beperkte meerwaarde. Een bouwinformatiemodel moet ontwerpiteraties ondersteunen. Het handmatig toevoegen van de informatie biedt daarom geen werkbare oplossing. Met hetzelfde doel zijn twee analyseexperimenten uitgevoerd waarbij er op basis van BIM-objecten is gevarieerd met de materialen en de indeling van een gevelkozijn. In Archicad worden kozijnen gemodelleerd met de kozijnen-module. Deze module beschikt over de mogelijkheden om naast het kozijn ook rollagen, raamdorpelstenen, vensterbanken en ventilatieroosters op te nemen in een BIMobject. Deze werkwijze maakt het mogelijk kozijnen eenvoudig en snel te modelleren. Ook Revit ondersteunt het modelleren kozijnen uitgebreid, zij volgens een andere structuur. Met een analyse-experiment van een Revit raamkozijn is kennis opgedaan over alternatieve BIM-objecten voor raamkozijnen op basis waarvan meer informatie kan worden uitgewisseld. Het analyse-experiment maakt duidelijk dat het kozijnoppervlak, relevante informatie voor onderhoud, niet direct aan het 3D informatiebronmodel kan worden onttrokken. De rollagen en dorpels worden meegenomen. Hiervoor is een tussenbewerking nodig of moet de software-applicaties voor meerjarenonderhoudsplanning in staat worden om het kozijnoppervlak te berekenen vanuit de kozijnafmetingen.


• 33

Met het softwarepakket Artra voor meerjarenonderhoudsplanning is een experiment van informatie-uitwisseling en -herstructurering uitgevoerd. De informatiestructuur van het 3D informatiebronmodel is omgezet naar de informatiestructuur van een meerjarenonderhoudsplan. Daarmee zijn ontwerpexperimenten uitgevoerd, waarbij varianten in materiaal (kunststof, hout, aluminium) voor een raamkozijn zijn toegevoegd en een extra raamkozijn aan het bouwinformatiemodel van het zorggebouw. De experimenten laten zien dat het mogelijk is om materiaaleigenschappen via het IFCformaat aan het 3D informatiebronmodel te onttrekken. Het exporteren van informatie uit Solibri naar MS-Excel verloopt ook zonder problemen. Nabewerking van informatie is noodzakelijk omdat de opbouw van het 3D informatiebronmodel in 3D-BIM-objecten niet aansluit bij de schematische opbouw van een meerjarenonderhoudsplan.

Dat bestaat uit een onderhoudsplanning voor bouwelementgroepen. Het samenstellen van kozijngroepen op basis van oriëntatie is hier een voorbeeld van. Het nabewerken van de informatie kan door informatie te herschikken in Excel. Dit is een extra processtap waarbij het 3D informatiebronmodel niet meer fungeert als informatiedrager. De informatie moet worden bewerkt op basis met discipline specifieke kennis. Naast deze experimenten is een aanvullend experiment gedaan gericht op de beheerfase. Dit analyse-experiment beoogde informatie te onttrekken aan het 3D informatiebronmodel. Informatie waarbij de relatie tussen de gebruiksruimte, (plaatsbepaling binnen het 3D informatiebronmodel) en informatie uit de omliggende BIM-objecten in stand blijft zodat dit de basis kan vormen voor een mutatieplan.

‘Nabewerking van informatie is noodzakelijk omdat de opbouw van het 3D informatiebronmodel in 3D-BIM-objecten niet aansluit bij de schematische opbouw van een meerjarenonderhoudsplan.’

5. Inzichten uit de ontwerpexperimenten over informatie-uitwisseling met BIM Studenten, onderzoekers en bedrijven hebben in de vijf ontwerpexperimenten op allerlei manieren getest welke vormen van informatie-uitwisseling mogelijk zijn om het ontwerpproces zo volledig mogelijk te ondersteunen vanuit een bouwinformatiemodel. Dit gaf veel inzicht in de structuur van een bouwinformatiemodel en de vormen van informatie en bewerkingen die daarmee gemaakt worden. In de volgende paragraaf worden deze inzichten gepresenteerd. De behandeling en uitwisseling van informatie is voor verschillende fasen van het ontwerpproces beproefd en leidt tot inzichten over wijziging van fasering. Zoals verwacht is meer interactie nodig tussen ontwerpende disciplines in een vroegtijdig stadium van het proces. Het modelleren start vaak met het bouwkundig 3D informatiebronmodel. Voor een goede informatie-uitwisseling die bijdraagt aan andere disciplines in het ontwerpproces, is de passende opbouw van het bouwkundig model cruciaal. Vervolgens worden de inzichten voor de ontwerpfase van constructie en het ontwerpen met componenten besproken. Daarna worden de inzichten gepresenteerd voor het ontwerpen voor een goede energieprestatie en tot slot de inzichten voor het ontwerpproces waarin de verbinding met de fase van beheer en onderhoud wordt gelegd.

Structuur bouwinformatiemodel en informatie-uitwisseling Een bouwinformatiemodel is set van (meestal vijf) verschillende 3D informatiebronmodellen. In figuur 12 is dit verbeeld met de centrale groene bol, met de donkergroene bollen er in). 34 •

