Samen voor een wereldwijde BIM-standaard
Webservices winnen terrein

Door Raj Singh

Allerlei factoren op de wereldmarkt dwingen een revolutie af in de manier waarop professionals informatie delen en gebruiken door de hele levenscyclus heen van gebouwen en grote projecten zoals vliegvelden, wegen en metro’s. Voor BIM is daarbij een belangrijke rol weggelegd.

Afbeelding 1: Een BIM verschaft de middelen voor een grote groep professionals om data te publiceren, te achterhalen,
vernieuwen, te vergelijken en meer, betreffende een specifiek project.
(Afbeelding gebaseerd op gegevens van de buildingSMART alliance.)

Een Building Information Model (BIM) is een digitale representatie van fysieke en functionele kenmerken van een gebouw of project. In een BIM zijn onder meer zienswijzen terug te vinden, geometrie, teksten en tabellen vanuit het perspectief van alle bij de bouw betrokkenen. Een BIM doet dienst als een steeds veranderende bron van informatie over een project, die toegankelijk is voor alle betrokkenen via een netwerk van verbindingen. Informatie die gaat van het vroegste stadium tot afbraak en uiteindelijk het archief in kan. Dit artikel geeft een overzicht van de huidige staat van BIM-standaarden, en wat er met internationale samenwerking van te verwachten is in een wereld waar iedereen via het internet met elkaar verbonden is.

Afbeelding 2:  BIM-standaarden zijn ongeveer nu zover als de ‘standards’ in 1998 toen OGC’s eerste
‘Web Mapping Testbed’ startte. Voor zowel ruimtelijke informatietechnologie (‘geospatial’) als BIM, is het ontwikkelen van
standaarden moeilijk vanwege markteigenschappen in de sector en technische complexiteit. (Afbeelding OGC)

Markfactoren
Betrokkenen in de sector van architectuur, engineering en constructie evenals eigenaren van gebouwen, projectontwikkelaars, producenten van bouwmateriaal, gebruikers van gebouwen, verzekeraars, huurders, inspecties, banken, brandweer als andere belanghebbenden willen informatie verschaffen aan andere belanghebbenden of toegang hebben tot informatie die van anderen afkomstig is. Ze willen tijdens bijeenkomsten inzicht hebben in het ontwerp, het kunnen testen en wijzigingen aanbrengen in het ontwerp. Ze willen zo veel mogelijk weten over risico’s, verantwoordelijkheden, kosten, opties en kansen voor ze instemmen met ontwerp en contracten.
Sommigen willen hun offertes, hun eisen, zo vindbaar en openbaar mogelijk; anderen willen restricties in de toegankelijkheid. Concurrentie is een belangrijke factor in veel van de bij de bouw betrokken vakgebieden. Bij de constructie/bouw wordt vaak in teams gewerkt van bedrijven, ieder met zijn eigen (deel)verantwoordelijkheid, daarom worden er hoge eisen gesteld aan de IT-structuur. Die is van groot belang voor het leveren van betere prestaties dan de concurrentie: binnen het budget en binnen de planning. De vooruitgang in telecommunicatie maakt het voor partijen in landen als India mogelijk om mee te dingen naar contracten voor projecten in de Verenigde Staten en Europa. En zeker tijdens een recessie zullen investeerders, kopers, makelaars en anderen meer informatie verlangen voor hun besluitvormingsprocessen.
Energie is steeds belangrijker. Onge­veer 40 procent van de energie in geïndustrialiseerde landen wordt gebruikt in gebouwen. Bovendien zit ongeveer 75 procent van het ruwe materiaal dat we uit de aarde halen in door mensen vervaardigde constructies. Dus de betrokkenen houden rekening met de energiekosten die stijgen doordat de overheid het energieverbruik wil verminderen, door groei van de wereldeconomie en andere factoren. Stijging van energiekosten heeft ook een stijgend effect op de kosten van bouwmateriaal. Ook zijn veel betrokkenen meer en meer bezorgd over de koolstof voetafdruk (carbon footprint) die we achterlaten door het gebruik van materialen, om redenen van marketing of gewoon bezorgdheid. Dat geldt ook voor het betrekken van materiaal uit de directe omgeving in plaats van veraf, giftigheid van stoffen en andere factoren die de duurzaamheid betreffen. Als de energiekosten stijgen, worden producten zoals zonnepanelen, meetinstrumenten en sensoren aantrekkelijker. Al deze factoren onderstrepen dat een goede analyse van het energiegebruik, tijdens de bouw en het gebruik, van groeiend belang is. Hoe complexer onze gebouwen worden, hoe meer geavanceerd, hoe meer rekening we houden met energieverbruik en -productie, des te meer voordeel valt er te behalen met een BIM.
De betrokkenen weten steeds beter dat er een breed veld is aan complexe zaken die van belang zijn bij het nemen van beslissingen en doen van keuzes betreffende een bouwproject. BIM ondersteunt de analyses, simulaties en testen vooraf, die deze complexiteit aan kunnen en deze keuzes kunnen onderbouwen.

