Mutation management in BIM models during O&M: presentation - Niels van de Ven

Mutation management in BIM models during Operations & Maintenance

Graduation committee: prof. dr. ir. B. de Vries dr. Dipl.-Ing. J. Beetz T.F. Krijnen ir. R.B.G. Hornes N.A.M. (Niels) van de Ven Masters thesis presentation

Presenter

Presentation Notes

Welkom bij mijn eindpresentatie, het einde van zes maanden afstuderen.

Introduction

/ Department of the Built Environment

Presenter

Presentation Notes

Wanneer je auto-advertenties van nu vergelijkt met die van 20 jaar geleden, valt direct op dat er tegenwoordig andere aspecten worden benadrukt om de auto’s aan te prijzen. Verleden: Topsnelheid, acceleratie, extra accessoiresNu: Verbruik, uitstoot, onderhoudsintervallen. Consument zich steeds meer bewust van invloed autobezit op financiën en zwaar meewegen bij aankoop nieuwe auto. Hierdoor zijn autofabrikanten genoodzaakt zich meer op gebruikskosten auto te focussen. Al jaren gebruik in o.a. auto-industrie, langzamerhand ook ingang in de bouwsector. Eigenaren/beheerders steeds meer rekening met de totale kosten van stichten/in stand houden/ afstoten van gebouwen (Life Cycle Costs).

Introduction

Insufficient data management during FM adds 12.4% to total life cycle costs of a building

(Gallaher & O’Conner, 2004)


Presenter

Presentation Notes

Echter, deze life cycle kosten zijn te hoog, vaak onnodig hoog en een van de redenen dat deze zo hoog uitvallen is informatiebeheer. Een studie al daterend van 2004 vond dat het gebrek aan datamanagement in de beheerfase tot 12,5% bovenop de totale life cycle kosten van een gebouw komt.

Introduction

Exploitation (>500%)

Realization (100%)

Design (10%)

Source: Visser, de Boer & van der Voet, 2013


Presenter

Presentation Notes

Zeker gezien het feit dat de stichtingskosten (ontwerp + uitvoering) maar een klein deel van de totale levenskosten van een gebouw vormen, lijkt de potentie van het verbeteren van informatiebeheer in de beheersfase van een gebouw duidelijk!

Introduction

Information streams of O&M process


??

Presenter

Presentation Notes

In de beheerfase lopen er verschillende informatiestromen langs elkaar heen. Het merendeel van de gebouwdossiers bij gebouwbeheerders en –eigenaars bestaat nog steeds uit 2D-tekeningen, echter deze zijn vaak niet actueel. Daardoor heeft de beheerder vaak zijn informatie niet op orde, en omdat de beheerder vaak zijn data niet op orde heeft, wordt de onderhoudsmonteur vaak met ontbrekende of onjuiste informatie op pad gestuurd. Zo gebeurt het ook vaak dat gebouwen bezocht moeten worden, puur om informatie over bijv. het type cv-ketel of de afmetingen van een gebroken raam te achterhalen.

Introduction

Current process – Interviews • “I do not have every information available that I need for my

work.”

• “Three different information systems are in use, but these are not able to exchange data.”

• “We have no process that ensures information remains up-to-date.”

So why not use BIM?


Presenter

Presentation Notes

Om een beter beeld te krijgen bij het huidige proces van informatiebeheer heb ik een aantal interviews afgenomen bij vastgoedbeheerders. Die waren veelal ontevreden hierover. De drie quotes die je in de slide ziet, geven de belangrijkste problemen aan die de vastgoedmanagers aangaven: Niet alle informatie die men nodig heeft voor zijn/haar taken is altijd aanwezig of juist; Er zijn vaak meerdere informatiesystemen in gebruik, welke erg slecht data uit kunnen wisselen, en degene die het vaakst terugkwam en ook wordt onderkend als belangrijkste probleem; Data is vaak niet actueel, en men heeft nauwelijks processen om hiervoor te zorgen. De problemen die men met het beheren van informatie heeft, roepen de vraag op: Waarom zou je hier geen BIM voor inzetten?