Het bouwkundige 3D informatiebronmodel vormt vaak de start van het ontwerpproces met modellering en is in de ontwerpexperimenten meestal ook als uitgangspunt genomen. Voor elke ontwerpstap is bewerking nodig van informatie, berekening van informatie en wijziging van informatie. In de ontwerpexperimenten is het uitgangspunt van open data-uitwisseling via de IFC-standaard beproefd. In figuur 12 is dit de route via de oranje driehoek. De extracten van informatie zijn in tussenstappen getest in model checkers (meestal met het softwarepakket Solibri) op de juistheid, volledigheid en betrouwbaarheid van gegevens. De IFC-modellen zijn waar nodig handmatig bewerkt, verrijkt met een externe informatiebron of gewijzigd om na te gaan welke bewerkingen mogelijk zijn in andere modelleer software of discipline software. Informatie van ontwerpwijzigingen is na bewerking of berekening ook weer teruggevoerd in het bouwinformatiemodel. Daarmee zijn de gebruikelijke iteraties van een normaal ontwerpproces zo goed mogelijk gesimuleerd. Er is veel tijd besteed aan het oplossen van ontelbare kleine en grote problemen die te maken hebben met de kwaliteit en betrouwbaarheid van informatie na overdracht tussen 3D informatiebrondmodellen • 35

voordat ze naar een -voor de andere discipline bruikbaar- IFC-model geëxporteerd kunnen worden. Deze informatie die wel volgens de principes van open data-uitwisseling benut kan worden, behoeft in de model checker (meestal Solibri) analyse en controle voordat bewerking naar een bouwinformatie product mogelijk is. De analyse in model checkers heeft in de experimenten geleid tot vele vormen

en extracties of export naar andere bestandsformaten (IFC, Excel of anders). De vijf ontwerpexperimenten vormen daarmee veelomvattende deelonderzoeken die in wezen elk een reeks van analyse-, berekenings- en ontwerpexperimenten zijn. Zoals het goed onderzoek betaamt is veel misgegaan, voordat het uiteindelijk lukte om de gewenste ontwerpstappen te kunnen zetten. Overdracht van informatie tussen 3D informatiebronmodellen en uit het bouwinformatiemodel naar andere berekeningsof bewerkingssoftware blijkt vaak om iets ogenschijnlijk kleins mis te gaan: een instelling in het pakket of de keuze van een naam of code. De mislukte bewerkingen hebben minstens zoveel inzicht opgeleverd als de succesvolle bewerkingen voor de uitdaging van volwaardig ontwerpen met bouwinformatiemodellering.

Legenda Bouwinformatiemodel.

Exterme data toegevoegd aan, het 3D informatiebronmodel, een bewerking gebasseerd op het IFC-dataformaat of een bewerking op een ander dataformaat. Brondata in andere dataformaten dan het IFC-dataformaat.


Vergelijking van brondata op basis van het IFC-dataformaat (clash-detectie).

Twee routes van informatie-uitwisseling die in de huidige praktijk bestaan moesten ook in de ontwerpexperimenten bewandeld worden. De route via het open dataformaat IFC (via de grijze driehoek in figuur 12) is niet altijd begaanbaar. Analyse en structureren van gegevens uit een 3D informatiebronmodel is vaak nodig,

Bewerking van brondata op basis van broninformatie. Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat. Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, op basis van het IFC-dataformaat.

Aggregatiemodel, archiefmodel voor een faseovergang in het ontwerpproces.

Digitaal bouwinformatie dossier DBD Bouw informatie producten

3D informatie bronmodellen

Bron info

Bron Data

Bron Data


3D-IBM


3D-IBM

Bron info

B

3D-IBM

3D-IBM

3D-IBM

E

W

C

Bron Data

Legenda Bouwinformatiemodel. Externe data toegevoegd aan, het 3D informatiebronmodel, een bewerking gebasseerd op het IFC-dataformaat of een bewerking op een andere dataformaat.

Data

Data

Data

Brondata in andere dataformaten dan het IFC-dataformaat. Brondata in het IFC-dataformaat. Vergelijking van brondata op basis van het IFC-dataformaat (clash-detectie).

Figuur 12. Twee manieren voor effectieve informatie-uitwisseling in ontwerpproces met BIM.

van bewerking, verrijking en wijziging van het achterliggende 3D informatiebronmodel voordat de informatie-uitwisseling succesvol verliep. Het heeft inzichtelijk gemaakt hoe deze bewerkingsstappen van informatie en vormen van informatie onderscheiden moeten worden. Naast het beoordelen van de mogelijkheden voor informatie-uitwisseling is in de ontwerpexperimenten gekeken naar de rollen van ontwerpers en modelleurs in het proces van ontwerp en realisatie van gebouwen. Afspraken tussen modelleurs en andere ontwerpers blijken onmisbaar om een wederzijdse bruikbaarheid van informatie voor software.

Schakelen tussen bouwkundig ontwerp, constructie en componenten In het ontwerpproces is nauwe samenwerking nodig tussen de ontwerpende disciplines. In de kern van het ontwerpproces is traditioneel de samenwerking tussen de bouwkundige vormgeving en het constructief ontwerp. Een ontwerpproces verloopt iteratief, waarbij de bouwkundige vormgeving en constructievarianten onderling vergeleken en wederzijds aangepast moeten worden. De architect en de bouwkundig modelleur moeten informatie kunnen uitwisselen met de (hoofd) constructeur en de constructie modelleur. Elk werkt uiteindelijk de eigen bijdrage uit in een 3D informatiebronmodel die deel uitmaken van het samengestelde bouwinformatiemodel.

