Papierloos bouwen Bijlage I – Literatuuronderzoek Afstudeeronderzoek bij Hendriks Bouw en Ontwikkeling Door Ramon Bos & Jelle Verschuren
2014
Bijlage I – Literatuuronderzoek Om aan het begin van het onderzoek goed inzicht te kunnen krijgen in het onderwerp, is gebruik gemaakt van kwalitatieve onderzoeksmethoden (Lindeman, 2005). Dit literatuuronderzoek is opgedeeld in een onderzoek naar bestaande onderzoeken en artikelen en een onderzoek naar bestaande concepten die in de praktijk al zijn toegepast. Na het verkrijgen van dit inzicht zijn de mogelijke oplossingen onder elkaar gezet.
Literatuuronderzoek bestaande onderzoeken/artikelen naar “Papierloos bouwen”
Dit literatuuronderzoek bestaat uit een onderzoek naar de bestaande onderzoeken en artikelen omtrent het onderwerp “Papierloos bouwen”. Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van verschillende databanken, waaronder: Kaluga, Science Direct, Google Scholar, Academic Seach Elite, RUquest (Radboud Universiteit) en Focus (TU/Eindhoven). Uit de databanken bleek dat er nog maar weinig diepgaande onderzoeken zijn uitgevoerd over de mogelijkheden voor het werken zonder papieren bouwtekeningen op de bouwplaats. Hieronder worden de voornaamste bevindingen toegelicht.
Systeem: Hardware - Software: viewer – Software: DMS
Idealiter zou een project volledig tot in de puntjes uitgewerkt moeten zijn in een BIM-model voordat er gebouwd wordt. Aangezien dit veelal niet het geval is, moet de informatie met eventuele tekeningen op de bouwplaats up-to-date gehouden worden. Dit kan gemakkelijker wanneer dit met een systeem gebeurt, dan op papier (Ireland, 2010). Bij papier, moeten er namelijk steeds nieuwe versies geprint worden, terwijl de gegevens digitaal direct up-to-date zijn. Zo worden ook de risico’s verminderd, maar hier wordt nog veel te weinig gebruik van gemaakt (Joyce, 2013). Wanneer de systemen die al gebruikt zijn worden bekeken, bestaan deze allen uit drie basisonderdelen. Deze onderdelen zijn schematisch weergegeven in figuur 1.
Hardware
"Papierloos bouwen" Software: Document Management Systeem
Software: Viewer
Figuur 1: Onderdelen van systemen voor bouwen zonder papieren bouwtekeningen
Bij deze verdeling wordt gebruik gemaakt van hardware waar bestanden op geopend kunnen worden. Voor het openen van de bestanden is een ‘viewer’ nodig die verschillende extra functies kan hebben. Als laatste zal er een Documenten Management Systeem (DMS) nodig zijn om documenten te kunnen delen en vanuit verschillende locaties aan te kunnen. De voordelen van het digitaliseren van tekeningen of een 3D-model, is dat er tijd en kosten op het plotten van tekeningen bespaard worden die nodig zijn voor aanpassingen in de informatie en tekeningen (Laine, & Ikonen, 2011).
Tablet
Eén van de grootste oplossingen die genoemd wordt in onderzoeken, is het gebruik van tablets op de bouwplaats. Deze overstap is voor veel mensen een grote verandering. Zo is er in onderzoek van Davies & Harty (2013) een test gedaan met een beperkt aantal tablets tijdens de start van deze test. Dit aantal werd uitgebreid nadat het gebruiksgemak werd erkend.
Hardware De hardware die gebruikt wordt in deze oplossing bestaat uit de tablet. In het onderzoek van Davies et al. (2013) staat dat het gebruik van een tablet goed werkt. Er zal echter wel een schrijfpen bij de tablet aanwezig moeten zijn wanneer de gebruikers handschoenen dragen.