Introduction

• Building Information Model(ling) • Managing building information, centrally available for

every stakeholder


Presenter

Presentation Notes

BIM staat voor Bouwwerk Informatie Modellen. Gezien het proces dat hierachter ligt, wordt deze term vaak zelfs verbogen naar Bouwwerk Informatie Management. BIM houdt een verandering in van de eerder genoemde 2D-tekeningen naar 3D-gebouwmodellen. Echter, het grote voordeel van BIM ten opzichte van de huidige situatie is dat – naast de 3D-visualisatie van het bezit – ook informatie gekoppeld kan worden aan het gebouw en de objecten en elementen die het gebouw samen vormen. Hierdoor is gebouwinformatie te managen, gestructureerd te vinden, centraal beschikbaar voor elke partij in het proces.

Introduction


Presenter

Presentation Notes

Deze afbeelding geeft de levenscyclus van het gebouw aan, waarin het gebruik van BIM in elke fase een beduidende rol kan spelen. Vooral in de ontwerpfase – en in toenemende mate de uitvoering – wordt BIM al veelvuldig ingezet, maar het gebruik van BIM om gebouwen te beheren blijft echter achter. De laatste paar jaar beginnen steeds meer opdrachtgevers het belang van BIM in te zien.

Introduction

Several companies and applications already aim to integrate BIM in the O&M phase:


Introduction

Where is the innovation then?

None of these provide a problemless solution: • Often only single connection between 1 BIM & 1 FMIS

• Hard to query and re-use FM information

• Lacking interoperability between software

• These do not ensure information remains up-to-date!


Presenter

Presentation Notes

Deze bedrijven bieden echter nauwelijks probleemloze oplossingen aan. Vaak wordt enkel één verbinding gelegd tussen 1 beheersysteem en 1 BIM-programma (veelal Revit). Dit zorgt ervoor dat het moeilijk is om informatie te bevragen en te hergebruiken. En daarbij komt dat deze bedrijven nog geen oplossing bieden voor een van de belangrijkste problemen: er wordt nog geen verzekering geboden dat data altijd actueel is! Dit leidt tot de volgende onderzoeksvraag:

Introduction

Research question: How can changing information in the O&M phase be handled efficiently, using BIM models and Semantic Web technologies?


Research approach

How? Based on findings of previous research, an application is developed that enables linking BIM models with external data sets and ensures that data remains up-to-date


Presenter

Presentation Notes

Dan is het natuurlijk de vraag hoe de onderzoeksvraag beantwoord zal worden. Dit heb ik gedaan door op basis van eerder onderzoek en de afgenomen interviews een applicatie te ontwikkelen die de koppeling voorziet tussen BIM-modellen met externe datasets en verzekert dat informatie altijd up-to-date blijft.

Research approach


Presenter

Presentation Notes

Dit schema geeft de werking van de ontwikkelde applicatie weer. Aan de voorkant wordt gebouwdata in de vorm van IFC en beheer & onderhoudsinformatie ingeladen. In de applicatie is het mogelijk om twee acties te doen zodat informatie actueel blijft: 1) melding doen van onderhoud en 2) componenten vervangen. Door deze twee acties geeft de tool output in 3 vormen. Allereerst de actuele beheer & onderhoudsinformatie, daarnaast worden de vervangen componenten ook opgeslagen naar een IFC-bestand, met de componenten in 3D mét de actuele informatie, zodat op elk gegeven moment de status van het gebouw kan worden ingezien, en tot slot is het mogelijk om met de applicatie de meldingen op te slaan naar een logboek wat wettelijk verplicht moet worden bijgehouden.

Research approach

Application objectives: • Flexible in use; • Data easily kept up-to-date; • Changes captured in log file; • Understandable for the asset manager.