De disciplines werken niet altijd met dezelfde software, hetgeen uitwisseling van informatie via IFC tot een logische keuze maakt. Analyse van het bouwkundige 3D informatiebronmodel ten behoeve van informatie die de constructie modelleur nodig heeft, zal altijd de eerste stap zijn. Ook als beide disciplines met dezelfde software werken, is dit nodig. De verschillen blijken ook groot vanwege de manier van modelleren. Ontwerpende disciplines hanteren andere methoden, omdat met andere (deel)ontwerpdoelen

‘Een ontwerpproces verloopt iteratief, waarbij de bouwkundige vormgeving en constructievarianten onderling vergeleken en wederzijds aangepast moeten worden.’

wordt gewerkt. De bouwkundige modelleert met objecten en creëert daarmee ruimtes die een functie moeten kunnen vervullen. De constructeer modelleert, denkt en rekent met een draadmodel van het bouwwerk. Langs de denkbeeldige lijnen van het draadmodel worden krachtverdelingen berekend, risico’s in kaart gebracht en ontwerpkeuzes gemaakt over constructievarianten. De basis voor een volwaardige informatieuitwisseling is in de ontwerpexperimenten gelegd als de constructeur in het bouwkundig 3D informatiebronmodel een draadmodel heeft getekend. De constructeur modelleert dus mee met de bouwkundig modelleur. Daarmee is nog geen constructief 3D informatiebronmodel gemodelleerd, maar kan het ontwerpproces worden geoptimaliseerd aan de hand van het bouwkundig model. De functie van ruimtes en de belasting van de constructie kan daarmee worden afgewogen met adequate informatieuitwisseling. Elk van de disciplines heeft zijn eigen modelleurs, maar met het simuleren van een draadmodel in het bouwkundig model kan met oog voor constructie mee ontworpen worden. De complexiteit in het ontwerpproces van constructievarianten werd in de ontwerpexperimenten vergroot door de verbinding met het werktuigbouwkundig 3D informatiemodel voor de installaties. Een discipline die werkt met gebouwonderdelen die voor de belasting van de constructie (zware onderdelen zoals airco) en leidingen (clashes met dragende delen) consequenties kunnen hebben.

Bewerking van brondata op basis van broninformatie. Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat.

36 •

Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, op basis van het IFC-dataformaat. Aggregatiemodel, archiefmodel voor een faseovergang in het ontwerpproces.

• 37

De ontwerpexperimenten maken duidelijk hoe belangrijk het is dat de ontwerpende disciplines onderling weten wat het leidende ontwerpdoel of -principe is. Een bijzondere villa voor een welgesteld opdrachtgever vraagt een andere manier van modelleren en informatieuitwisseling dan het concept van de IBEX woning waar ontwerpexperimenten mee zijn uitgevoerd. IBEX volgt principes van duurzaam bouwen van een passief huis. Het is een innovatief woningproduct dat aansluit bij de behoeften van de woonconsument. Het ontwikkelen van zo’n woningconcept is kostbaar en vraagt om een bouwteam. Een bouwteam van vaste partners waarin architect, bouwer, installatie-ontwerp en leverancier afspraken hebben vastgelegd over de bouwwijze met houtskeletbouw, hoogwaardig isoleren materialen en aansluitdetails. Dat zijn onderdelen die wel nader ontworpen moeten worden, maar eigenlijk niet de aandacht in het verdere ontwerpproces met bouwinformatiemodellering vragen. Legenda Het uitwerken van productiebladen voor het

vervaardigen van houtskeletbouwelementen met behulp van 3D informatiebronmodellen een grote meerwaarde. De meerwaarde wordt alleen teruggevonden als er op eenduidige manier wordt gecommuniceerd vanaf de initiatiefase tot aan de uitvoeringsfase met de architect, installateur, aannemer en houtskeletbouwproducent. De meerwaarde van bouwmodellering gaat er in dit geval immers om een gestructureerd ontwerpproces voor opdrachtgevers mogelijk te maken met een efficiënte realisatie. Met een seriematige bouwproductie van woningen volgens zo’n concept moet de investering terugverdiend worden. De informatieuitwisseling met het bouwinformatiemodel moet in het ontwerpproces daarom een optimalisatie mogelijk maken in de aansturing van de productie van zowel de belangrijkste bouwcomponenten als de geprefabriceerde houtskeletbouwelementen. Het creëren van de verbinding tussen ontwerpsoftware en de

3D informatiebronmodel ook wel aangeduid met aspect model. De grote toegevoegde letterst staan voor het specifieke aspect. Na het aspect is de gebruikte modelleerapplicatie vermeld. Legenda B = Bouwkundig (Archicad 18). C = Constructie (VERTEX). W = Werktuigbouwkundige Installatie (Revit MEP). 3D informatiebronmodel, ook wel aangeduid met aspectmodel. Deextract grote toegevoegde letters staan voor het specifieke aspect. IFC van het 3D informatiebronmodel Na het aspect is de gebruikte modelleerapplicatie vermeld. B = Bouwkundig (Archicad 18). Bouwwerkinformatieproduct C = Constructie (VERTEX). W = Werktuigbouwkundige installatie (Revit MEP). 1 3D-bouwkundig informatiebronmodel (Archicad 18) 2 3

1

Aggregatie model

IFC extract van het 3D informatiebronmodel. 3D-houtskelet informatiebronmodel (Vertex)

Productiebladen

Bouwinformatieproduct. 3D-installatie informatiebronmodel (Revit MEP) 3D-bouwkundig informatiebronmodel (Achricad 18).

2

3D-houtskelet informatiebronmodel (Vertex).

3

3D-installatie informatiebronmodel (Revit MEP). 2 IFC Data

software die productiebladen genereert voor houtskeletbouwelementen maakt het mogelijk om snel te schakelen. De opleiding van het uitvoerende personeel dat de elementen produceert, kan op dit productiestramien worden aangepast. De ontwerpexperimenten laten zien dat het belangrijk is om softwarepakketten op elkaar af te stemmen met het oog op informatiebehoefte. Instellingen moeten zijn aangepast zodat informatie overdraagbaar is. Voor de productiebladen van houtskeletbouwelementen zijn bijvoorbeeld modelleerafspraken nodig over de opbouw van het bouwkundig 3D informatiebronmodel en het installatie 3D-infomatiebronmodel. Hiermee kan de modelleur van componenten op zijn eigen manier het ontwerp van houtskeletbouwelementen optimaliseren, inclusief uitsparingen voor leidingen. De gebruikelijke tekenconventies voor een bouwkundig modelleur sluiten vanzelfsprekend niet aan op de specifieke ontwerpprocedures van een producent van bouwcomponenten. De onderlinge optimalisatie van het gebouwontwerp moet tot stand komen in ontwerpiteraties, waarbij de informatieuitwisseling mogelijk wordt met bij voorkeur enkelvoudige model controle. Het moet duidelijk zijn met welke minimale parameters van het betreffende onderdeel van het gebouwontwerp de ontwerper van de bouwcomponenten kan werken. Modelleerafspraken maken het mogelijk om het (bouwkundig, installatie en constructie) gebouwontwerp en het ontwerp van componenten in onderlinge