Software: Viewer De viewer bij een tablet kan een applicatie zijn die zorgt dat een BIM model of ander document geopend kan worden en kan worden bekeken. Hierbij kunnen er vele andere functies worden toegevoegd. Zo wordt in het onderzoek van Davies et al. (2013) een viewer gebruikt met functies om de voortgang en status van het desbetreffende bouwdeel te bekijken en bij te houden. Ook kunnen daar opmerkingen bij genoteerd worden, die eventueel gemaild kunnen worden naar de persoon waar deze opmerking betrekking op heeft. Deze viewer, Site dBase, is ontwikkeld voor het bedrijf zelf. Ook worden in het onderzoek van Coddington (2012) een aantal gebruikte applicaties genoemd. Dit zijn:
Good Reader: applicatie die pdf-bestanden kan lezen en op afstand kan synchroniseren; Sugar Sync: applicatie om bestanden te delen; Vela Systems: een applicatie waarmee een model bekeken kan worden en waarmee men snel kan markeren, zoomen en scrollen.
Verder wordt in het onderzoek van Joyce (2013) een geschikte applicatie genoemd om zonder papieren bouwtekeningen te kunnen bouwen:
Revu (Bluebeam Software): applicatie voor real-time gebruik van 3D modellen.
Seewald (2013) ziet de meerwaarde van het kunnen maken van notities met de viewer. Ook zou er een functie kunnen worden toegevoegd waarmee barcodes etc. op bouwonderdelen gelezen kunnen worden (Laine et al., 2011). De viewers kunnen zeer veel functies bevatten, maar deze moeten wel allemaal gestructureerd en gebruiksvriendelijk zijn om een toegevoegde waarde te kunnen hebben (Kim, 2012).
Software: DMS Het DMS moet bestanden kunnen delen. Deze bestanden moeten up-to-date blijven en kunnen ook up-to-date blijven door het gebruik van een Cloud of een bedrijfsserver. Doordat iedere ochtend alle gegevens kunnen worden geüpdatet op de tablets, wordt de kans op fouten door verouderde tekeningen verminderd (Coddington, 2012).
Training Uit praktisch onderzoek (Davies et al., 2013) blijkt dat een training of cursus voor het gebruik van een bepaald systeem zeer belangrijk is. Zo zouden een handleiding, training en eenop-een training zorgen voor het aanmoedigen om het systeem te gebruiken en hier de grootste voordelen uit te kunnen halen. Deze verandering op de bouwplaats heeft tijd nodig, zeker voor de oudere generatie. Ook al zijn er trainingen beschikbaar, dan zal het gebruik van tablets nog steeds een proces zijn wat langzaam moet groeien in een bedrijf. Het moet worden vergeleken met het wisselen van schrijven op papier, naar typen op de computer (Seewald, 2013).
Augmented reality
Augmented reality is principe oplossing waardoor een gebouw daadwerkelijk te zien is, wat er nog niet echt staat. Zo kan een 3D-model van een gebouw worden geprojecteerd, waardoor informatieoverdracht via papier niet meer nodig zou zijn. Dit systeem is echter nog in de test en ontwikkelingsfase. Het principe werkt, maar het wordt nog niet toegepast in de praktijk. De technologie is er nog niet ver genoeg voor ontwikkeld om snel en exact te werk te kunnen gaan, met een systeem wat rendabel is. Globale controles kunnen hiermee wel al uitgevoerd worden.
Hardware De benodigde hardware voor het gebruik van augmented reality kan volgens Berlo, Helmholt, & Hoekstra (2009) bestaan uit een laptop (of ander scherm) met camera en een sensor om de locatie en oriëntatie te bepalen. Hierdoor kan het huidige beeld gefilmd worden en de locatie en oriëntatie ten opzichte van een 3D-model daaraan gekoppeld worden. Het nieuwe beeld kan getoond worden op het laptop (of ander) scherm. De sensoren kunnen bestaan uit een iGPS systeem wat hetzelfde werkt als GPS, maar wat naast de locatie ook de oriëntatie kan meten. Verder kan het ook bestaan uit meerdere punten op de bouw die signalen uitzenden, waardoor de locatie en oriëntatie bepaald kan worden. Bij dit laatste is er volgens tests (Berlo et al., 2009) een nadeel, want er moet namelijk altijd voldoende contact zijn tussen de signalen en de ontvangers. Dit kan worden onderbroken door bepaalde onderdelen van het gebouw waarbij dit wordt toegepast.