Presenter

Presentation Notes

Aan de applicatie zijn een aantal doelen gesteld om ervoor te zorgen dat deze applicatie bruikbaar is voor beherende partijen. De applicatie moet flexibel zijn in gebruik, data moet gemakkelijk gewijzigd kunnen worden zodat de informatie actueel blijft. De logboeken, die bijvoorbeeld voor brandmeldinstallaties wettelijk verplicht moeten worden bijgehouden, moeten gemakkelijk uit de applicatie gehaald kunnen worden en automatisch aangevuld. En tot slot, ook niet onbelangrijk, moet het begrijpelijk blijven voor de beheerder.

Versioning

“The management of modifications done to software applications, websites, documents or any given set of information in general”

(Technopedia, 2011)


Presenter

Presentation Notes

Hetgeen de applicatie zal gaan doen, is versiebeheer van data – beter bekend onder haar Engelse term ‘versioning’. Dit houdt in het beheren van wijzigingen die worden gedaan aan software applicaties, websites, documenten of, belangrijk in dit geval, sets van informatie. Dit is een onderbelicht aspect in huidige BIM-werkwijzen.

Object versioning


“…a new object version is only created if object’s attributes’ values change. If not, the same object is shared among model versions…”

(Nour & Beucke, 2010)

Presenter

Presentation Notes

De aanbevolen werkwijze van versiebeheer op het gebied van IFC omvat het zogenaamde ‘object versioning’. Object versioning houdt in dat een nieuwe objectversie in een model enkel en alleen wordt gemaakt als de waarden van eigenschappen in dit object wijzigt. Zo niet, dan wordt hetzelfde object gedeeld tussen verschillende modelversies. Dit principe wordt afgebeeld in deze afbeelding. In het midden van de afbeelding zijn twee versies afgebeeld. De elementen Site, Building en BuildingStorey, veranderen niet en worden dus tussen versies gedeeld. Het element Wall verandert wel, en hiervan zijn verschillende versies tussen de twee. Dit principe wordt in de applicatie toegepast.

Versioning IFC

However, IFC alone lacks adequate handling of: • Changes made in the BIM and associated information; • Records of the history of objects in BIM models; • Records relating to earlier versions of models.

In addition, it is difficult to alter IFC-based information and subsequently query and/or re-use it.


Presenter

Presentation Notes

Maar, het gebruik van IFC alléén volstaat niet voor versiebeheer. Het IFC-schema biedt onvoldoende handvaten voor veranderingen in het BIM-model en bijbehorende informatie. Daarnaast is het lastig om geschiedenis van objecten in BIM-modellen bij te houden als ook eerdere versies van modellen. Bovendien is het lastig om informatie in IFC-bestanden te wijzigen en vervolgens te bevragen of te hergebruiken voor volgende projecten.

Provenance

“information about the origins of specific data and the processes that this data underwent is referred to as provenance”

(Petrinja et al, 2007)


Presenter

Presentation Notes

Om ervoor te zorgen dat deze aandachtspunten kunnen worden aangepakt is het waardevol om informatie bij te houden over de herkomst van informatie en de processen die deze informatie is ondergaan. Deze informatie wordt provenance genoemd, wat zich laat vertalen naar ‘herkomst’. Hiervoor zou je willen weten wie informatie wanneer waarover vastlegt en waarom. Dit type informatie wordt in beheersprocessen al gebruikt, in de logboeken. Deze logboeken zijn bijv. voor brandmeldinstallaties wettelijk verplicht. Hierbij een voorbeeld

Semantic Web

“adding meaning to data, so that it becomes readable for both humans and machines, enabling relations to be made between concepts”

(Goossen, 2010)


Presenter

Presentation Notes

Om dit type informatie, alsmede andere externe informatie, te kunnen koppelen aan BIM-modellen, is een nieuwe techniek die meer voeten aan de grond krijgt in de bouwsector: Semantic Web. Door data vast te leggen volgens deze bestandsformaten krijgt informatie betekenis, zodat het leesbaar wordt voor zowel mensen als computers. Hierdoor zijn relaties te leggen tussen datasets. Door dit te gebruiken in combinatie met IFC kunnen verschillende soorten informatie in samenhang in één database worden vastgelegd (functies, GIS-data, tekeningen, rapporten en IFC-modellen).