3D-IBM

A 3

1


3D-IBM

B

3D-IBM

3D-IBM

3D-IBM

E

W

C

IFC Data

IFC Data

Figuur 13. Informatie-uitwisseling voor bouwcomponenten. 38 •

‘Veel ontwerpkeuzes over vormgeving en oriëntatie van ruimtes, materiaalgebruik en installatie-ontwerp hebben consequenties voor de energieprestatie.’

interactie te optimaliseren. Waar sommige producenten van bouwcomponenten alleen 2D CAD-bestanden aangeleverd willen krijgen met losse documenten waarin de eisen zijn opgenomen, wil de ander een parametrisch 3D informatiebronmodel hebben met zoveel mogelijk informatie. Veel marktpartijen die ervaring hebben met 3D informatiebronmodellen hebben hiervoor een eigen BIM-protocol ontwikkeld waarin wensen en eisen zijn opgenomen. Informatieoverdracht in open data volgens de IFC- standaard maakt het mogelijk dat producenten elk met eigen ontwerpsoftware en productiesoftware kunnen werken. Dat is in de ontwerpexperimenten gelukt met de ontwerpsoftware VERTEX en HSBCAD voor houtskeletbouwelementen. Dat is relevant voor leveranciers van bouwcomponenten die in maatwerk geprefabriceerd geleverd kunnen worden. Bijvoorbeeld op maat gemaakte kalkzandsteenblokken of geprefabriceerde betonelementen, kozijnen, staalconstructies en gevel- en dakelementen. Vaste afspraken in een vast team van partnerbedrijven maken dit makkelijker, maar als productiecapaciteit beperkt is, kan de mogelijkheid van samenwerking met diverse producenten van bouwcomponenten belangrijk zijn. Modelleerafspraken met verschillende leveranciers zijn maatwerk, omdat producten ook eigen werkwijzen hebben in het ontwerpen en produceren van bijvoorbeeld aansluitdetails.

Ontwerpen voor betere energieprestatie De maatschappelijke opgave voor de bouw wordt in belangrijke mate bepaald door de ambitie om gebouwen zeer energiezuinig te maken. Passief bouwen en 0-op de meter zijn leidende principes voor veel ontwerpprocessen. Het bouwbesluit van 2012 (met als meest recente versie 24 november 2015) schrijft voor dat elke nieuwbouwwoning in 2021 energie neutraal moet zijn. Een huzarenstukje als dat over vijf jaar over de hele linie in de bouw lukt. Het is een ontwerpopgave die maakt dat de • 39

Aggregatie model

Energie simulatie

IFC extract

Ontwerp schets

Bouwkundig objectmodel

Bouwkundig zonemodel

Energie Simulatie

PvE 3D-IBM

A 3D-IBM

B


3D-IBM

3D-IBM

3D-IBM

E

W

C

1

2 Bron Data

IFC Data

Inst. schema

Install. ontwerp

3 IDF Data

Uitgangspunt

Figuur 14. Processtappen in data-overdracht voor het maken van een energiesimulatie.

energiehuishouding van een gebouw tot de kern van het ontwerpproces wordt. Het installatie-ontwerp en bouwkundig ontwerp bevatten uiteindelijk alle benodigde gegevens voor de (wettelijk voorgeschreven) EPG-berekening die bij de vergunningaanvraag moet worden ingediend. Het benutten van informatie uit het bouwinformatiemodel geeft een bouwfysicus gedurende het ontwerpproces inzicht in de energieprestatie van het ontwerp, van VO fase tot DO of TO en realisatie. Veel ontwerpkeuzes over vormgeving en oriëntatie van ruimtes, materiaalgebruik en installatieontwerp hebben consequenties voor de energieprestatie. Gedurende het ontwerpproces is optimalisatie van het ontwerp nodig om innovatieve oplossingen te testen op hun toepasbaarheid voor een gebouw met de beste energieprestatie. Uit de ontwerpexperimenten blijkt dat het de vraag is of elke mogelijke informatieuitwisseling zinvol is. In het ontwerpproces kan teveel gevraagd worden van een modelleur

40 •

(bouwkundig, werktuigbouwkundig) en het modelleergereedschap in een softwarepakket kan beperkingen hebben. Het aanvankelijk opgestelde EPG-protocol voor het modelleren zodat de juist informatie beschikbaar is voor een EPG-berekening, bleek bij uitvoering niet nauwkeurig genoeg geformuleerd. Het eigenaarschap van en verantwoordelijkheid voor zo’n EPG-protocol tussen de ontwerpende disciplines gaat dan de dynamiek in het ontwerpproces bepalen. Het onttrekken van bruikbare informatie die zonder handmatige bewerking en herordening bruikbaar is voor een EPG-berekening blijft ook met beter modelleren en het toevoegen van gegevens lastig en te bewerkelijk. De vorm en structuur waarin de informatie over ruimtes aan een de 3D informatiebronmodel onttrokken kan worden, is niet zonder afzonderlijke berekening van ruimtes te benutten voor het berekenen van een EPG. Een cruciaal probleem. Een tussentijdse energiesimulatie lijkt als instrument voor optimalisatie van het

