Verslag SE & BIM
V ERSLAG S YSTEMS E NGINEERING EN BIM Naam: Vincent Jongman Datum: 02-07-2012 Coach: Dhr. M. Mossel Saxion Hogescholen, te Enschede
Bij dit verslag hoort de Handleiding SE&BIM
INLEIDING In dit verslag wordt mijn gehele stageperiode besproken. Ik zal beschrijven wat ik gedaan heb, en wat mijn resultaten zijn. Tevens dient dit verslag als onderlegger voor de handleiding. In dit verslag zal (achtergrond) informatie worden gegeven, en de handleiding vermeld duidelijk de stappen die gezet moeten worden. De eerste hoofdstukken van dit verslag gaan over het verloop van mijn stage. In de daaropvolgende hoofdstukken duik ik dieper in de materie, en zet ik uiteen wat mijn bevindingen zijn. Dit verslag gaat over de combinatie van Systems Engineering en BIM (Building Information model) Dit zijn twee systemen die gebruikt worden om het bouwproces beter te laten verlopen. Door deze twee systemen te combineren, kan een nog beter resultaat worden verkregen, echter, tot op heden is er nog niet veel bekend over de combinatie van Systems Engineering en BIM. In dit verslag probeer ik te onderzoeken of deze twee systemen kunnen worden gecombineerd, en hoe dit wordt gedaan. Ik wens u veel plezier bij het lezen van dit verslag.
INHOUDSOPGAVE Inleiding .................................................................................................................................................................................1 Inhoudsopgave ....................................................................................................................................................................2 1. De stage BIM ....................................................................................................................................................................4 2. Het onderzoek. ...............................................................................................................................................................4 De opzet van het onderzoek .....................................................................................................................................4 3. De vraagstelling..............................................................................................................................................................5 4. Het beoogde resultaat .................................................................................................................................................6 5. Het Pilotproject ..............................................................................................................................................................7 6. Wat is BIM ........................................................................................................................................................................8 Wat betekend BIM voor projecten .........................................................................................................................9 7. Wat is Systems Engineering ................................................................................................................................... 10 Een project als een systeem ................................................................................................................................... 11 Verzameling van eisen en behoeften ................................................................................................................. 13 Hoe werkt het systeem ............................................................................................................................................ 14 Opstellen van de systeemeisen............................................................................................................................. 14 Wie bouwt het systeem ........................................................................................................................................... 15 Het systeem ontwerpen en controleren ........................................................................................................... 15 Het werk voorbereiden............................................................................................................................................ 18 Het systeem bouwen................................................................................................................................................. 18 8. Wat zijn de raakvlakken .......................................................................................................................................... 19 9. Waar liggen de meeste problemen ..................................................................................................................... 20 10. Hoe kan BIM met Systems Engineering samenwerken ........................................................................... 22 Stap 1. Een breder BIM model.......................................................................................................................... 22 Stap 2. Inventarisatie van het systeem. ........................................................................................................ 24 Stap 3. Inventarisatie van Stakeholders en Klanteisen. ......................................................................... 25 Stap 4. Het bedenken van Concepten. ........................................................................................................... 26 Stap 5. Het vertalen van Klanteisen naar Systeemeisen. ...................................................................... 27 Stap 6. Inventarisatie van de Marktpartijen. .............................................................................................. 28
Stap 7. Ontwerpen. ................................................................................................................................................ 28 Stap 8. Verifiëren en Valideren. ....................................................................................................................... 29 Stap 9. Het werk voorbereiden. ....................................................................................................................... 29 Stap 10. Het werk bouwen en beheren. ....................................................................................................... 30 11. Het Pilotproject toetsen ........................................................................................................................................ 31 Stap 1. De voorbereiding ......................................................................................................................................... 31 Stap 2. De inrichting van de workspace ............................................................................................................ 31 Stap 3. Inventarisatie van het systeem .............................................................................................................. 32 Stap 4. Inventarisatie van de stakeholders ...................................................................................................... 33 Stap 5. Inventarisatie van de klanteisen ........................................................................................................... 34 Stap 6. Het bedenken van concepten ................................................................................................................. 35 Stap 7. Het vertalen van de klanteisen in systeemeisen ............................................................................ 36 Stap 8. Inventarisatie van de marktpartijen ................................................................................................... 37 Stap 9. Ontwerpen ..................................................................................................................................................... 38 Deelconclusie ............................................................................................................................................................... 41 Conclusie............................................................................................................................................................................. 42 Afsluiting............................................................................................................................................................................. 45 Bronvermelding............................................................................................................................................................... 46
1. DE STAGE BIM Allereerst zal ik u kort toelichten wat de stage BIM precies inhoudt. BIM staat voor Building Information Model(ing). Het is een methode van samenwerking tussen verschillende partijen, binnen één integraal model, of meerdere modellen die met elkaar verbonden zijn. Binnen BIM zijn er diverse thema’s te noemen, die door de verschillende stagiairs van de BIM stage worden uitgezocht. De stagiairs lopen stage bij een bedrijf, waar een bepaald onderzoeksthema wordt onderzocht. Een van deze thema’s is Systems Engineering en BIM. Dit is het thema waar ik me deze stageperiode mee bezig zal houden. De stage bestaat uit één dag school, en vier dagen stage bij het bedrijf. Bij de lessen op school worden diverse thema’s besproken en leert men te werken met de thema’s binnen BIM. Enkele voorbeelden zijn: Installaties, Rendering, Constructie etc. In deze lessen worden colleges en gastcolleges gegeven. Naast deze lessen loopt men stage bij een bedrijf. In mijn geval is dit Saxion, en de Stichting Pioneering. Hier onderzoek ik de combinatie tussen Systems Engineering en BIM.
2. HET ONDERZOEK. Dit onderzoek gaat over de combinatie van Systems Engineering en Building Information Modeling. (BIM) Deze twee methodieken zijn bedacht om een project efficiënter te doorlopen, en betere resultaten te verkrijgen. Dit leidt uiteindelijk tot een klantgerichter product, een reducering van de risico’s en minder faalkosten. Echter, deze twee methodieken werken tot op heden niet samen in de bouwsector. Het zijn twee verschillende methoden die verschillend van elkaar werken. Dit onderzoek is erop gericht de raakvlakken tussen deze twee systemen te vinden en een samenwerking te genereren. Op deze manier worden de voordelen van beide methodieken benut, wat leidt tot een beter product en bouwproces.
DE OPZET VAN HET ONDERZOEK Het onderzoek bestaat uit de volgende onderdelen:
Onderzoek doen naar Systems Engineering en BIM. Systems Engineering en BIM combineren. De bevindingen testen in een Pilotproject. Kennis vergaren en kennis delen met diverse bedrijven binnen de Stichting Pioneering.
In dit verslag worden deze onderdelen besproken.
3. DE VRAAGSTELLING In het Plan van Aanpak heb ik een aantal vragen gesteld, waar ik antwoord op probeer te vinden tijdens mijn onderzoek. Hieronder zijn deze vragen nogmaals weergegeven. Hoofdvraag: Is het mogelijk om BIM en Systems Engineering te laten samenwerken, en hoe kan men dit bereiken. Deze vraag is zeer uitgebreid. Om meer duidelijkheid te krijgen wat deze vraag inhoud en het makkelijker te maken om de hoofdvraag te beantwoorden, worden er deelvragen bedacht. Deelvraag 1: Hoe kunnen BIM en Systems Engineering worden gecombineerd? Subdeelvraag 1: Kan de opdrachtanalyse in het model worden gestopt? Subdeelvraag 2: Kan de inventarisatie van behoeften en eisen in het model worden gestopt? Subdeelvraag 3: Kan het conceptvormingsproces in het model worden gestopt? Subdeelvraag 4: Kan de Functionele Analyse in het model worden gestopt? Subdeelvraag 5: Kan het programma van Eisen in het model worden gestopt? Subdeelvraag 6: Kunnen de verschillende marktpartijen samenwerken in het model? Subdeelvraag 7: Kunnen afwegingen en opties in het model worden gestopt? Subdeelvraag 8: Kunnen verificatieplannen in het model worden gezet? Subdeelvraag 9: Kunnen testrapporten in het model worden gezet? Deelvraag 2: Wat is ervoor nodig om BIM en Systems Engineering te laten samenwerken? Subdeelvraag 1: Wat is mogelijke sofware voor BIM? Subdeelvraag 2: Wat is de mogelijke software voor Systems Engineering? Subdeelvraag 3: Is er software aanwezig die SE en BIM kan koppelen? Subdeelvraag 4: Is de software voor iedereen aanwezig? Subdeelvraag 5: Welke gegevens vanuit een project zijn nodig voor BIM? Subdeelvraag 6: Welke gegevens vanuit een project zijn nodig voor Systems Engineering? Deelvraag 3: Hoe steekt de samenwerking in elkaar? Subdeelvraag 1: Hoe werkt BIM en in welke stadia bevind het zich? Subdeelvraag 2: Hoe werkt Systems Engineering en ik welke stadia bevind het zich? Subdeelvraag 3: Wat zijn de raakvlakken tussen SE en BIM? Deelvraag 4: Wat zijn de consequenties van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering, in zowel het positieve als het negatieve vlak? Subdeelvraag 1: Wat zijn de voordelen van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering? Subdeelvraag 2: Wat zijn de nadelen van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering? Subdeelvraag 3: Werkt de combinatie van BIM en Systems Engineering Subdeelvraag 4: Kan de combinatie van BIM en Systems Engineering in de toekomst worden gebruikt?