Development

Ontology that defines buildings as well as components:


Presenter

Presentation Notes

Om ervoor te zorgen dat de juiste betekenis wordt gegeven aan de juiste informatie heb ik een ontologie opgesteld. Dit vormt een soort woordenboek dat aangeeft wat de informatie precies vertegenwoordigt, en hoe het zich verhoudt tot andere elementen in de dataset. De beheerinformatie is hiervoor opgedeeld in twee gedeelten: data m.b.t. het pand, en data m.b.t. de installaties in het pand. *properties*

Development

• BIM data represented as IFC • Data represented as RDF


IFC file (Industry Foundation Classes)

Semantic Web standard RDF (Resource Description Framework)

conversion

linking

Presenter

Presentation Notes

Deze sheet geeft de verhouding weer tussen de verschillende bestandsformaten die in de te ontwikkelen applicatie gebruikt worden Het BIM-model wordt ingeladen in de vorm van IFC-bestanden. De beheersdata, aangeleverd in Excel, wordt omgezet naar het RDF-bestandsformaat, waardoor de koppeling kan worden gelegd naar de IFC. De koppeling tussen IFC en RDF kan worden gelegd door het gebruik van gelijke elementindicatoren. Door de ruimtes uit de IFC te benoemen door middel van dezelfde naam als in de dataset kan de informatie uit de dataset via de ruimtes in het 3D-model worden ontsloten.

Development

Given the relative importance of attribute data compared to geometrical design of the building: IFC file: static RDF data: dynamic

Source: Visser, de Boer & van der Voet, 2013


Presenter

Presentation Notes

Echter is het nog steeds de vraag wat nou precies gaat wijzigen in de tool. Het schema geeft weer hoe de verhoudingen liggen tussen het grafische ontwerp en de informatie. Waar de architect in ontwerp vooral bezig is met het grafisch ontwerp (hoe het eruit ziet), is het belang van de informatie nog niet echt aanwezig. Naarmate men verder naar de beheerfase toe werkt, wordt het belang van de informatie steeds groter in verhouding tot het grafische onderdeel. Daarbij komt dat de geometrische informatie van het gebouw redelijk statisch is in de beheerfase. Deze wijzigt enkel in het geval van renovaties en dergelijke, waar informatie met betrekking tot bouwelementen in geval van onderhoud vaker verandert. Daarom wordt het 3D-model statisch gehouden, en zullen de wijzigingen zich richten op de RDF data.

Development

Data collection The data set captures data for both building complex and individual components:


Corp. Complex Huurder Adres gegevens

Ruimte Inst. Component Fabrikant Type Bouwjaar installatie

Zayaz TCL-0810 Particulier Ketsheuvel 12a 5231 PT Den Bosch

App.-01 BMI Rookmelder Hemmink EI-166E 2016





Presenter

Presentation Notes

Om uiteindelijk de applicatie op te stellen, gebaseerd op de interviews met beheerders, is de dataset opgesteld die uiteindelijk gekoppeld gaat worden met het IFC-model. Deze tabel geeft een gedeelte van de exceldata weer. Zoals net al duidelijk werd uit het schema bevat de tabel informatie over zowel het gebouw als de individuele componenten in het gebouw.

Development


Data collection The data set captures data for both building complex and individual components:

Defines developed application scope ✓ Validates research hypothesis ✓

Presenter

Presentation Notes

Deze tabeldata definieert de scope van de applicatie. Echter, het bleek niet gemakkelijk om alle informatie boven tafel te krijgen. Informatie was vaak niet aanwezig, en de juiste informatie vinden bleek nogal een uitdaging. Dat dient eigenlijk meteen als bevestiging van het onderzoeksprobleem waar we in eerste instantie mee begonnen.

Development

The following tools are used for development of the application: • Python • QT Designer • PythonOCC • IfcOpenShell • PyQt • RDFLib


Presenter

Presentation Notes

En hier begon het daadwerkelijke ontwikkelen. Ik heb de applicatie gebouwd in de Python-programmeertaal, en dit, en dit, en dit screenshot geeft een goed beeld van de anderhalf/twee maanden die hierop volgden. HAHA En al geven deze beelden misschien nog geen uitkomst, kom ik nu op het principe van versiebeheer dat ik voor de tool heb ontwikkeld.