Software: Viewer De viewer die gebruikt moet worden, zal bestaan uit een programma welke het beeld, de locatie, de oriëntatie en een 3D-model met informatie kan koppelen en over elkaar kan leggen.
Software: DMS Ook zal voor dit systeem een DMS aanwezig moeten zijn, om het 3D-model te kunnen delen. Hierdoor zal het model beschikbaar zijn voor de viewer.
Toegepast onderzoek
In enkele onderzoeken is het gebruik van een systeem toegepast, om zo zonder papieren bouwtekeningen te kunnen bouwen. Bij allen is de toepassing van het systeem met een tablet gebruikt. Dit systeem bleek ver genoeg ontwikkeld om daadwerkelijk te kunnen gebruiken. Tablets zijn ingevoerd op een bouwplaats van:
Een groot ziekenhuis in Groot Brittannië, wat is verwerkt in het onderzoek van Davies et al., (2013); Een kantoorgebouw in de Verenigde Staten, wat is verwerkt in het onderzoek van Coddington (2012); Een hoofdkantoor van een bouwbedrijf in de Verenigde Staten, wat is verwerkt in het artikel van Gilbert (2013).
Uit al deze onderzoeken blijkt dat er voordelen zijn behaald in het up-to-date houden van alle informatie op de bouwplaats, maar dat de trainingen en instructies voor de gebruikers voorzichtig gebracht moeten worden. Ook zullen deze met veel aandacht verzorgd moeten worden.
Conclusie
Uit de bestaande onderzoeken blijkt dat er voornamelijk onderzoeken zijn gedaan omtrent het gebruik van een tablet op de bouwplaats als vervanger voor de papieren bouwtekeningen. In deze onderzoeken wordt maar weinig diepgang getoond over welke functies deze tablets precies moeten en kunnen bevatten. Andere ontwikkelingen worden wel al genoemd in onderzoeken, maar hieruit blijkt dat bijvoorbeeld augmented reality nog niet wordt gebruikt om volledig te maatvoeren, doordat het systeem wat er ligt nog niet rendabel en ook nog gemakkelijk in gebruik is. Echter kan deze techniek wel al gebruikt worden om globale controles uit te voeren. Als laatste is de belangrijkste conclusie dat er in de bestaande onderzoeken vrijwel niet wordt gesproken over het aanpassen van het proces. Wanneer er een systeem wordt geïmplementeerd, zal ook het proces moeten veranderen. Als hier geen rekening mee wordt gehouden, zal het systeem niet direct volledig passen binnen de organisatie.
Literatuuronderzoek bestaande concepten “Papierloos bouwen”
Het concept van ‘papierloos bouwen’ is niet geheel nieuw. Er zijn al enkele ondernemingen bezig met het ontwikkelen en implementeren van verschillende systemen die ertoe kunnen leiden dat er gebouwd kan worden zonder papieren tekeningen. De systemen die ontwikkeld zijn zullen in dit hoofdstuk behandeld worden. Er zijn verschillende manieren van opvatting voor het bouwen zonder papieren tekeningen, aan de ene kant bijvoorbeeld het papier vervangen door een digitaal scherm (tablet) of aan de andere kant er voor zorgen dat er helemaal geen 2D tekeningen meer benodigd zijn door middel van Augmented Reality. De verschillende benaderingen staan in onderstaande deelkoppen verder uitgewerkt.