4. HET BEOOGDE RESULTAAT Het beoogde resultaat is een goede samenwerking tussen BIM en Systems Engineering. De twee methodieken moeten in elkaar verstrengeld raken. In de toekomst moeten BIM en Systems Engineering niet meer als losse onderdelen worden gezien, maar als één gemeenschappelijk systeem dat ervoor zorgt dat een project optimaal wordt uitgewerkt. Dit betekend: een goede samenwerking, inzicht in het product, hogere kwaliteit voor een schappelijke prijs en geringe faalkosten.
5. HET PILOTPROJECT Een van de stappen van mijn onderzoek is het testen van de resultaten en de handleiding in een pilotproject. In dit hoofdstuk wordt het Pilotproject kort besproken. Het onderzoek wordt ondersteund door middel van een bestaand project. Het project wordt gebruikt om onderzoek in te doen naar Systems Engineering, BIM en een combinatie daarvan. Het pilotproject kan worden gebruikt om het onderzoek te testen, en resultaten te verzamelen. Het resultaat kan dan worden vergeleken met het bestaande project en zo kunnen de voordelen en de nadelen van het werken met BIM en Systems Engineering worden bekeken. Het project dat ik ga gebruiken is de Begraafplaats in Hellendoorn aan de Meester Ponsteenlaan. Dit betreft een nieuw te realiseren begraafplaats, waar de volgende onderdelen worden gebouwd: 1. Een padenstructuur 2. Een ingang met parkeerplaatsen en een toegangspoort. 3. Een toiletruimte 4. Een wachtruimte 5. Een dienstgebouw. Daarnaast wordt de omgeving ingericht met groenvoorziening in de vorm van bomen en gazons. Van dit project zijn enkele tekeningen en een uitgebreid programma van Eisen beschikbaar. Dat betekend dat dit pilotproject uitermate geschikt is om, vanaf de eerste fase, het project op te zetten met Systems Engineering en BIM volgens het stappenplan. Dit stappenplan vindt u in de bijgevoegde handleiding.
6. WAT IS BIM Om BIM en Systems Engineering te combineren, moet duidelijk zijn wat beide onderwerpen inhouden. Als eerste wordt BIM besproken: BIM (Building Information Model) is een methode van samenwerking tussen verschillende partijen binnen één integraal model, of meerdere aan elkaar gelinkte modellen. Met BIM kan er zowel worden ontworpen, als worden gebouwd en onderhouden. Het model bevat de gegevens van zowel de architect, constructeur, adviseurs, installateurs en aannemers. Op deze manier zit alle informatie in één systeem verwerkt, waardoor de overdracht van gegevens beter wordt. Er treedt minder gegevens verlies op, omdat iedereen in hetzelfde, al dan niet gelinkte, model werkt. Daarbij moet er een goede samenwerking, rolverdeling en controle worden opgesteld om het model leesbaar en bruikbaar te houden. Alle partijen moeten werken volgens één (open) standaard, zodat fouten en conflicten worden vermeden. Werken met de BIM methodiek resulteert in een beter product, minder faal en transactiekosten en een betere samenwerking met de diverse partijen. Door in één model te werken kunnen fouten sneller worden ingezien en worden verbeterd. De wijzigingen worden gelijk zichtbaar voor alle partijen die in het model werken. Een ander groot voordeel is de klantgerichtheid die men verkrijgt bij het toepassen van BIM. Door een 3D model te hebben (wat één onderdeel van BIM is), waar men een rondleiding door kan geven, kan men het project inzichtelijk maken voor opdrachtgevers. Vaak zijn opdrachtgevers leken, die weinig snappen van platte tekeningen en plattegronden. Een 3D model kan inzicht geven in wat getekend is. Op deze manier zien ze hoe het, voor hen ontworpen, gebouw eruit ziet en hoe het werkt. Eventuele verbeteringen kunnen gelijk door de opdrachtgever worden gezien en verbeterd. Echter, voor elk bedrijf is BIM anders. Ieder bedrijf heeft namelijk een eigen manier van (samen) werken en ieder bedrijf tekent anders, of in een andere fase. Zo is voor de architect de beginfase belangrijk en voor een staalleverancier de eindfase belangrijker. Deze fasen hebben een totaal verschillend detailniveau. Daarbij wil elk bedrijf andere resultaten of winst uit BIM halen. Hierdoor bestaat er geen duidelijke beschrijving of antwoord op de vraag ‘’Wat is BIM’’. De bovenstaande definitie probeert toch de overkoepelende definitie weer te geven, al is dit zeer moeilijk.
WAT BETEKEND BIM VOOR PROJECTEN BIM betekend voor ieder project iets anders, dit komt omdat voor de meeste bedrijven de rolverdeling nog niet vast staat. Er zijn namelijk twee manieren om te werken met BIM: Open BIM is samenwerken op basis van ‘open’ uitwisselformaten (IFC) die geen eigendom zijn van een bepaalde softwareleverancier. Hierbij kan men modellen uitwisselen met andere partijen, die gebruik maken van een ander softwarepakket, gezien deze beter bij hun past. Nog niet alle softwarepakketen zijn geschikt voor het importeren van IFC. Vaak gaat het exporteren van data wel goed, maar op het moment van importeren gaat het verkeerd. Daarom wordt er vaak besloten om ieder partij in zijn eigen model te laten werken, waarna alle modellen in een programma als Solibri worden gezet. In Solibri kan men de modellen over elkaar heen leggen. Het programma herkent conflicten en wijzigingen, en geeft aan waar ze zitten. Vervolgens kan iedere partij zijn model individueel aanpassen in zijn eigen software aan de hand van de conflicten/wijzigingen die uit Solibri worden gehaald. Gesloten BIM is samenwerken op basis van ‘gesloten’ uitwisselformaten die wel eigendom zijn van een bepaalde softwareleverancier. Hierbij kan met in principe modellen uitwisselen met andere partijen, die gebruik maken van hetzelfde softwarepakket. Hierbij is het meest bekende voorbeeld wellicht Autodesk. Autodesk levert zogenaamde Building Design pakketten waarbij alle software uit dat pakket met elkaar kan werken en communiceren. Het voordeel hiervan is dat men bestanden direct kan verbinden. Dit zorgt ervoor dat wijzigingen worden doorgevoerd, en zichtbaar is voor alle partijen die in dat model werken. Er bestaat zo geen dubbel werk meer. Dit brengt wel gevaren met zich mee. Zo is het mogelijk dat een constructeur een dragend element aanpast, terwijl de architect dit eigenlijk niet weet of wil. Daarom moeten er duidelijke afspraken worden gemaakt over wie aanpassingen mag doen. Omdat men momenteel nog veel bezig is met het zoeken naar de juiste software en een manier van samenwerken, is het belangrijk dat de ervaring over ‘’samenwerken’’ wordt gedeeld met de rest van de “bouw wereld”, zodat iedereen er profijt van heeft. Het blijft een proces van geven en nemen.
7. WAT IS SYSTEMS ENGINEERING Systems Engineering is een hulpmiddel om een project optimaal te doorlopen Er zijn zeer veel verschillende systemen beschikbaar die werken volgens de Systems Engineering methode. Ik richt me vooral op de grote lijnen van Systems Engineering en richt me op de bouw. In dit hoofdstuk beschrijf ik wat Systems Engineering inhoudt. Ik beschrijf de verschillende fasen van het proces aan de hand van een schema dat is opgesteld door de Stichting Pioneering, afdeling Systems Engineering. (Toolkit Systems Engineering)
EEN PROJECT ALS EEN SYSTEEM Een project is een groot systeem van allemaal kleine onderdelen, die op hun beurt weer uit nog kleinere onderdelen bestaan. Alle onderdelen samen vormen het (totale) systeem, ofwel het project. Zaak is om al deze individuele onderdelen goed te laten werken, en te controleren of alle onderdelen samen (het systeem) ook goed werkt. De eerste fase in het SE proces is het analyseren van het systeem. Men moet goed kijken naar de opdracht, en zichzelf de vraag stellen wat er opgelost moet worden. Al die ‘’problemen’’ moeten uiteen worden gezet. Ook moet men kijken welke problemen moeten worden opgelost. Relaties tussen de onderdelen moeten worden gevonden en worden beschreven. Wanneer al deze facetten zichtbaar zijn heeft men een duidelijk beeld van hoe het systeem in elkaar zit. Een duidelijk beeld hiervan zorgt ervoor dat men de grenzen duidelijk heeft, en het project kan ontleden. Ook heeft men een goed overzicht welke onderdelen met elkaar samenwerken en welke niet. Een project wordt volgens de Systems Engineering methode opgezet in een objectenboom, zie de onderstaande figuur.