Bestaande stap

Nieuwe stap

Berekening

Uitgangspunt Bestaande stap Nieuwe stap Berekening Figuur 15. Schematische weergave van de optimalisatie van de energiehuishouding.

ontwerp meer potentie te hebben voor toepassing gedurende het ontwerpproces. De energiesimulatie vergt een fundamenteel andere aanpak als onderdeel van het gebruikelijke ontwerpproces, maar lijkt toch meer potentie te hebben dan de wettelijk voorgeschreven EPG. De oplossing schuilt in het tussentijds modelleren met relevante informatie die ruimtes in zones aangeven voor de energiesimulatie. Vervolgens moeten waarden toegekend worden aan die zones waar de bouwfysicus mee kan rekenen. De bouwkundig modelleur modelleert het 3D informatiebronmodel met objecten die ruimtes creëren. Het werktuigbouwkundig 3D informatiebronmodel voegt daar de installatie aan toe. In de model checker kunnen beide modellen geanalyseerd worden en clash control uitgevoerd worden. Het is niet mogelijk om de binnenmaten van ruimtes uit de informatie te genereren. Deze vormen de zones waar de bouwfysicus mee rekent. Voor gebruik van de software voor energiesimulatie is een schematisering nodig van ruimtes in

zones, die met de bruikbare informatie uit het bouwinformatiemodel gecombineerd kan worden. Samenwerking tussen bouwkundig modelleur, installateur en bouwfysicus is nodig. Maar als het ontwerpdoel is om energiezuinig te bouwen, dan lijkt dat een logische investering. In de fasering van het ontwerpproces wordt normaliter van grofmazig naar fijnmazig gewerkt (bijvoorbeeld van LOD 100 naar LOD 300), maar voor een energiesimulatie is ook in de DO of zelfs TO fase hernieuwde schematisering van het ontwerp nodig. Zo kan de energiesimulatie in alle fases van het ontwerpproces benut worden voor systematisch ontwerpen voor een optimalisatie van de energiehuishouding (zie figuur 15). Deze werkwijze introduceert een zekere eenvoud in het slotstuk van het ontwerpproces. Een verfrissende laatste heroverweging van energiehuishouding als deel van het ontwerpproces lijkt ook niet onlogisch. Voor softwareontwikkelaars ligt hier nog een opgave. De bouwfysicus heeft geen

• 41

in de gangbare softwarepakketten voor bouwinformatiemodellering om op basis van objecten de totaalwaarden van ruimtes als zones te bepalen. Het is wel mogelijk om met model checker Solibri een beperkt aantal geometrische gegevens te controleren die de bouwfysicus nodig heeft, maar eenvoudige grootheden als totale lengte en totale hoogte van een gebouw niet. Ook een ingewikkelder gegevens als luchtdichtheid kan niet ontleend, noch handmatig toegevoegd worden aan een model.

Ontwerpen voor optimale gebouwprestatie voor de eindgebruiker In het ontwerpproces zijn opdrachtgever, ontwerpers en bouwers direct betrokken, maar is de eindgebruiker vaak niet in beeld. De ontwerpers en bouwers verdwijnen van het toneel als het gebouw is opgeleverd. Het is een uitdaging om de gebruiker centraal te houden gedurende het ontwerpproces. Voor de gebruiker telt uiteindelijk de prestatie die een gebouw levert: hoe fijn het is om er te wonen of te werken. En wat kost het om dat zo te houden. In een benadering waarin de total cost of ownership wordt berekend, komt de gebruiksfase in beeld gedurende het ontwerpproces. Dat kan ook door in het ontwerpproces de verbinding te leggen met het opstellen van het meerjarenonderhoudsplan. De gebouwprestatie op peil houden, gebeurt met beheer en onderhoud en aanpassingen aan de veranderende behoeften en wensen van de gebruiker. Het ontwerpen met bouwinformatiemodellering maakt het mogelijk om ook informatie uit te wisselen met software waarmee een meerjarenonderhoudsplan wordt opgesteld. Als deze verbinding gedurende het ontwerpproces mogelijk is, dan ontstaat een manier om de gebouwprestatie tot het brandpunt van het ontwerpproces maken. De ontwerpexperimenten laten zien dat het mogelijk is om informatie uit te wisselen tussen een bouwinformatiemodel en de software waarmee een meerjarenonderhoudsplan wordt 42 •

opgesteld. Een 3D informatiebronmodel dat ten grondslag ligt aan de onderhoudsplanning en wordt gebruikt voor het beheer van een gebouw moet minutieus worden opgebouwd. Bij tussentijdse wijzigingen aan het gebouw, al dan niet in relatie tot (groot) onderhoud, moeten mutaties opgenomen kunnen worden. Daarmee is informatieoverdracht mogelijk om een meerjarenonderhoudsplan te genereren. Het is bijvoorbeeld aan te bevelen om materialen afzonderlijk en waarheidsgetrouw te modelleren waardoor de te onttrekken informatie betrouwbaar wordt. Default-informatie in BIM-objecten en installatie-objecten zoals closetpotten met een van de praktijk afwijkende uitloop geven veel verwarring. Hiermee zal de juistheid van de overige informatie ook in twijfel worden getrokken. Handmatige controle en omzetting is dan het terugvalscenario. In het ontwerpproces in de voorontwerp (VO) fase en definitief ontwerp (DO) is de informatieoverdracht vanuit een bouwinformatiemodel naar software voor meerjarenonderhoudsplanning te bewerkelijk voor een efficiënte bijdrage aan ontwerpkeuzes. Het is belangrijk om gevelonderdelen zoals goten en kozijnen precies te kunnen berekenen, voor een zinvolle doorrekening van beheer en onderhoud. In de ontwerpexperimenten is het gelukt om in IFC gegevens uit een bouwkundig 3D informatiebronmodel te halen, maar er gaat veel mis in maatvoering vanwege grenzen van de bounding box zoals Solibri die zichtbaar maakt. Het modelleren van een bouwkundig 3D informatiebronmodel met meer precieze grenzen van componenten die voor het meerjarenonderhoudsplan relevant zijn (zoals kozijnen met of zonder rollaag) kost erg veel extra tijd en is dus niet efficiënt. Verbeteringen in de ontwerpsoftware zal in dit opzicht meer mogelijk maken. De praktische oplossingen voor gericht ontwerpen op beheer en onderhoud en TCO doorrekening is om een deskundige mee te laten ontwerpen in het modelleren van een bouwkundig 3D informatiebronmodel. Of zelf laten schematiseren van VO en zelfs DO om opnieuw naar optimalisatie voor een meerjarenonderhoudsplanning.