Development

Version data and build logs using SPARQL:


Presenter

Presentation Notes

De volgende schema’s geven schematisch weer hoe de applicatie ervoor zorgt dat informatie gemakkelijk up-to-date te houden is. In dit schema wordt de relatie weergegeven tussen een ruimte en een rookmelder die zich in deze ruimte bevindt. Deze rookmelder heeft een aantal eigenschappen, zoals fabrikant/merk/type, welke partij onderhoudt biedt, etc. Deze rookmelder is, gezien de twee instanties onderaan, tweemaal onderhouden. Een zo’n instantie geeft een melding van onderhoud weer.

Development



Presenter

Presentation Notes

Stel, die rookmelder wordt vervangen door een component van een andere fabrikant. In dat geval maakt de applicatie een nieuwe data-instantie aan. Deze ‘nieuwe’ rookmelder die wordt ingebracht in de dataset krijgt een relatie naar de oude versie, welke aangeeft dat deze versie de oude vervangen heeft. En zoals je kunt zien, is de informatie over deze componenten dus veranderd.

Development



Presenter

Presentation Notes

Als men de rookmelder nogmaals vervangt, wordt wederom een nieuwe component in de dataset toegevoegd met eenzelfde relatie naar de vorige. Bij deze is de rechtercomponent de actuele situatie.

Use case validation

Ketsheuvel project

• Residential complex (57 apartments) • Situated in ‘s-Hertogenbosch, NL


Presenter

Presentation Notes

Dit principe heb ik getest aan de hand van een aangeleverde testcase, het Ketsheuvel project. Dit was een kantoorgebouw in ‘s-Hertogenbosch, dat eind vorig jaar is herontwikkeld naar een wooncomplex met 57 appartementen.

Use case validation


Presenter

Presentation Notes

In deze herontwikkeling is echter, zoals zoveel gebouwen in de exploitatiefase, gewerkt met 2D-tekeningen, wat betekent dat er geen 3D-model van bestaat. Daarom heb ik op basis van de geleverde tekeningen een model opgezet in Revit, en vervolgens geëxporteerd naar IFC. Hierbij een beeld van hoe het model eruit ziet. Echter, het model hiernaast is geopend door middel van de bouwelementen (muren/ramen/daken/etc). Dit is echter niet de manier waarop het model wordt ingeladen in de applicatie. Licht IFC-model, om gemakkelijk te kunnen implementeren voor beheerders als er nog geen BIM-model beschikbaar is. Dit lichte model is opgezet door middel van enkel de ruimte-objecten. Het volgende illustreert dit.

Use case validation


Discussion

Developed application allows data to be easily versioned • Link O&M data to IFC for easy access to data; • Easily ensure that data remains up-to-date; • Generate mandatory log files from application; • Understandable for the laymen. Semantic Web is very useful to build and maintain knowledge Framework shows promise for further development


Presenter

Presentation Notes

Leidt ons naar de conclusies en discussie. De applicatie die ik heb ontwikkeld zorgt ervoor dat informatie gemakkelijk up-to-date gehouden kan worden door de koppeling van data aan IFC voor gemakkelijke toegang tot deze data. Uit de applicatie kunnen naast het wijzigen van informatie eveneens de logboeken gemakkelijk worden opgebouwd. Het ontwikkelde framework, en de Semantic Web-standaard waarop deze gebaseerd is, zijn erg waardevol gebleken om kennis op te bouwen en ook te onderhouden. In het onderhouden, en met name de zekerheid van actuele data, zit vooral de innovatie. Echter, op het onderzoek zijn een aantal kanttekeningen te maken.