Deze objectenboom heeft als kenmerk dat het steeds breder wordt, naarmate men verder naar beneden werkt. Men gaat steeds gedetailleerder werken. Deze verdiepingsslagen komen overeen met de verschillende fasen in het bouwproces. Je hebt de SO, VO, DO, Werkvoorbereiding etc. Wanneer we deze fasen in het bovenstaande figuur zetten, zien we het volgende ontstaan:
Naast de klassieke fasen bestaat er momenteel ook een LOD fasering (Level of Development) Deze LOD fasen vervangen als het ware de klassieke structuur. De LOD fasen zijn als volgt opgebouwd:
LOD 100: Massastudie De LOD 100 is de beginfase van het ontwerp. Het wordt ook wel de massastudie genoemd. In het traditionele proces was dit het structuurontwerp plus enkele aspecten van het Voorlopig ontwerp, Uit de massastudie kunnen volumes en oppervlakten worden gehaald. Daarnaast geeft het een globaal overzicht van de ruimten in een gebouw. LOD 200: Functioneel Ontwerp. In deze fase worden de wanden getekend, eventueel voorzien van kozijnen. De ruimten worden duidelijker. Uit de LOD200 kunnen oppervlakten, volumes en ruimte-indelingen worden gehaald. Daarnaast geeft het een overzicht van de kozijnen en de constructie. LOD 300: Materiaal specifiek. In deze fase worden materialen aan de onderdelen gehangen. De wanden, vloeren en daken krijgen een opbouw en de kozijnen een materiaalaanduiding. Daarnaast wordt de constructie verder uitgewerkt en gaan de installaties erin. Ook worden de ruimten gevuld met enkele interieurelementen LOD 400: Uitvoering. Deze fase gaat diep in op de detaillering. Elk onderdeeltje wordt gemodelleerd of aangegeven. Tevens worden die onderdelen van een materiaalspecificatie voorzien. Details worden volledig uitgewerkt en alle problemen moeten zijn opgelost. LOD 500: As Built. In deze fase moet het model zo gevormd zijn dat het eruit alsof het virtueel is gebouwd. (As Built) De werklieden hoeven het ontwerp alleen maar na te bouwen, en kunnen constant controleren of het gebouwde voldoet aan het ‘’As Built model’’
VERZAMELING VAN EISEN EN BEHOEFTEN Vervolgens gaat men de eisen en behoeften verzamelen, die uiteindelijk leiden tot systeemvereisten die kunnen worden gebruikt om te ontwerpen. Men begint met het vertalen van de wensen en belangen van alle stakeholders in Klanteisen. Daarbij wordt er ook een inventarisatie gemaakt van de stakeholders die inbreng hebben in het project. Aan deze eisen moeten prioriteiten worden gesteld. Zo ontstaat een chronologische lijst van eisen en behoeften op volgorde van prioriteit. Dit bestand kan worden gezien als een onderdeel van het Programma van Eisen. Het is belangrijk om in het gehele stadium van het project te controleren of dit bestand nog actueel is. Nieuwe eisen en behoeften, voortvloeiend uit de voortgang van het project, kunnen ingrijpende veranderingen tot stand brengen.
HOE WERKT HET SYSTEEM Vervolgens gaat men kijken hoe het systeem moet werken. Er moeten concepten worden bedacht. Dit is een verzameling van ideeën voortvloeiend uit de eisen, behoeften en randvoorwaarden. Wanneer een concept is bedacht, moet dit worden getoetst om te kijken of het haalbaar is. Dit heet een Haalbaarheidstoets. Concepten worden aan vooraf opgestelde criteria getoetst, en kunnen zo ook met elkaar worden vergeleken. Het is zaak om steeds te controleren of het concept voldoet aan alle gestelde eisen. Dit heet Verifiëren en Valideren.
Kenmerk van deze ‘’concepten’’ is dat ze in woorden worden beschreven en niet in plaatjes. Ze moeten begrijpelijk zijn voor leken. Een concept is de beschrijving van de werking van het gebouw. Ze worden bedacht door middel van Brainstormen. De concepten worden getoetst door middel van een haalbaarheidstoets (vaak in de vorm van een Trade-off matrix of een Multiple Criteria Analyse).
OPSTELLEN VAN DE SYSTEEMEISEN Vervolgens moeten de eisen en behoeften van de belangstellenden worden vertaald naar duidelijke functionele eisen. De eerder gemaakte Klanteisenlijst wordt duidelijker gespecificeerd. Dit moet, omdat de Klanteisen vaak niet duidelijk genoeg zijn om mee te kunnen werken. Ze geven geen duidelijke informatie, en met kan lastig controleren of er uiteindelijk aan de eisen wordt voldaan. Daarom worden de klanteisen vertaald in Systeemeisen. Het kenmerk van deze systeemeisen is dat ze SMART geformuleerd. Dit betekend:
Specifiek: het is voor iedereen duidelijk wat er bedoeld wordt met een eis. Meetbaar: het is te meten of aan een eis is voldaan of niet Acceptabel: er is draagvlak voor een eis Realistisch: de eis is haalbaar. Tijdgebonden: het moet duidelijk zijn wanneer aan de eis moet worden voldaan.
Een voorbeeld van een goed geformuleerde eis is: (bron: Stichting Pioneering, Toolkit Systems Engineering) De temperatuur in de woonkamer moet van 17 graden Celsius naar 19 graden Celsius kunnen stijgen in minder dan een uur, bij een buitentemperatuur van 0 graden Celsius. Dit is beter gespecificeerd dan de eerder gestelde klanteis: De temperatuur in de woonkamer moet snel comfortabel zijn als het buiten vriest. Met deze eisen kan uiteindelijk worden ontworpen. Wanneer deze goed beschreven zijn, en voor iedereen inzichtelijk zijn, kan er in elk stadium worden gecontroleerd of het systeem aan de eisen voldoet. Wanneer dit niet zo is, kan er vroegtijdig worden ingrepen. Deze systeemeisen zijn een belangrijk onderdeel van het Programma van Eisen. Daarom moet steeds worden nagegaan of alle behoeften en eisen van de belanghebbenden zijn verwerkt en of ze nog actueel zijn
WIE BOUWT HET SYSTEEM Het systeem moet uiteindelijk gebouwd worden en hiervoor moeten externe partijen voor worden ingeschakeld. Er moet een goed en duidelijk contract worden gevormd met de verschillende marktpartijen en er moet duidelijk zijn wat er wordt gebouwd, hoe en wanneer dit gebeurd. Een goed team zorgt voor een goede uitwerking van het project. Daarom moet men een inventarisatie maken van alle partijen die meewerken aan het project, zoals: Architecten, Aannemers, Leveranciers, Adviesbureaus etc.
HET SYSTEEM ONTWERPEN EN CONTROLEREN Na een grondige controle van het Programma van Eisen en een inventarisatie van de concepten, kan men beginnen met het ontwerp. Het ontwerpen begint met een massastudie. Deze massastudie (LOD100) geeft aan hoe een ontwerp er globaal uit moet komen te zien. Het geeft een overzicht van de kubieke meters inhoud, en de vierkante meters aan oppervlak. Hier wordt een prijs aan gehangen. De massastudie geeft antwoord op de globale eisen, die bovenaan in de eisenboom staan. Verdieping en detaillering komt later in het ontwerpproces. (zie de onderstaande afbeelding)
Het ontwerpproces wordt steeds verder en gedetailleerder uitgewerkt. Men duikt dieper in de objectenboom en de eisenboom. Zo worden alle fasen doorgenomen. Steeds weer wordt er een connectie tussen de eisen en objecten gemaakt. Het Ontwerpproces werkt volgens de Systems Engineering methode, volgens een bepaald schema. (lees meer in de handleiding)
Dit schema zorgt ervoor dat men begrijpt wat het probleem is, deze helder heeft en op zo’n goed mogelijke manier ontwerpt. Daarnaast moet de oplossing worden gecontroleerd of het voldoet aan de gestelde eisen. De output, ofwel de oplossing van een bepaald onderdeel kan weer input zijn voor een ander onderdeel. Het is zaak steeds te controleren of het onderdeel voldoet aan de eisen, maar ook of het systeem in zijn geheel werkt. Een detail kan nog zo goed uitgewerkt zijn. Als het niet werkt in het gehele systeem is het nog steeds niets waard. Het is dus belangrijk om het ontwerp te verifiëren. Een goede overzichtelijke hulpmiddel is het
opstellen van Verificatieplannen. Hierin vermeld men duidelijke welke eisen er zijn (voortvloeiend uit het Programma van Eisen) en hoe dit is verwerkt in het systeem. Ook moet worden aangegeven op welke manier er kan worden gecontroleerd of er aan een bepaalde eis is voldaan. Dit kan vervolgens worden afgevinkt op de verificatie-lijst. Wanneer de hele lijst is afgevinkt, voldoet men theoretisch aan het Programma van Eisen.