6. Ontwerpen voor innovatie met bouwinformatiemodellering Bouwinformatiemodellering kan een belangrijke bijdrage leveren aan innovaties in de bouw. In een uitgebreide reeks analyses en ontwerpexperimenten zijn verschillende bewerkingen met bouwinformatiemodellering beproefd. Het ging hierbij om alle denkbare bewerkingen die inzicht geven in vormen van informatieuitwisseling waarmee ontwerpende disciplines een gebouwontwerp kunnen optimaliseren. De ontwerpexperimenten laten zien wat er nodig is voor een effectieve en efficiënte informatieuitwisseling die ruimte biedt voor het toepassen van innovaties in het ontwerpproces. Drie factoren verdienen de aandacht voor een nieuwe praktijk: • De structuur van het bouwinformatiemodel en van processen van informatie-uitwisseling. • De verschillen in werkwijzen tussen disciplines en hun rol in het ontwerpproces vragen om afspraken over bruikbaarheid van informatie. • De informatiebehoefte in de fases van het ontwerpproces en realisatie van een gebouw vragen om een scherp gedefinieerd doel van het ontwerpproces.

Structuur Volwaardig ontwerpen en realiseren met bouwinformatiemodellering vraagt om een goede structurering en afbakening van informatie, informatiestromen en modellen. Er is niet één bouwinformatiemodel waarin op enig moment alle informatie voor iedereen leesbaar en bruikbaar bij elkaar is. Een bouwinformatiemodel is een set van 3D informatiebronmodellen die verbonden is met achterliggende gegevensbronnen en bibliotheken. In figuur 16 zijn de vijf aspectmodellen weergegeven die de belangrijkste 3D informatiebronmodellen

vormen in een bouwinformatiemodel. Deze 3D informatiebronmodellen zijn niet altijd in een softwarepakket gemodelleerd. Elke partij kan in de praktijk eigen voorkeuren hebben voor een pakket en disciplines werken met verschillende pakketten.

‘Een bouwinformatiemodel is een set van 3D informatiebronmodellen die verbonden is met achterliggende gegevensbronnen en bibliotheken.’

• 43

Gegevens in bestanden waarin deze 3D informatiebronmodellen vervat zijn, krijgen pas betekenis als informatie in een context staat. Gebruikers van bouwinformatie werken elk in hun eigen context in de rol die ze vervullen in het ontwerpproces. De uitwisselbaarheid van informatie is juist daarom zo belangrijk, omdat elke ontwerpende discipline vanuit de eigen expertise en met eigen verantwoordelijkheid moet kunnen bijdragen aan het geheel.

Legenda

via de lijn van de oranje vijfhoek). Dit wordt gedaan in onderlinge interactie door discipline modelleurs, soms gecoördineerd door een BIM manager. Ten behoeve van ontwerpstappen wordt informatie overgenomen van het ene 3D informatiebronmodel naar het andere (in figuur 16 langs de lijn van de zwarte vijfhoek, niet altijd in IFC-formaat). Deze informatieuitwisseling wordt in de ideale situatie mogelijk gemaakt door een datamanager.

Bouwinformatiemodel (domein bouwwerk ontwerp-manager). 3D informatiebronmodel, ook wel aangeduid met aspectmodel. De grote toegevoegde letter staat voor het specifieke aspect (domein modelleur en projectleider). A = Architectuur. B = Bouwkundig. C = Contstructie. E = Electrotechniek. W = Werktuigbouwkundige installatie. Externe data, door een discipline toegevoegd aan het eigen 3D informatiebronmodel of toegevoegd tijdens de eigen bewerking. Brondata in het IFC-dataformaat.

Uit de ontwerpexperimenten blijkt dat er veel verschillende vormen van informatieuitwisseling en -bewerking plaatsvinden in ontwerpprocessen. 3D informatiebronmodellen moeten gedurende het ontwerpproces onderling vergeleken worden voor een integer bouwinformatiemodel. Deze onderlinge vergelijking wordt uitgevoerd met clash control software, meestal in IFC-formaat (in figuur 16

Bruikbaarheid

Vergelijking van brondata op basis van het IFC-dataformaat en verwerking tot discipline specifiek informatie (clash-detectie domein van de modelleur). Omzetten van bron-informatie uit andere 3D informatiebronmodellen op basis van analysesoftware tot bouwwerkdata (data-manager). Bewerking van brondata. Bouwinformatieproducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat. Digitaal Bouwinformatie dossier voor faseovergangen in het ontwerpproces.