Tablets
Om de papieren 2D tekeningen te vervangen wordt er al snel aan gedacht om de 2D tekeningen op een tablet te projecteren. Op deze manier is het niet meer nodig om dikke pakken met papier te plotten en heeft de gebruiker meteen alle tekeningen bij de hand. Ook kunnen de tekeningen door middel van een Cloudservice (Dropbox en dergelijken) gesynchroniseerd blijven
en heeft de gebruiker altijd de laatste versie van de tekeningen in bezit. Voor deze manier van werken zijn er al enkele applicaties op de markt. Er zijn ook andere manieren om tablets te gebruiken als vervanging van papieren tekeningen door bijvoorbeeld het 3D BIM model in te laden.
Hardware Er zijn verschillende tablets op de markt aanwezig die gebruikt kunnen worden om zonder papieren tekeningen te bouwen. Welke merk/type tablet gebruikt wordt is geheel afhankelijk van de taak/applicatie die uitgevoerd worden met de tablet. Zo moeten tablets die door de bouwvakkers zelf gebruikt worden vaak extra duurzaam zijn. Dit betekend dat deze tablets stofen waterdicht en valbestendig moeten zijn of dat dit bereikt wordt door middel van het toepassen van een extra beschermlaag om de tablet. De standaard consumententablets (Apple, Samsung, e.d.) zijn niet geschikt voor gebruik op de bouwplaats zonder een beschermende case. Er zijn daarom verschillende cases (zoals Griffin Survivor, Otterbox Defender, e.d.) op de markt gebracht om deze tablets extra bescherming te geven. Een andere mogelijk is gebruik te maken van bedrijfsspecifieke tablets zoals de Motion F5te Tablet PC of de Panasonic Toughbook H2. Deze tablets zijn robuuster uitgevoerd dan de consumententablets. Zie tabel 1 voor een vergelijking van de verschillende beschikbare tablets die gebruikt kunnen worden op de bouwplaats.
Merk en type Apple iPad Air Samsung Tab Pro Sony Xperia Z Microsoft Surface 2 Panasonic Toughbook H2 Motion F5te Tablet PC
Besturingssysteem iOS
Prestaties
Gewicht
Valbestendig
500g
Stof- en waterdicht NEE
NEE
Prijs (vanaf) €479
Hoog
Android
Hoog
469g
NEE
NEE
€479
Android
Hoog
465g
JA
NEE
€399
Windows 8
Hoog
680g
NEE
NEE
€440
Windows 7
Hoog
1580g
JA
JA
€2700
Windows 7
Hoog
1490g
JA
JA
€1560
Tabel 1 Verschillende tablets die gebruikt kunnen worden op de bouwplaats
Software viewer Om de tablets te kunnen gebruiken zullen ze voorzien moeten worden van een applicatie die voldoet aan de vooraf gestelde eisen. Er zijn momenteel al een groot aantal applicaties beschikbaar die verschillende eigenschappen bevatten. Zo zijn er applicaties die alleen 2D tekeningen (pdf’s) kunnen openen en synchroniseren zoals PlanGrid of Redbouth. Met deze applicaties kan nog geen gebruik worden gemaakt van de informatie die opgeslagen staat in het BIM model. Om deze informatie wel te kunnen raadplegen kan er gekozen worden voor complexere applicaties zoals Autodesk BIM 360 Field of BIM+ Connect. Deze applicaties kunnen vervolgens gesynchroniseerd worden in de Cloud zodat de laatste wijzigingen in het BIM model
direct zichtbaar zijn op de tablet en dat gemaakte opmerkingen op de bouwplaats direct bekeken kunnen worden op kantoor. Dit werkt alleen nog niet op alle locaties, waardoor het systeem niet betrouwbaar is. Zie onderstaande tabel (tabel 2) voor een vergelijking van de meest gebruikte applicaties (voor de iPad) met betrekking op het onderwerp ‘Papierloos bouwen’.
Appnaam
Autodesk BIM 360 Glue Autodesk BIM 360 Field
Inladen 2D tekeningen
X
Bim+ Explorer
Inladen BIM model
Synchroniseren tekeningen/ BIM model
Informatie BIM
Opmerkingen plaatsen en synchroniseren
Lagen
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Bim+ Connect
?