HET WERK VOORBEREIDEN Het systeem is ontworpen, en moet nu worden gebouwd. Omdat het systeem zeer complex kan zijn en uit vele onderdelen kan bestaan moet het eerst goed worden voorbereid. Een goede voorbereiding kan er voor zorgen dat problemen en conflicten tijdig worden opgemerkt en worden opgelost. Dit voorkomt problemen in een later stadium, en beperkt uiteindelijk de faalkosten. Het is zaak om een verificatieplan op te stellen voor de uitvoering. Het verificatieplan van het ontwerp wordt uitgebreid, zodat men op de bouw kan gaan controleren. Verificatie kan gebeuren door middel van een meting, een calculatie of een visuele inspectie. De resultaten hiervan vormen een bewijs dat er aan een eis is voldaan of niet. (zie de volgende afbeelding) Wanneer de verificatieplannen zijn opgesteld, kunnen de uitvoeringtekeningen worden gemaakt. Het is zaak deze tekeningen steeds te controleren en te verifiëren, zodat conflicten en problemen zoveel mogelijk worden beperkt. Voorbeeld van een verificatieplan
HET SYSTEEM BOUWEN Uiteindelijk kan het systeem worden gebouwd. Dit moet volgens het Programma van Eisen en het model (As-Built model). Steeds moet worden gecontroleerd en worden bewezen dat een eis correct is uitgevoerd. Deze bewijzen kunnen worden verzameld in een rapport, zodat voor de opdrachtgever inzichtelijk is dat er aan een eis is voldaan. Het rapport dient dus als bewijsmateriaal. Pas als alles akkoord is, kan het gebouw worden opgeleverd. Het gebouw kan daarna in gebruik worden genomen. Tijdens de ingebruikname kan er worden gevalideerd. Er wordt gecontroleerd of het gebouwde aan het As Built model en de verwachtingen voldoet. Dit gaat meestal d.m.v. evaluaties en interviews onder de gebruikers. Wanneer een gebouw is gebouwd moet het op een gegeven moment worden onderhouden. Dit gebeurt wanneer het systeem of een onderdeel daarvan niet meer naar behoren werkt. In de Systems Engineering wordt al heel vroeg gekeken naar het Beheer en Onderhoud van een gebouw. Men wil de kosten van Beheer en Onderhoud inzichtelijk maken, zodat men een beeld heeft van de kosten van het gebouw in de toekomst. (Life Cycle Cost) Wanneer een gebouw aan het einde van zijn levensduur is, en onderhoud geen zin meer heeft of te duur wordt, kan het worden gesloopt. Er wordt dan ruimte gemaakt voor een nieuw project. Er wordt dan weer vanaf het begin begonnen, de vicieuze cirkel van het bouwen.
8. WAT ZIJN DE RAAKVLAKKEN Bij BIM is het zaak dat er een goede samenwerking, rolverdeling en controle is. Door allemaal op dezelfde manier te werken, op een chronologische wijze, kan een beter resultaat worden geleverd. Systems Engineering heeft een methode waarbij er op deze manier kan worden gewerkt. Er wordt volgens een bepaald stappenplan gewerkt, waar controle en samenwerking een grote rol spelen. Systems Engineering kan het positieve effect van BIM versterken. In het BIM systeem kan een stappenplan worden gemaakt volgens de Systems Engineering Methode. Dit stappenplan kan in de softwareprogramma’s worden verwerkt, en worden gerangschikt in een duidelijk structuur die voor alle partijen inzichtelijk is. BIM richt zich voornamelijk op het model, dat in het tekenprogramma wordt opgezet. Maar eigenlijk begint het proces van het realiseren van een bouwwerk al veel eerder, namelijk bij de projectanalyse en de inventarisatie van eisen en behoeften. Deze inventarisatie is een belangrijk document voor het controleren van het project in het gehele stadium. Dus BIM moet niet beginnen bij het 3D model, maar het moet beginnen waar Systems Engineering ook begint, namelijk bij de opdrachtanalyse. Hiervoor zal een methode moeten worden gezocht. Daarnaast kan BIM ook goed gebruikt worden om verschillende concepten of keuzen uit te zetten in het model. Deze verschillende keuzen kunnen, binnen het BIM model, worden gecontroleerd op haalbaarheid, zodat een verantwoorde keuze wordt gemaakt die het beste voor het project is, zowel in de begin van de gebruiksfase als in een later stadium, waar onderhoud een rol speelt. Kosten kunnen nog meer worden beperkt en men kan tot een nog beter resultaat komen.
Systems Engineering (eisen en objectenboom)
BIM (het 3D tekenmodel)
9. WAAR LIGGEN DE MEESTE PROBLEMEN Ik loop stage op Saxion, en werk samen met de Stichting Pioneering, waar dit onderzoek onderdeel van is. Het Pilotproject dat eerder is beschreven is reeds uitgevoerd, echter zonder het gebruik van BIM. Alleen Systems Engineering was er van toepassing. Bij de uitwerking van het project zijn er een aantal problemen opgedoken, die met BIM misschien kunnen worden opgelost. Men maakte binnen het Pilotproject gebruik van Systems Engineering, en wilden dus een compleet eisenpakket maken. Dit heeft men gedaan, maar men heeft ondervonden dat er op een gegeven moment een ontzettend groot eisenpakket is, waar geen overzicht meer is. Men werkte namelijk met Excel, en iedereen had een andere (niet-actuele) versie, wat samenwerking moeilijk maakt. Hierdoor ontstaan er fouten en problemen. Men ziet graag een beter en georganiseerder systeem ontstaan. Hierbij kan Systems Engineering en BIM helpen. Systems Engineering zorgt voor een goede opbouw van de eisenboom. BIM zorgt ervoor dat alle informatie in één database zit, en dat wijzigingen gelijk worden doorgevoerd naar alle partijen. Met het programma Relatics kunnen de eisen worden ingevoerd. Relatics zorgt voor een grote database waar de informatie in opgeslagen is. De database van Relatics, inclusief alle onderdelen (dus ook de 3D tekeningen en documenten die daarbij horen) vormen de BIM database. Alle informatie is gestructureerd en bij elkaar geordend.
Daarnaast wil men beter de varianten kunnen uitzetten en toetsen. Zo kan er worden getoetst welke variant het beste is, zonder gelijk de eerste de beste te kiezen. Op deze manier kan er een betere kwaliteit worden verkregen. Men ziet graag een goede toetsing van verschillende varianten, die ook aan de eisen voldoen. In Relatics kunnen de varianten naast elkaar worden uitgezet, en d.m.v. een MCA-matrix (Multiple Criteria Analyse) worden getoetst. Het 3D tekenen, dat bij BIM erg belangrijk is, kan worden gebruikt om de varianten in plaatjes uit te werken, en d.m.v. clashcontroles te controleren of het ontwerp goed is. Daarnaast kan het worden getest aan de eisen, en vervolgens in Relatics worden getoetst aan Beoordelingscriteria. Verder wil men het eisenpakket en het getekende 3D model met elkaar gaan verbinden. Er moet een link worden gelegd, zodat de eisen beschikbaar zijn in het 3D tekenmodel. Daarnaast moeten de eisen kunnen worden ‘’afgevinkt’’, wanneer er aan wordt voldaan. Het leggen van de link is een van de lastigste onderdelen. Er is nog geen echte koppeling tussen de Relatics Database en de 3D tekensoftware. Wel zijn er een tweetal bedrijven hiermee bezig. Daarnaast heb ik zelf het een en ander onderzocht. Meer hierover vind u in de handleiding.
10. HOE KAN BIM MET SYSTEMS ENGINEERING SAMENWERKEN Het combineren van Systems Engineering en BIM gaat aan de hand van een aantal stappen, die hieronder worden besproken. Er wordt stap voor stap aangegeven wat er wordt gedaan en hoe men dit kan doen. Deze stappen worden in de handleiding nader besproken, en van handige instructies en tips voorzien.
STAP 1. EEN BREDER BIM MODEL. De combinatie begint met het inzien dat het huidige BIM informatiemodel veel te klein is. Je ziet dat men veelal pas met BIM begint bij het ontwerpen en tekenen van het systeem. Maar een project begint al in een veel eerder stadium. De methodiek van Systems Engineering begint wel bij ‘’het begin’’. Het begint bij het definiëren van het systeem. (zie figuur)
Begin Systems Engineering
Begin BIM
Zoals te zien in dit bovenstaande figuur worden er heel wat fasen overgeslagen voordat BIM begint. Daarom zou BIM juist moeten beginnen bij het begin, bij ‘’Het systeem definiëren’’ Systems Engineering en BIM maken dan een gelijke start.
Dit wordt bereikt door een breder informatiemodel op te stellen, waar het 3D tekenmodel (die tegenwoordig als ‘’het BIM’’ wordt gezien) slechts een onderdeel van is. Dit wordt mogelijk gemaakt met het SE programma; Relatics.
Wat is Relatics Relatics is een programma dat kan worden gebruikt bij Systems Engineering. Het is een online dienst waar meerdere gebruikers in kunnen loggen en kunnen meewerken aan het programma. Het is een systeem waar informatie in kan worden vastgelegd, en Break Down Structures mee kunnen worden gemaakt. Er is snel en eenvoudig toegang tot de informatie. Het systeem is te vergelijken met het Office programma Excel. Hier kunnen systeembomen, planningen en informatielijsten mee worden gemaakt. Dit kan binnen het systeem van Relatics ook. Het voordeel van Relatics is dat de informatie slechts één keer hoeft te worden ingevoerd en vervolgens gelijk wordt doorgevoerd en wordt doorgerekend. Met het gebruik van Relatics heeft men de informatie in één systeem staan, en deze is ook voor iedereen inzichtelijk. Zo ziet men waar, welke informatie vandaan komt, en door wie het is ingevoerd. Daarnaast kan men duidelijk maken wat een systeem of een opdracht inhoud, door Break Down Structures te maken, en systeembomen te ontwikkelen. Daarnaast kunnen de eisen en behoeften worden ingevoerd, en eenvoudig worden gecontroleerd en afgevinkt. Ook kan in het systeem documenten worden gestopt, zoals het BIM 3D teken-model. Deze is zo toegankelijk voor de personen die het bestand nodig hebben. In het 3D tekenmodel kan een link worden gelegd met de Relatics bibliotheek. Zodat de eisen altijd (ook tijdens het tekenen) beschikbaar zijn.