Digitaal bouwinformatie dossier DBD

Legenda Bouw informatie producten

Bron Data

3D-IBM


3D-IBM

B

3D-IBM

3D-IBM

3D-IBM

E

W

C

Bron Data

Bouwinformatiemodellering gaat niet om de oneindige beschikbaarheid van informatie, maar om de bruikbaarheid van informatie voor het ontwerpproces. De ontwerpexperimenten laten zien hoe belangrijk analysetools in softwarepakketten zijn en hoe belangrijk de model checkers zijn. Elke uitwisseling van informatie is in Solibri geanalyseerd en gecontroleerd op juistheid en volledigheid voor de informatievrager. Verschillende werkwijzen en informatiebehoeften van disciplines leiden tot verschillende manieren van modelleren.

Voor onderlinge bruikbaarheid van informatie moet het bouwteam 3D-InformatieBronModel ook wel aangeduid met aspect model. De grote gezamenlijk BIM-protocollen opstellen. toegevoegde letter staat voor het specifieke aspect (Domein modelleur en Dit zijn maatwerkafspraken aan de hand projectleider). van de standaard BIM-protocollen over A = Architectuur gegevensuitwisseling tussen disciplines in het B = Bouwkundig bouwteam, op grond van de ontwerpwensen van C = Constructie de opdrachtgever. In de praktijk worden delen E = Electrotechniek W = Werktuigbouwkundige Installatie van het ontwerpproces nog conventioneel in 2D ontworpen en worden deelontwerpen pas later Externe data door een discipline toegevoegd aan het eigen 3D-InformatieBronModel of toegevoegd tijdens de eigen bewerking. in het bouwinformatiemodel bijeengebracht. Dit hoeft geen probleem te zijn, maar de opbouw Brondata in het IFC-dataformaat en de structuur van 3D informatiebronmodellen Vergelijking van de eigen bron-informatiemoet op basiszodanig van het IFC-dataformaat en afgesproken zijn dat het verwerking tot discipline specifiek informatie (clash-detectie domein van bruikbare informatie oplevert. Dit vraagt de Modelleur) in een bouwteam om software-specifieke Omzetten van bron-informatie uit anderemodelleerprotocollen 3D-InformatieBronModellen op voor de opbouw van de Bouwwerk Informatie Model (Domein bouwwerk ontwerp-manager)

3D informatiebronmodellen. Daarin moeten de ontwerpende disciplines afspraken vastleggen over alle modeltypen die nodig zijn. Het datamanagement kan in de praktijk als rol of taak bij een bepaalde partij belegd zijn. Er wordt soms met een datamanager gewerkt, soms vervult een projectleider of de leidende architect deze nieuwe rol. De ontwerpexperimenten laten zien dat de onderlinge uitwisselbaarheid van gegevens conform het afgesproken BIM-protocol en modelleerprotocol een gemeenschappelijke verantwoordelijkheid moet blijven. Gedurende het ontwerpproces blijft afstemming nodig voor het optimaal benutten van de 3D informatiebronmodellen, die door elk van de disciplines worden aangeleverd, bewerkt en gewijzigd. Naast gezamenlijke verantwoordelijkheid blijft er een individuele verantwoordelijkheid. Dat heeft niet alleen juridische of contractuele redenen, maar ook praktische. Elk van ontwerpende en bouwende disciplines heeft een voorkeur voor (eigen) softwarepakketten. Deze pakketten kunnen onderling nog niet altijd goed met elkaar communiceren. Een ontwerper moet verantwoordelijkheid kunnen nemen voor de juistheid, betrouwbaarheid en bruikbaarheid van gegevens die worden toegevoegd aan een bouwinformatiemodel of 3D informatiebronmodel. Een gegevensextract, bijvoorbeeld in een IFC-formaat, moet door een andere discipline in een softwarepakket naar eigen keuze kunnen worden geanalyseerd, en beoordeeld op kwaliteit en volledigheid. Daarnaast moet het mogelijk worden dit extract te bewerken. Modelleurs moeten hun softwarepakketten goed kennen ten behoeve van deze uitwisselbaarheid van informatie. Softwarepakketten moeten dit mogelijk maken en analysetools bieden.

basis van analysesoftware tot bouwwerkdata (Data-manager)

Data

Data

Bewerking van brondata BouwInformatieProducten uit bewerkingen van brondata, anders dan op basis van het IFC-dataformaat. Digitaal Bouwinformatie Dossier voor faseovergang en in het ontwerpproces

Figuur 16. Uitwisseling, analyse en bewerking van informatie in het ontwerpproces. 44 •

• 45

Ontwerpdoel De uitwisseling van correcte, betrouwbare en bruikbare informatie is de sleutel tot een succesvol ontwerpproces. Maar wat is succesvol? Als alle ontwerpstappen en voorbereidingen voor realisatie van informatie uit het bouwinformatiemodel kunnen worden voorzien? Dat lijkt een onmogelijkheid, omdat hiermee efficiency uit het oog verloren wordt. Bouwinformatiemodellering moet niet worden gezien als een instrument voor datamanagement. Een bouwinformatiemodel is geen Wikipedia voor een bouwteam. Het is een instrument voor besluitvormingsondersteuning, een decision support tool. Om bouwinformatiemodellering effectief en efficiënt te benutten, is het cruciaal dat de ontwerpopgave en het doel van het ontwerpproces scherp zijn gedefinieerd. Het maakt verschil of een bouwteam (of andere samenwerkingsvorm) aan de slag gaat met de ambitie om een kosteneffectieve realisatie op een moeilijke locatie te realiseren of een vernieuwend energieconcept wil toepassen in een gebouw. De optimalisatie-opgave in het ontwerpproces bepaalt ook welke de investering in modelleren en beschikbaarheid van informatie de grootste meerwaarde heeft. Het maakt daarvoor nogal wat uit of een constructief innovatief gebouw moet worden gerealiseerd of een gebouw dat geschikt is voor een efficiënte realisatie door optimale afstemming met het productieproces van leveranciers van prefab componenten. Het interactieve karakter van het ontwerpproces is het grootst waar de optimalisatie gezocht wordt. Daar is tegelijkertijd de bijdrage van informatie-uitwisseling en het genereren van ontwerpvarianten aan het maken van ontwerpkeuzes het grootst. Het versnellen van het genereren van ontwerpvarianten tussen verschillende disciplines vergroot het innovatieve vermogen van het ontwerpproces. Softwarepakketten