Discussion

However, shortcomings need to be taken in consideration: • Application handles data exclusively with tailored

template

• Only handles O&M data per room, elements not taken into account

• Validated on 1 case, need to take into account for more models • Eventually extend application to facilitate multiple models


Presenter

Presentation Notes

Zo heeft de data nu nog een specifiek template waarin de informatie als het ware gegoten wordt. De tool werkt nu nog met beheersinformatie op ruimteniveau, om het gemakkelijk te kunnen implementeren. En tot slot is de tool nu enkel getest op één case. Dit kan natuurlijk worden uitgebreid. Op den duur zouden meerdere modellen ingeladen kunnen worden, zodat informatie over het gehele bezit kan worden ingezien

Conclusion

Necessary O&M data: • Room area; • Element quantities; • Product supplier information; • Function of rooms; • Service history data. Demonstrated working method to keep information up-to-date, flexible to work irrespective of authoring tools


Presenter

Presentation Notes

Brengt ons bij de conclusies van het onderzoek. Op basis van de eerder genoemde interviews is nagegaan welke beheerdata in de applicatie zou moeten zitten, en de belangrijkste hiervan zijn erin verwerkt: Oppervlaktes en hoeveelheden Productinformatie als fabrikant/merknaam Onderhoudsgeschiedenis De tool heeft een werkmethode laten zien die informatie gemakkelijk actueel houdt, en flexibel is zonder afhankelijk te zijn van native software.

Conclusion

Research question: How can changing information in the O&M phase be handled efficiently, using BIM models and Semantic Web technologies? • Linking IFC to data using Semantic Web standard • Using semantic data and queries to make sure data can

be easily kept up-to-date


Presenter

Presentation Notes

En op basis van het onderzoek en de tool die hiervoor ontwikkeld is, kan de onderzoeksvraag worden beantwoord: Veranderende informatie in de beheerfase kan efficiënt worden verwerkt met BIM en Semantic Web door IFC-bestanden te koppelen met de Semantic Web-standaard. Door deze koppeling te leggen, en queries in te zetten zoals in de tool, kan de zekerheid worden geboden dat informatie altijd actueel is.

Recommendations

Research improvements • Application completeness

• More extensive use case validation • Extend information input beyond template • Compatibility with more datasets − E.g. sensor data, tenant systems


Presenter

Presentation Notes

Tot slot zijn er na elk onderzoek aanbevelingen te doen voor verder onderzoek. De eerste hiervan is samen te vatten onder het kopje ‘compleetheid’. Zo kan de tool getest worden met meerdere cases, en kan de template voor informatie worden uitgebreid of aangevuld. Er zijn meerdere datasets te benoemen die aan zulke modellen gekoppeld kunnen worden. Voorbeelden zijn sensordata, om het binnenklimaat te regelen, maar ook bijvoorbeeld huurderssystemen om te koppelen aan de ruimtes.

Recommendations

• Keeping IFC up-to-date as well • Given IFC is static, secure in contracts

• Process improvements

• Standard information input for BIM in O&M


Presenter

Presentation Notes

Naast het uitbreiden van de applicatie zijn er op procesgebied nog een aantal aanbevelingen. Zo dienen, naast de gekoppelde informatie, ook de 3D-modellen actueel gehouden te worden. Gezien het feit dat de geometrie vaak enkel verandert op momenten van renovatie oid. zal dit meer in contracten geregeld dienen te worden dan met technologie. Dit heeft ook te maken met de statische rol van het 3D-model in de beheerfase. Daarnaast dient het in contracten te worden vastgelegd dat BIM-modellen in de ontwerpfase worden opgebouwd met de informatie die voor b&o van belang is. Tot slot is het aan te bevelen een standaard-informatiebehoefte te definiëren, om zo te verzekeren dat de benodigde informatie wordt meegeleverd met het BIM en deze informatie eenvoudig en uniform te verwerken is. Als deze aanbevelingen in acht genomen worden, kan het meeste voordeel gehaald worden uit het ontwikkelde framework. Dank u wel.

Thank you for your attention! Questions?

N.A.M. (Niels) van de Ven [email protected]

Mutation management in BIM models during O&M: presentation - Niels van de Ven

Engineering

Transcript of Mutation management in BIM models during O&M: presentation - Niels van de Ven