STAP 2. INVENTARISATIE VAN HET SYSTEEM. Een belangrijk onderdeel van Systems Engineering is het definiëren van het systeem. Dit doet men door een project op te delen in onderdelen, en die onderdelen weer op te delen in subonderdelen en nog kleinere elementen (objecten, componenten en elementen). Dit kan op elk gewenst detailniveau worden uitgevoerd. Door een project op te delen in onderdelen kunnen er makkelijker oplossingen worden bedacht, omdat men niet meer kijkt naar een ingewikkeld ‘’geheel’’, maar naar een kleiner en makkelijker oplosbaar deeltje. Alle oplossingen van alle onderdelen vormen samen de oplossing voor het project. (het geheel is de som der delen) Relatics maakt gebruik van een objectenboom. Dit is een iteratieve rangschikking van objecten.
Alle objecten kunnen worden ingevoerd in Relatics. Later (in de teken/ontwerpfase) kan er een link worden gelegd naar een object, eis, werkzaamheid, persoon, functie of concept. Daarom is het van belang de objectenboom goed in te delen (lees meer in de handleiding) Een IFC bestand werkt ook met een objectenboom. Je tekent immers verschillende onderdelen die samen een geheel vormen. (object/sub-object) De objecten die in een IFC bestand zitten kun je dus linken met de objecten die in de Relatics Bibliotheek zitten. Deze koppeling wordt in de handleiding verder besproken.
STAP 3. INVENTARISATIE VAN STAKEHOLDERS EN KLANTEISEN. De volgende stap is een inventarisatie van de stakeholders met hun belangen (Klanteisen) Ten eerste de stakeholderanalyse. Om aan alle wensen van de belanghebbenden te voldoen moet men duidelijk maken wie er allemaal belang hebben bij een project. Er moet een inventarisatie worden gemaakt van personen. Dit heet een stakeholder analyse. Een stakeholder analyse kan bestaan uit de opdrachtgever(s), de omwonenden, de gemeente en overige overheidsinstanties, nutbedrijven etc. Zij hebben allemaal inbreng in een project. Hun inbreng wordt een klanteis genoemd. Een klanteis is een, nog niet gespecificeerde, eis die aangeeft wat het systeem volgens hen moet doen. Door de eisen een prioriteit te geven, heeft men een chronologisch overzicht. De klanteisen worden in een later stadium vertaald in systeemeisen.
In Relatics kunnen de stakeholders worden ingevoerd en ingedeeld in groepen (organisaties) Zo kan er een groep buurtbewoners zijn, een groep gemeente, opdrachtgever(s) etc. Aan die personen kunnen klanteisen worden gekoppeld. De klanteisen worden in een eisenboom opgenomen (op precies dezelfde manier als de objectenboom) De klanteisen kunnen worden gegroepeerd door ze in te delen in functies en aspecten. (lees meer in de handleiding)
STAP 4. HET BEDENKEN VAN CONCEPTEN. Vanuit de klanteisen kunnen concepten worden bedacht. Concepten zijn beschrijvingen van een bepaald onderdeel van het project. In deze beschrijving wordt omschreven waar een onderdeel aan moet voldoen om het te laten werken. Het kenmerk van concepten is dat ze in woorden worden beschreven en niet in plaatjes. Ze moeten begrijpelijk zijn voor leken. Het is dus zaak ze op te stellen in duidelijke technische taal. Concepten worden bedacht door te Brainstormen. Men gaat nadenken over de manier waarop een systeem moet werken. De verschillende concepten worden getoetst door een haalbaarheidstoets in de vorm van een Trade-off Matrix of een Multiple Criteria Analyse. Hierbij worden verschillende criteria uiteengezet, en worden de criteria per concept becijferd. Het concept dat het beste uit de toets komt wordt uiteindelijk gekozen. Normaal gebeurt deze toets ‘’in het hoofd’’. Door het inzichtelijk te maken, kan later eenvoudig worden ingezien waarom iets is gekozen. De toets kan opnieuw worden gedaan wanneer blijkt dat een bepaald concept niet werkt. De overige concepten blijven bewaard, evenals de haalbaarheidstoets. In een later stadium kan daar weer gebruik van worden gemaakt. In Relatics kan Brainstormen en een Multiple Criteria Analyse uitvoeren. De bedachte concepten kunnen in een later stadium visueel worden gemaakt in een 3D tekenprogramma.
STAP 5. HET VERTALEN VAN KLANTEISEN NAAR SYSTEEMEISEN. De bestaande klanteisen moeten worden vertaald naar goed geformuleerde systeemeisen. Dit heet Functioneel Specificeren. Een klanteis wordt hierbij bewerkt tot een systeemeis, die duidelijke, meetbare informatie bevat. Met deze eisen kan men uiteindelijk ontwerpen. Deze systeemeisen hebben het kenmerk dat ze SMART zijn opgesteld:
Specifiek: het is voor iedereen duidelijk wat er bedoeld wordt met een eis. Meetbaar: het is te meten of aan een eis is voldaan of niet Acceptabel: er is draagvlak voor een eis Realistisch: de eis is haalbaar. Tijdgebonden: het moet duidelijk zijn wanneer aan de eis moet worden voldaan.
VOORBEELD: De temperatuur in de woonkamer moet van 17 graden Celsius naar 19 graden Celsius kunnen stijgen in minder dan een uur, bij een buitentemperatuur van 0 graden Celsius Met de systeemeisen kunnen oplossingen worden bedacht op bepaalde problemen. De oplossingen moeten bij de verificatiefase ook getoetst kunnen worden. Door een systeemeis goed op te stellen kan dit ook worden gedaan. Een SMART opgestelde eis maakt verificatie mogelijk. In Relatics kunnen de systeemeisen worden ingevuld, en worden gelinkt aan klanteisen, personen, functies, aspecten en objecten. Daarnaast kan er worden verwezen naar het brondocument of contract van de eis. De systeemeisen worden vervolgens gebruikt om oplossingen te bedenken per onderdeel/object. Voor het bedenken van oplossingen kan wederom een Brainstormsessie met haalbaarheidstoets worden gebruikt.
STAP 6. INVENTARISATIE VAN DE MARKTPARTIJEN. Naast stakeholders zijn er marktpartijen die helpen het project te verwezenlijken. Dit zijn bijvoorbeeld architecten, adviesbureaus, aannemers, leveranciers etc. Deze moeten worden geïnventariseerd, zodat aan die personen verantwoordelijkheden en taken kunnen worden gehangen. Op deze manier kan men zien wie verantwoordelijk is en wordt de ‘’schuld’’ niet naar partijen doorgeschoven, zoals momenteel gebruikelijk is. In Relatics worden de marktpartijen op dezelfde manier ingevoerd als de stakeholders. De partijen kunnen eventueel weer worden ingedeeld in groepen. (organisaties) Aan de partijen kunnen weer eisen, objecten, taken, risico’s en beheersmaatregelen worden gekoppeld.
STAP 7. ONTWERPEN. In deze stap begint pas het daadwerkelijke tekenen. Dit is de stap waar het 3D tekenmodel een grote rol gaat spelen. In deze stap raken BIM en Systems Engineering elkaar het meest. Men gaat de systeemeisen vertalen in ontwerpen. Deze worden getekend in een 3D tekenprogramma, waaruit platte tekeningen kunnen worden gegenereerd. De verschillende ontwerpen worden getoetst door middel van de eerder besproken haalbaarheidstoets. Het tekenen gaat in het 3D tekenprogramma, zoals Revit, Allplan of Tekla. Het is de bedoeling dat er, vanuit de systeemeisen, een 3D model wordt gemaakt, waaruit tekeningen, lijsten en overzichten kunnen worden gegenereerd. Door meerdere 3D modellen te maken en deze te toetsen, door middel van een haalbaarheidstoets, kan het beste ontwerp worden gekozen. De haalbaarheidstoets vindt plaats in Relatics. Daar kunnen criteria-eisen worden opgesteld en door informatie naar Relatics te uploaden (zoals afbeeldingen, lijsten etc.) kunnen de verschillende ontwerpen worden getoetst. Op dit moment moet de Relatics bibliotheek worden gekoppeld met het softwareprogramma. Men wil namelijk niet moeten zoeken in een grote database, maar wil de informatie per object gelijk beschikbaar hebben. Dit kan door de objecten in de Relatics Bibliotheek te koppelen met de getekende objecten in het 3D tekenmodel. De objecten in Relatics bevatten alle informatie, zoals de bijbehorende eisen, verantwoordelijke personen, activiteiten, werkpakketten etc.
STAP 8. VERIFIËREN EN VALIDEREN. Verifiëren en Valideren zijn erg belangrijk in het Systems Engineering Proces. Ook is dit van grote waarde voor het BIM proces. Als eerste zal worden beschreven wat deze twee processen in houden.