46 •

die werken met intelligente BIM-objecten hebben een grote meerwaarde voor het benutten van deze meerwaarde van bouwinformatiemodellering. Intelligente BIMobjecten bevatten veel gegevens over het object en kunnen de relatie leggen tussen de functie en de positie in het gebouw (geometrie). Daarnaast zijn de softwarepakketten in staat deze gegevens automatisch te converteren naar IFC-data. Dat maakt informatie eenvoudig uitwisselbaar voor verdere stappen in het ontwerpproces, hoewel parametrische informatie meestal nog verloren gaat. Voor de optimalisatie gericht op het ontwerpdoel is het belangrijk om vormen van informatieuitwisseling te vermijden die veel handmatige bewerkingen vergen. Dat zijn de bij uitstek de vormen van informatie-uitwisseling waar een vroegtijdige samenwerking tussen disciplines in het modelleren tot zijn recht komt, omdat het efficiënte informatie-uitwisseling mogelijk maakt in een ontwerpproces.

Een van de belangrijkste ontwerpopgaven van deze tijd is een goede energieprestatie van gebouwen. Juist voor de energiehuishouding blijkt het optimaal benutten van bouwinformatiemodellering nog lastig. Een vroegtijdige samenwerking tussen bouwfysicus (nu vaak pas laat in het proces betrokken), de bouwkundig tekenaars en modelleurs biedt kansen voor het optimaliseren van de energieprestatie van het gebouw. Het bouwkundig 3D informatiemodel kan dan zodanig worden samengesteld dat de bouwfysicus er zoveel mogelijk informatie aan kan onttrekken voor tussentijdse energiesimulatie. Een installatiezone-model voor een energiesimulatie in de VO fase van het ontwerpproces maakt het mogelijk om de

‘Een bouwinformatiemodel is geen Wikipedia voor een bouwteam.’

energieprestatie van het ontwerp te verbeteren. In de DO fase van het ontwerpproces kan een schematisch installatiezone-model in gewijzigde vorm opnieuw in de basis vormen voor de energiesimulatie van het gevorderde ontwerp. De schematisering van het ontwerp kan vaker een hulpmiddel zijn voor goede informatieuitwisseling met het bouwinformatiemodel. De constructeur ontwerpt en modelleert met een draadmodel, waar de bouwkundig modelleur en de installatie modelleur aansluiting mee kan zoeken. Deze manier van schakelen tussen detailniveau en schematisering in alle fases van het ontwerpproces maakt een goede de informatie-uitwisseling mogelijk met het bouwinformatiemodel. Daarmee kan het bouwinformatiemodel beter worden benut om ontwerpkeuzes te onderbouwen. De toekomst is aan open data-uitwisseling De bouw is volop in verandering en dat biedt kansen voor de volwaardige toepassing van bouwinformatiemodellering. Bimmen is geen werkwoord of revolutionaire nieuwe praktijk. Bouwinformatiemodellering is een onmisbaar hulpmiddel voor het ontwerp en de realisatie van een gebouw, omdat met een goede gegevensuitwisseling tussen disciplines mogelijk maakt die nodig is voor ontwerpkeuzes. Het scherp definiëren van de ontwerpopgave helpt om met een investering in bouwinformatiemodellering betere marges voor de sector te realiseren. Al was het maar door onnodige fouten en verspilling te voorkomen. Efficiënt ontwerpen en uitvoeren is belangrijker dan ooit, maar vraagt om duidelijke afspraken. Afspraken tussen ontwerpende en realiserende disciplines in de bouwketen over modelleren, informatiebehoefte en het gebruik van softwarepakketten. Maatwerkafspraken kunnen op korte termijn leiden tot effectieve en efficiënte ontwerpprocessen. De uitwisseling van informatie als open data zal als streven de meest krachtige aanjager blijven in de verdere ontwikkeling van softwarepakketten die een vernieuwende praktijk van ontwerpen en realiseren in de bouw mogelijk maken.

‘Efficiënt ontwerpen en uitvoeren is belangrijker dan ooit, maar vraagt om duidelijke afspraken.’

• 47

Met dank aan de meewerkende partners in dit project:

Alferink-Schieveen, Arcadis, Balance & Result, BIMming Business HvA, Bouwbedrijf Broekman, Bouwen.nl, CAD Service Buro, Cadac Group, Dantuma Wegkamp, De Haan Ec, Goudstikker de Vries, Grontmij, Hogeschool Zeeland, Kubus, Meijer & Joustra, Nederlandse Installatie Adviesgroep, Nieman Raadgevende ingenieurs, Oadis BIMlab, Openbaar Belang, Pionplus, Roelofs, Rollecate, Schutte Bouwbedrijf, van der Sluis, Smelt Architecten, STUMICO, Syntens, Ter Steege Bouw, Trebbe, Unica Installatie Techniek, Veccins 3d, Witteveen en Bos, Zeep Architecten en Zehnder.

Postbus 10090 8000 GB Zwolle Bezoekadres Windesheim Campus 2-6 8017 CA Zwolle

Postbus 7000 7500 KB Enschede Bezoekadres M.H. Tromplaan 28 7500 KB Enschede

www.windesheim.nl/area-development

www.techforfuture.nl

Met TechForFuture maakt Oost-Nederland haar innovatie- en groeiambities in HTSM waar 48 •

TechForFuture, een initiatief van Saxion en Windesheim

Innovaties in de bouw

Recommend Documents