X
X
X
BimX
X
X
?
X
Tekla Bimsight Note
X
Plangrid
X
? X
Feeld3D
X
X
CADFaster
X
X
X X
X
X X
X
X
X
X
Tabel 2: Matrix waarin eigenschappen van verschillende iOS app's m.b.t. 'papierloos bouwen' vergeleken zijn.
Augmented reality (AR)
Een andere oplossing is het principe van Augmented Reality (AR), wat vrij vertaald Toegevoegde Realiteit betekent. Bij dit principe wordt er door een computer elementen toegevoegd aan een beeld van de werkelijkheid. In de kan dit principe ook toegepast worden door bouwtekeningen of het BIM-model toe te voegen aan het beeld van de werkelijkheid. Op deze manier kan de gebruiker via het beeld zien hoe het gebouw er uiteindelijk uit moet gaan zien of waar er bijvoorbeeld nog een muur gebouwd moet worden. Er zijn op dit moment twee manieren om AR te gebruiken. De eerste manier is de tablet/smartphone. De camera van dit apparaat wordt gebruikt om het beeld op het scherm te projecteren, de processor voegt vervolgens de elementen toe zodat de gebruiker kan zien wat er nog gebouwd moet worden of hoe het er uiteindelijk uit moet gaan zien. In plaats van het bekijken van het model in AR via een tablet is het ook mogelijk om het beeld direct geprojecteerd te krijgen in het gezichtsveld. Dit kan gedaan worden door middel van een speciaal soort bril die het virtuele beeld projecteert op het oog. Het principe werkt op basis van de ruimte waarin de gebruiker zich bevindt en waar deze naar kijkt. Het voordeel van deze
methode ten opzichte van de tablet is dat de gebruiker zijn handen vrij heeft tijdens de projectie en er dus gemakkelijker mee kan werken. Als de Augmented Reality technologie goed werkt zou het dus mogelijk zijn om op iedere plek in een (toekomstig) gebouw te staan en te zien hoe het gebouw en uit moet komen te zien. Ook zou het mogelijk zijn om de maatvoering via deze methode te laten projecteren zodat de bouwvakker veel sneller en met minder fouten kan werken.
Conclusie
De systemen die momenteel bestaan en gebruikt worden zijn allemaal gebaseerd op de toepassing van de tablet op de bouwplaats. De systemen zijn nog niet perfect, maar zijn een goede stap in de eerste richting. Systemen die gebruik maken van Augmented Reality worden momenteel nog niet toegepast op de bouwplaats. Deze systemen zijn wel in ontwikkeling wat er uiteindelijk voor kan zorgen dat Augmented Reality in grote schaal toegepast kan worden op de bouwplaats.
Bronnenlijst Babič, N. Č., Podbreznik, P., & Rebolj, D. (2010). Integrating resource production and construction using BIM. Automation in Construction, 19(5), 539-543. Berlo, L. v., Helmholt, K., & Hoekstra, W. (2009). C2B: Augmented Reality on the construction site. 9th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality, 10, Coddington, G. (2012). ACCOMPLISHING a paperless jobsite. Environmental Design & Construction, 15(5), 48-53. Davies, R., & Harty, C. (2013). Implementing ‘Site BIM’: A case study of ICT innovation on a large hospital project. Automation in Construction, 30(0), 15-24. Fabris, P., & Editor, C. (2010, March 1). BIM for builders. Professional Builder, 30. Gilbert, R. (2013). PCL going paperless during construction at its headquarters. Retrieved 02/14, 2014, from http://www.journalofcommerce.com/article/id56180/gtcontracting Ireland, B. (2010). BIM on the job site. EC&M Electrical Construction & Maintenance, 109(11), C12C18. Joyce, E. (2013). Collaboration tools leaped in use in 2013, but it's still early for BIM mobility on jobsites. ENR: Engineering News-Record, 281(14), 22-22. Kim, B. (2012). A study on the developing method of the BIM (building information modeling) software based on cloud computing environment. 6(12), 1509. Laine, R., & Ikonen, J. (2011). A construction plan image service for smart phones. Paper presented at the Proceedings of the 12th International Conference on Computer Systems and Technologies, Vienna, Austria. 292-297.