Verifiëren Verificatie is controleren of iets juist is gebouwd, dus volgens de gestelde eisen, randvoorwaarden en regels. Het is een proces dat continue, na afronding van elk onderdeel, moet worden uitgevoerd. Men moet namelijk weten of iets juist is gedaan. Fouten worden door Verificatie snel opgespoord, en er kan dan meteen een oplossing voor de fout worden bedacht.
Validatie Validatie is controleren of het juiste is gebouwd. Dus, is gebouwd wat men heeft gevraagd. Dit proces werkt nauw samen met Verificatie. Validatie is het belangrijkste bij de ingebruikname van het project. Bij de ‘’ingebruikname’’ wordt gekeken of het gebouw voldoet aan de verwachtingen. Dit gebeurt vaak d.m.v. evaluaties en interviews onder de gebruikers van het gebouw. Het Verificatieproces kan worden beheerd met Relatics. Per eis kan er een verificatiemethode worden gekozen, en kan worden afgevinkt of er aan een bepaalde eis is voldaan. De opdrachtgever keurt uiteindelijk het volledig getekende en gecontroleerde (As-built, zoals gebouwd) model goed. Wanneer men precies volgens dit goedgekeurde ‘’As Built’’ model bouwt, is het theoretisch goed gebouwd. Echter, er moet nog wel worden gecontroleerd of het gebouw aan de verwachtingen voldoet.
STAP 9. HET WERK VOORBEREIDEN. De volgende stap in het Systems Engineeringproces is het voorbereiden van het werk. In deze fase wordt het ontwerp (het getekende ‘’As Built’’ 3D model) gecontroleerd d.m.v. verificatieplannen voor de uitvoering. De verificatieplannen voor het ontwerp worden aangevuld met nieuwe verificatiemogelijkheden. Eventuele on-opgespoorde fouten kunnen door middel van Clash-controles worden opgespoord. Doordat alle onderdelen in het BIM model staan (het is namelijk ‘’As-built’’ getekend) kunnen alle onderdelen ook worden getest op fouten en conflicten. Theoretisch zouden alle problemen en fouten eruit kunnen worden gehaald. De verificatieplannen worden als volgt gemaakt. De eisen, die zijn opgesteld, moeten in het 3D model en op het werk (op de bouw) kunnen worden gecontroleerd, d.m.v. metingen, calculaties, visuele inspecties etc. Deze handelingen worden in afvinklijsten gezet, zodat men eenvoudig kan afvinken wanneer er aan een eis wordt voldaan. Daarnaast worden er Clashcontroles uitgevoerd om te kijken of de verschillende objecten samen geen conflicten vormen
STAP 10. HET WERK BOUWEN EN BEHEREN. Wanneer het bouwwerk wordt gebouwd, moet er iemand zijn die erop toeziet dat dit volgens het As-built model wordt gebouwd. Er moeten telkens verificatiemomenten worden ingevoerd. Het beste is om dit na afronding van een bepaald onderdeel te doen. Het betreffende onderdeel wordt afgevinkt op de verificatielijst. Wanneer men de lijst afwerkt, zal het gebouw op den duur aan alle eisen voldoen. Het gebouw voldoet dan aan het ‘’As-built model’’, en theoretisch aan de gestelde eisen van de opdrachtgever. De afgevinkte verificatieplan kan dienen als contract dat laat zien dat het werk naar behoren is uitgevoerd. Wanneer het gebouw is afgerond en het verificatieplan is afgevinkt is het van belang het hele werk te Valideren. Is het gevraagde ook daadwerkelijk gebouwd en voldoet het aan alle verwachtingen. Tijdens de ingebruikname worden evaluaties en interviews onder de gebruikers genomen. En aan de hand daarvan wordt gekeken wat beter kan. Deze informatie dient weer als kennis voor een volgend project. Ook moet het gebouw worden beheerd. Hierin speelt RGVO en BIM een belangrijke rol. Als het goed is, is er al vroegtijdig begonnen met het ontwerpen van onderhoudsscenario’s. Deze gaan gelden wanneer het gebouw moet worden onderhouden. Dit onderdeel wordt echter niet besproken in dit verslag.
11. HET PILOTPROJECT TOETSEN De volgende stap is het toetsen van een deel van de handleiding aan de hand van het pilotproject. Op deze manier kan worden bekeken of de handleiding werkt, en waar nog problemen of aanvullingen gewenst zijn. Het pilotproject wordt getoetst aan de hand van het stappenplan in de handleiding. Per stap geef ik weer wat ik doe, en wat het resultaat van de handeling is. Ik maak gebruik van het softwareprogramma Relatics en Revit. Ik ga de eerder gestelde problemen proberen op te lossen. Deze problemen waren:
Het eisenpakket in een systeem zetten, zodat alles duidelijk, inzichtelijk en geordend is. Varianten uiteenzetten, en toetsen. Het 3D tekenmodel koppelen aan de informatiedatabase (Relatics)
Deze problemen ga ik proberen op te lossen en te toetsen. Daarvoor maak ik gebruik van het stappenplan (de Handleiding) Ik ga de stappen 1 t/m 9 uitwerken, omdat deze punten de voorgaande problemen omvatten. Ik ga slechts een deel van het pilotproject testen, omdat het gehele project te omvangrijk zou zijn, en een kleiner gedeelte de problemen beter zichtbaar maakt.
STAP 1. DE VOORBEREIDING Het project begint met het maken van afspraken tussen de verschillende partijen. Men moet weten dat er met BIM en Systems Engineering wordt gewerkt, en dat er een andere manier van werken en samenwerken gewenst is. Daarnaast moet worden vastgesteld met welke softwarepakketten er wordt gewerkt. Er moet worden gekeken of deze pakketten informatie kunnen uitwisselen d.m.v. van IFC of een andere importeer-functie. In dit geval wordt er gewerkt met het softwarepakket Relatics en Autodesk Revit. Er kan natuurlijk ook worden gewerkt met andere softwarepakketten, zoals Allplan, Tekla etc.
STAP 2. DE INRICHTING VAN DE WORKSPACE De tweede stap is het inrichten van de workspace. In de werkplek bevinden zich de volgende ruimtes. 1. Algemene Projectruimte. 2. Brainstormruimte. 3. Ruimte voor het uitvoeren van MCA-matrices. 4. Een discussieforum (dit template zal niet gebruikt worden in deze toets)
STAP 3. INVENTARISATIE VAN HET SYSTEEM De volgende stap is het inventariseren van het systeem, dus een objectenboom maken. Dit geschied door het project op te delen in kleine onderdelen, en deze weer op te delen in subonderdelen etc. Hoe gedetailleerd men deze objectenboom gaat uitwerken, ligt aan de fase (LOD fase) waarin men zit. Zo bestaat een LOD100 fase alleen uit massa’s en eventueel ruimtes. De LOD 200 wordt al gedetailleerder met wanden vloeren en openingen. De objectenboom wordt per LOD fase dus verder uitgewerkt. Bij deze toetsing zal ik een objectenboom in de LOD100 fase uitwerken. Als voorbeeld wordt het sanitair gebouw op de begraafplaats genomen. Dit sanitair gebouw bestaat uit het sanitair gebouw met een informatievoorziening en daar aangesloten de hoofdentree en het hekwerk. Bij de hoofdentree zijn parkeerplaatsen bestemd. De hoofdonderdelen (objecten) zijn dus al bekend:
Sanitair gebouw met informatievoorziening o Sanitair ruimte o Informatievoorziening Hoofdentree o Toegangshek o Omheining o Parkeerplaatsen
Dit zijn de hoofdonderdelen. Deze onderdelen bestaan natuurlijk nog uit veel meer onderdelen. Ik werk de objectenboom uit voor de onderdelen die ik nodig heb, en die in deze fase (LOD100 fase) voorkomen. Ik zorg ervoor dat ik de objecten die ik nu in de objectenboom stop, ook de objecten zijn die ik straks ga tekenen. Zo kan het getekende worden verbonden met de objectenboom. De objecten in de objectenboom worden weer verbonden met de eisen. Hieronder is een afbeelding te zien van de objectenboom in Relatics:
STAP 4. INVENTARISATIE VAN DE STAKEHOLDERS De volgende stap is de inventarisatie van de stakeholders. Dit proces is lastig na te bootsen, omdat deze toets wordt gehouden zonder dat er stakeholders meedoen. Toch worden er, op basis van de eisen een aantal stakeholders genoemd. Er zijn een aantal stakeholders in dit project:
Opdrachtgever: Gemeente Hellendoorn Gemeentelijke wetgeving Algemene Wetgeving (Bouwbesluit etc.) Gebruikers
STAP 5. INVENTARISATIE VAN DE KLANTEISEN De volgende stap is de inventarisatie van alle klanteisen. De klanteisen worden naar voren gebracht door de stakeholders. Allemaal hebben ze inbreng in het project. Het is zaak al deze eisen vast te leggen. Sommige eisen zijn beter gespecificeerd dan andere, toch worden alle eisen van de stakeholders klanteisen genoemd. Ook de eisen die al duidelijker gespecificeerd zijn. Al deze eisen worden later opnieuw doorgenomen en vertaald in systeemeisen, waarmee men kan gaan ontwerpen. De eisen worden in Relatics ingevoerd, en gekoppeld aan de verantwoordelijke personen of organisaties (stakeholders) Daarnaast worden ze ingedeeld in functies en aspecten, zodat ze worden geordend op soort en overeenkomst. In een later stadium kunnen de klanteisen op basis van functie en aspect worden gesorteerd. Dit is handig bij de vertaling van de klanteisen in systeemeisen. De klanteisen kunnen makkelijker worden gecombineerd tot één duidelijke systeemeis.
STAP 6. HET BEDENKEN VAN CONCEPTEN De volgende stap is het bedenken van concepten. Er worden, aan de hand van het gevraagde en de eisen, een aantal mogelijkheden bedacht, die zullen worden getoetst d.m.v. een haalbaarheidstoets, ofwel een MCA Matrix. Het bedenken van concepten en het toetsen ervan geschied in de Relatics werkplaats. Er worden nog geen tekeningen gemaakt. Het is zaak de concepten in woorden te beschrijven. Het sanitair-gebouw uit het pilotproject zal wederom worden gebruikt. Het sanitair-gebouw dient te bestaan uit een sanitair-voorziening voor Valide en Mindervalide mensen. Daarnaast dient er een centrale meterkastruimte aanwezig te zijn. Verder dient de informatievoorziening en de toegangspoort te worden gecombineerd met het sanitair-gebouw. Het eerste concept bestaat uit twee afzonderlijke gebouwtjes, met daartussen een poort. In het ene gebouw bevindt zich de sanitair-voorziening, en in het andere gebouw de informatievoorziening. De twee functies zijn gescheiden van elkaar, en markeren de ingang als een belangrijk punt. Het tweede concept is één gebouw waar zowel de informatievoorziening, als de sanitairvoorziening is opgenomen. Eén gebouw is goedkoper als twee gebouwen en de toegankelijkheid is beter, doordat alles in één gebouw zit. Deze twee concepten worden van elkaar afgewogen in een MCA Matrix. (zie de onderstaande afbeelding) Kosten Toegankelijkheid Uitstraling Bouwtijd
Concept 1. 1 1 2 1
Concept 2. 2 2 1 2
Noot: De beste keuze krijgt de meeste punten.
Hieruit blijkt dat concept 2. Het beste scoort op basis van de criteria. Dit concept kan nu verder worden uitgewerkt.
STAP 7. HET VERTALEN VAN DE KLANTEISEN IN SYSTEEMEISEN De volgende stap is het vertalen van de Klanteisen in goede systeemeisen. Zoals de handleiding heeft beschreven, moeten deze SMART geformuleerd worden. Met de systeemeisen kan worden ontworpen en het ontwerp kan ook worden gecontroleerd aan de systeemeisen. Het is zaak deze goed te vertalen. De klanteisen zijn ingedeeld in functies en aspecten. Daarnaast staan ze in een eisenboom, waar de samenhang tussen de eisen kan worden afgelezen (denk hierbij aan onderliggende eisen) Door deze handige indeling kunnen de klanteisen met overeenkomsten worden opgespoord, en op deze manier worden vertaald in één duidelijk gespecificeerde systeemeis. Het kan dus voorkomen dat meerdere klanteisen binnen één systeemeis vallen. In Relatics kan worden aangegeven welke klanteisen onderdeel zijn van een bepaalde systeemeis. Zoals eerder vermeld moeten de systeemeisen SMART worden geformuleerd. Dit zorgt ervoor dat een eis duidelijk is, en dat verificatie mogelijk is. De SMART geformuleerde eis moet aan de volgende voorwaarden voldoen:
Specifiek: het is voor iedereen duidelijk wat er bedoeld wordt met een eis. Meetbaar: het is te meten of aan een eis is voldaan of niet. Acceptabel: er is draagvlak voor een eis. Realistisch: de eis is haalbaar. Tijdgebonden: het moet duidelijk zijn wanneer aan de eis moet worden voldaan.
Voorbeeld: Klanteis: Het toegangshek dient voldoende breedte te hebben voor gelijktijdige doorgang van een lijkwagen met dragers ernaast. Systeemeis: Het toegangsgek dient een breedte te hebben van 1.00 meter voor een lijkwagen, vermeerder met 1.00 meter aan beide zijden, voor de dragers. Wat neer komt op een totale breedte van 3.00 meter.
STAP 8. INVENTARISATIE VAN DE MARKTPARTIJEN De volgende stap is de inventarisatie van de marktpartijen. Deze stap wordt overgeslagen, aangezien er bij deze toetsing geen marktpartijen zijn, en deze stap (nog) geen belang heeft voor dit onderzoek. Pas wanneer er daadwerkelijk gebouwd gaat worden, zal deze stap belangrijker zijn.
STAP 9. ONTWERPEN Bij deze stap begint het daadwerkelijke tekenen. De concepten die eerder zijn bedacht worden wederom getoetst aan beoordelingscriteria en gecontroleerd of het voldoet aan de eisen. De concepten waren: Het eerste concept bestaat uit twee afzonderlijke gebouwtjes, met daartussen een poort. In het ene gebouw bevindt zich de sanitair-voorziening, en in het andere gebouw de informatievoorziening. De twee functies zijn gescheiden van elkaar, en markeren de ingang als een belangrijk punt. Het tweede concept is één gebouw waar zowel de informatievoorziening, als de sanitairvoorziening is opgenomen. Eén gebouw is goedkoper als twee gebouwen en de toegankelijkheid is beter, doordat alles in één gebouw zit. Uit de toets is gebleken dat het tweede concept het beste is. Binnen dit concept kunnen weer meerdere varianten worden uitgedacht. Deze varianten worden uitgetekend in het 3D tekenprogramma om het concept visueel te maken. Ik heb de volgende varianten bedacht: 1. Gebouw met daarin de informatievoorziening, met aansluiting op de toiletten die vanuit de informatievoorziening bereikbaar zijn. Aan het gebouw zit de toegangspoort. Aan de andere zijde van de toegangspoort is de columbariumwand gesitueerd.
Dit gebouw heeft slechts een toegang, en is qua omvang kleiner dan die tweede variant. De meterkast is vanaf de begraafplaats bereikbaar. Achter het gebouw kunnen graven worden geplaatst. 2. Een gebouw met daarin de informatievoorziening en de toiletten. De toiletten zijn van buiten bereikbaar, en vanaf een andere deur is de informatievoorziening bereikbaar.
Dit gebouw is groter dan de vorige. Het heeft een voorruimte voor de toiletten, en een aparte informatievoorziening. Het gebouw is ruimer, maar scheidt het sanitair van de informatievoorziening. De meterkast ligt aan de achterkant, met daar ook plaats voor graven.
Deze varianten kan men toetsen aan de eisen en ook weer aan beoordelingscriteria. Allereerst de toetsing aan de criteria, dit geschied wederom d.m.v. een Multiple Criteria Analyse. Kosten Toegankelijkheid Uitstraling Bouwtijd
Concept 1. 2 1 1 2
Concept 2. 1 2 2 1
Uit deze toetsing blijkt dat beide varianten evenveel scoren. Maar men besluit extra nadruk te leggen op de bouwkosten. Dan zal Concept 1. worden gekozen Verder wordt er getoetst aan de eisen. Hiervoor worden de eisen aan de getekende objecten gekoppeld. Als voorbeeld worden de eisen aan de toegangspoort en de columbariumwand genomen. Wanneer men op het object van de columbariumwand klikt, kan men de URL naar dat object in de Relatics-bibliotheek invoeren. Dit is in de onderstaande afbeelding gedaan.
Door vervolgens op deze link te klikken, opent het detailscherm van dat object zich in Relatics, en worden alle eisen die bij dat object horen zichtbaar.
Deze eisen kunnen nu worden getoetst en wanneer er aan wordt voldaan kan er een vinkje worden gezet in Revit, en Relatics.
DEELCONCLUSIE Uit deze toetsing kan ik concluderen dat de stappen in de handleiding eenvoudig gevolgd kunnen worden. Echter, bij grotere projecten zal er meer bij komen kijken, vooral in de organisatie en het samenwerken met meerdere partijen in één systeem. Pas wanneer er meerdere partijen zijn, en een echt project (die ook gebouwd zal worden) is, kan deze handleiding goed worden getest. Dit zou een goed vervolgonderzoek kunnen zijn voor een student die met dit onderwerp verder gaat. De eerste stappen zijn gezet, maar er is meer verdieping en onderzoek gewenst.