Nawaz, S., Efstratiou, C., Mascolo, C., & Soga, K. (2012). Social sensing in the field: Challenges in detecting social interactions in construction sites. Paper presented at the Proceedings of the 1st ACM Workshop on Mobile Systems for Computational Social Science, Low Wood Bay, Lake District, UK. 28-32. Reulink, N., & Lindeman, L. (2005). Dictaat kwalitatief onderzoek Seewald, J. (2013). Tablet as building engineering tool, part 2: Designing. Engineered Systems, 30(12), 36-40. Seewald, J. (2013). The tablet's potential for engineering buildings. Engineered Systems, 30(10), 34-40. Seewald, J. (2014). Tablet as bulding engineering tool, part 3: Commissioning. Engineered Systems, 31(1), 68-72. Tang, P., Huber, D., Akinci, B., Lipman, R., & Lytle, A. (2010). Automatic reconstruction of as-built building information models from laser-scanned point clouds: A review of related techniques. Automation in Construction, 19(7), 829-843. Wang Li-jia, Zheng Rong-yue, & Jian Xiao-sheng. (2013). The application of BIM in the completion phase. Paper presented at the Digital Manufacturing and Automation (ICDMA), 2013 Fourth International Conference on, 1392-1395. Yalcinkaya, M., & Arditi, D. (2013). Building information modeling (BIM) and the construction management body of knowledge. IFIP Advances in Information and Communication Technology, 409, 619-629.
Internetbronnen: Autodesk. Autodesk BIM 360. Verkregen op 14/02, 2014, van http://www.autodesk.com/products/bim-360/overview Berlo, L. v. (2012). Augmented Reality (AR): BIM on the construction site. Verkregen op 11/02, 2014, van http://bimserver.org/2012/01/13/augmented-reality-ar-bim-on-the-constructionsite/ Bim+. Verkregen op 14/02, 2014, van https://www.bimplus.net/ Bottema, M. (2012). Tablets in de bouw breken door. Verkregen op 11/02, 2014, van http://www.overruimte.nl/2012/tablets-in-de-bouw-breken-door/ Cote, S. (2013). Exploring Augmented Reality for construction. Verkregen op 14/02, 2014, van http://communities.bentley.com/other/old_site_member_blogs/bentley_employees/b/step hanecotes_blog/archive/2013/06/12/exploring-augmented-reality-for-construction.aspx
Hampton, T. V. (2011). Tablets take off in construction. Verkregen op 14/02, 2014, van https://enr.construction.com/technology/construction_technology/2011/0912TabletsTakeOff.asp Itunes app store. Verkregen op 14/02, 2014, van https://itunes.apple.com/ Lijbers, S. Allemaal aan de tablet. Verkregen op 11/02, 2014, van http://www.bouwkennisblog.nl/allemaal-aan-de-tablet/ Motion. Motion f5te tablet pc. Verkregen op 14/02, 2014, van http://www.motioncomputing.com/us/products/rugged-tablets/f5te#prod_overview Panasonic. (2013). Toughbook H2. Verkregen op 14/02, 2014, van http://www.panasonic.com/business/toughbook/ultra-mobile-rugged-mca-toughbookh2.asp Plangrid - the construction app that works for you. Retrieved 02/14, 2014, from http://plangrid.com/ Sluis, J. (2013). EFG(oogle)H(eijmans). Verkregen op 11/02, 2014, van http://www.overruimte.nl/2013/efgoogleheijmans/ Sutton-Gee, R. (2012). How tablets will transform construction. Verkregen op 11/02, 2014, van http://techcrunch.com/2012/03/11/tablets-will-transform-construction/ The tablet debate for construction. (2013). Verkregen op 14/02, 2014, van http://www.constructech.com/news/articles/article.aspx?article_id=9664