CONCLUSIE In dit onderzoek heb ik de basis gelegd voor de koppeling tussen Systems Engineering en BIM. Ik heb onderzocht wat beide systemen inhouden, en aangeven waar de mogelijke koppeling zit tussen deze twee systemen. Deze koppeling heb ik globaal uitgewerkt. Er is een soort stappenplan ontstaan die aangeeft hoe een project moet verlopen, volgens de Systems Engineering methode en met gebruik van BIM. Ook heb ik aangegeven met welke software dit (o.a.) mogelijk is, en heb ik de koppeling besproken. Natuurlijk zijn er nog vele onderdelen die verder kunnen worden uitgezocht. Zo kan men naar een nog betere koppeling tussen Relatics en de 3D tekenprogramma’s zoeken. Ook kan er dieper worden ingegaan op een juiste object-eisen relatie, en de wijze waarop men een goede eisenanalyse maakt, en deze ook goed vertaald naar systeemeisen. Verder kan er worden gekeken hoe het samenwerkingsproces verloopt binnen een grote database, want in de theorie werkt dit wel, maar het moet in de praktijk blijken of dit stappenplan ook daadwerkelijk werkt. Dit zal moeten worden getoetst. Ik heb antwoord gekregen op mijn vragen die ik heb gesteld. De antwoorden zullen nogmaals kort worden samengevat: Hoofdvraag: Is het mogelijk om BIM en Systems Engineering te laten samenwerken, en hoe kan men dit bereiken. Ja, dit is mogelijk. BIM en Systems Engineering lijken heel verschillende methodieken, maar toch hebben ze veel overeenkomsten. Ze zijn er bijvoorbeeld beiden opgericht een gestructureerd te werken, zoals het maken van een objectenboom. Daarnaast hebben de beide methodieken elkaar nodig. Het tekenwerk wat in BIM en belangrijk onderdeel is kan worden getoetst met de Verificatie en Validatieproces van Systems Engineering. Deelvraag 1: Hoe kunnen BIM en Systems Engineering worden gecombineerd? Subdeelvraag 1: Kan de opdrachtanalyse in het model worden gestopt? Ja, men kan de opdracht, ofwel het project opdelen in kleine onderdelen (objecten) Op deze manier wordt het project ontleed en in oplosbare onderdelen verdeeld. Een opdrachtanalyse houdt in: het begrijpen van het systeem. En door te ontleden begrijpt met het systeem beter. Subdeelvraag 2: Kan de inventarisatie van behoeften en eisen in het model worden gestopt? Ja, er kan een eisenboom worden gemaakt waar alle eisen gestructureerd in staan. Daarnaast kunnen relaties tussen de eisen worden gelegd en kunnen ze worden geordend in groepen. Subdeelvraag 3: Kan het conceptvormingsproces in het model worden gestopt? Ja, door concepten te bedenken en deze te toetsen aan beoordelingscriteria kunnen de beste concepten worden gekozen. In een later stadium kan het 3D tekenen helpen om de concepten visueel te maken. Vervolgens kan dit getekende model worden getoetst aan eisen, beoordelingscriteria en conflicten (clash-controle) Subdeelvraag 4: Kan de Functionele Analyse in het model worden gestopt? Dit onderdeel is in dit onderzoek niet onderzocht. Subdeelvraag 5: Kan het programma van Eisen in het model worden gestopt? Ja, zie ook subdeelvraag 2 hierboven.
Subdeelvraag 6: Kunnen de verschillende marktpartijen samenwerken in het model? Ja, er kan een inventarisatie worden gemaakt van de marktpartijen, en daar kunnen ook activiteiten, verantwoordelijkheden en andere informatie aan worden gekoppeld. Subdeelvraag 7: Kunnen afwegingen en opties in het model worden gestopt? Ja, Er kunnen varianten worden vastgelegd, en deze kunnen worden getoetst. Zie ook Subdeelvraag3. hierboven Subdeelvraag 8: Kunnen verificatieplannen in het model worden gezet? Ja, er kunnen verificatieplannen worden opgesteld, en deze kunnen worden gebruikt voor toetsing in zowel de ontwerpfase als op de bouw Subdeelvraag 9: Kunnen testrapporten in het model worden gezet? Ja, alle documenten kunnen in het BIM-model worden gestopt, ook de testrapporten. Deze rapporten kunnen weer worden gelinkt aan het desbetreffende object. Deelvraag 2: Wat is ervoor nodig om BIM en Systems Engineering te laten samenwerken? Subdeelvraag 1: Wat is mogelijke sofware voor BIM? Er is zeer veel software voor BIM. Enkele voorbeelden zijn: Revit, Allplan en Tekla Subdeelvraag 2: Wat is de mogelijke software voor Systems Engineering? Voor Systems Engineering heb ik minder software gevonden, dit zijn: Relatics en Briefbuilder. Subdeelvraag 3: Is er software aanwezig die SE en BIM kan koppelen? Ja, dit is aanwezig, maar dit ligt vooral in bedrijven die een programma hebben ontwikkeld dat gemaakt is voor dat bedrijf. Er is geen globale software beschikbaar. Subdeelvraag 4: Is de software voor iedereen aanwezig? Nee, sommige software, zoals de koppeling zoals hierboven besproken, is niet voor iedereen beschikbaar. Subdeelvraag 5: Welke gegevens vanuit een project zijn nodig voor BIM? Voor BIM zijn de eisen en voorwaarden nodig waarmee men kan ontwerpen. Daarnaast heeft men een opdrachtanalyse (objectenboom) nodig, zodat men weet wat er getekend moet worden. Daarnaast is het Verificatie en Validatieproces nodig dat voortkomt uit Systems Engineering. Subdeelvraag 6: Welke gegevens vanuit een project zijn nodig voor Systems Engineering? Dit zijn de opdracht, eisen, personen, stakeholders, marktpartijen, risico’s, activiteiten, beoordelingscriteria, het 3D tekenmodel, al het tekenwerk, en verificatiemogelijkheden. Deelvraag 3: Hoe steekt de samenwerking in elkaar? Subdeelvraag 1: Hoe werkt BIM en in welke stadia bevind het zich? BIM begint tegenwoordig pas met tekenen, maar dit is verkeerd. Het zou al moeten beginnen bij de opdrachtanalyse. Volgens dit stappenplan begint BIM daar nu ook. Subdeelvraag 2: Hoe werkt Systems Engineering en ik welke stadia bevind het zich? Systems Engineering zit tegenwoordig veel in de voorfase, maar moet ook meer in de eindfase zitten, waar controle erg belangrijk is. Subdeelvraag 3: Wat zijn de raakvlakken tussen SE en BIM? Ze hebben beide dezelfde doelen, zoals het verkrijgen van een betere kwaliteit, klantgerichtheid en samenwerking. Hun structuur heeft dezelfde eigenschappen en ze hebben elkaar nodig om goed te kunnen werken.
Deelvraag 4: Wat zijn de consequenties van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering, in zowel het positieve als het negatieve vlak? Subdeelvraag 1: Wat zijn de voordelen van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering? Een betere organisatie en structurering. Het verkrijgen van een betere kwaliteit en klantgerichtheid en de samenwerking wordt beter. Subdeelvraag 2: Wat zijn de nadelen van de samenwerking tussen BIM en Systems Engineering? De voorfase is belangrijker en daar gaat ook meer tijd in zitten. Men moet dus meer investeren in de voorfase. Daarnaast werkt de koppeling tussen de software nog niet optimaal. Subdeelvraag 3: Werkt de combinatie van BIM en Systems Engineering In dit onderzoek werkt het goed, maar het stappenplan zal in de praktijk moeten worden getest. Subdeelvraag 4: Kan de combinatie van BIM en Systems Engineering in de toekomst worden gebruikt? Ja, waarschijnlijk wordt het verloop van het project beter, is er een betere samenwerking en worden de kosten omlaag gehaald door minder fouten en snellere bouwtijd.
AFSLUITING Ik hoop dat dit verslag en deze handleiding een goede start is om BIM en Systems Engineering dichter bij elkaar te brengen, en de problemen die ontstaan bij een bouwproject te verminderen. Ik wil ik mijn dank uitspreken aan de volgende mensen die me hebben geholpen met dit project: Michel Mossel. Voor de coaching. Stichting Pioneering. Voor de begeleiding en hun inbreng uit de praktijk. Bjorn Hollegien, van Relatics. Voor het beschikbaar stellen van een uitprobeer-versie van Relatics en de hulp bij al mijn vragen. Hans Hoeber, van UT Twente. Voor het delen van zijn onderzoeksresultaten met mij. En tot slot wil ik u bedanken voor uw interesse in dit onderwerp. Met Vriendelijke groet, Vincent Jongman. Stagiair BIM Engineering. Saxion Hogescholen, te Enschede. Afdeling Ruimtelijke Ontwikkeling en Bouw.
BRONVERMELDING Internetbronnen: Website Stichting Pioneering. www.stichtingpioneering.nl Zeep Architecten en BIM www.zeeparchitecten.nl Relatics en Relatics Knowledgebase www.relatics.nl Coinsweb Systems Engineering www.coinsweb.nl De Systems Engineering Leidraad www.leidraadse.nl Rijkswaterstaat en Systems Engineering www.rijkswaterstaat.nl Incose Systems Engineering. www.incose.nl CROW www.crow.nl Bouwend Nederland, BIM. www.bouwendnederland.nl Het Nationale BIM platform www.hetnationalebimplatform.nl De RGD BIM norm www.rgd.nl De BIM specialist www.debimspecialist.nl BIM-I www.bim-i.nl Gemeente Hellendoorn, Begraafplaats Hellendoorn. www.hellendoorn.nl
Boeken en verslagen Rijkswaterstaat (26 september 2005). Handreiking Functioneel Specificeren Rijkswaterstaat (onbekend). Leidraad SE voor de GWW sector Rijksgebouwendienst (2012). De RGD BIM Norm Kievit, Harmen (12 mei 2012). Programma van Eisen, uitgevoerd volgens de Systems Engineering methode Kievit, Harmen (12 mei 2012). Sytems Engineering in een vastgoedvraagstuk BNA-ONRI (2009). Standaard taakbeschrijving, DNR 2009.