Afbeelding 3: De vijf ‘levels of detail’ (LoD) gedefinieerd door CityGML (uit ‘CityGML – Interoperable Access to 3D City Models’
(afbeelding van Thomas H. Kolbe, Gerhard Gröger, Lutz Plümer)

‘BIM-software’= BIM 1.0
Iets meer dan tien jaar zijn de makers van software binnen de bouw bewust van BIM als verkoopargument. De softwareproducenten hebben mogelijkheden toegevoegd aan de ontwerpsoftware en applicaties laten samenwerken op gebieden als Geografisch Informatie Systeem (GIS), projectmanagement, kostencalculaties, energie-analyses en 3D-visualisatie. Samenwerking die voornamelijk is gezocht binnen de eigen productfamilies en merken. Soms voorziet de software ook in onderlinge samenwerking met andere software om data te delen, zoals in een database met spreadsheets en tekstdocumenten die in de meest gebruikte kantoorsoftware zijn gemaakt, of samenwerking met software van andere partijen waar overeenkomsten mee zijn gesloten over het gebruik van API’s en bestandsformaten.
Maar doordat softwareproducenten eigen API’s en bestandsformaten gebruiken kunnen (deel)modellen gemaakt in verschillende software zelden samenwerken. Dat frustreert de BIM-oplossing van gebruikers die data willen uitwisselen met betrokkenen die andere software gebruiken.
Om dit probleem op te lossen, werken experts uit de hele wereld samen om een opzet te definiëren en ontwikkelen voor de uitwisseling van data, gebaseerd op een open uitwisselingsformaat, de Industry Foundation Classes (IFC’s). Het internationale building­SMART (het voormalige International Alliance for Interoperability (IAI) is de organisatie die is ingeschakeld om de IFC’s en gerelateerde standaarden te ontwikkelen en het gebruik ervan te bevorderen. IFC’s hebben een ISO-erkenning gekregen en de meeste softwareproducenten verstrekken nu software die hun eigen bestandsformaten converteren naar gegevensbestanden die IFC-overeenkomstig geïmporteerd kunnen worden in BIM-softwareproducten van andere producenten.

Afbeelding 4: buildingSMART International is een internationale organisatie met vertegenwoordigingen in
Noord-Amerika, Europa, Azië en Australië.

BIM-software + IFC’s + open webgebaseerde standaarden = BIM 2.0
De beperkingen van de huidige op bestandsformaten gebaseerde IFC-aanpak is dat het is gericht op multifunctionele, starre en dure ‘BIM-softwareproducten’. Dat gaat in tegen de stroom van ontwikkeling die eerder is naar kleine, goedkope, specifieke softwarecomponenten die delen van grotere databases kunnen verwerken via gekoppelde webgebaseerde services. Wat dat betreft is er een belangrijke en ingrijpende verschuiving gaande van server-gebaseerd naar webgebaseerd. Een verschuiving die onder meer al gaande is in de ‘geospatial’-technology, zie afbeelding 2.
In de oude situatie halen we meestal grote databestanden op, laden die geheel in onze ‘stand-alone’ systemen, soms na een conversie van formaten. In de nieuwe situatie stuurt onze software instructies naar webservers op afstand (data- en processing-servers) die ons het resultaat tonen van de gevraagde bewerkingen. In de oude situatie gebruiken we het internet om een compleet en groot bestand te laden, waaruit we dan de gegevens halen die we nodig hebben. In de nieuwe situatie reiken we via het internet naar de exacte informatie die we nodig hebben, bijvoorbeeld browsers maken het mogelijk in een immens grote database precies die informatie te zoeken en te pakken, zonder een hele database te laden. De gebruiker krijgt een antwoord en geen bestand, informatie maar geen data. Het gaat snel en vereist geen specialistische kennis.

Oud
In de oude situatie roept software subroutines op die bewerkingen uitvoeren op de lokale computer of server. Daarbij zijn interfaces heel belangrijk: deze subroutines worden op een specifieke manier opgeroepen, ze verstrekken data in een lijst van parameters en retourneren data in een lijst van parameters. Zo’n halve eeuw roepen subroutines weer andere subroutines op.

Nieuw
In de nieuwe situatie, die pas een jaar of tien bestaat, kan een softwareprogramma een webservice oproepen die beschikbaar is op een bepaalde URL ergens op internet. Ook hierbij zijn interfaces belangrijk: er moet op een specifieke manier op het internet gezocht worden en de webservice moet voorzien worden van bepaalde data in een geordende lijst van parameters. De opgeroepen webservice zal misschien een andere webservice aanspreken, net als een subroutine een andere kan oproepen. Behalve dat, als de interfaces open zijn, hoeven de webservices niet van dezelfde softwareontwikkelaar afkomstig te zijn, zoals wel in de oude situatie. Open interfaces maken volledig gebruik van het potentieel dat internet biedt. Iedereen die een open interface gebruikt kan uitwisselen met servers die dezelfde interface gebruiken; net als de miljoenen http-gebruikers die kunnen communiceren over IP-netwerken. Die openheid maakt de kracht en het potentieel los voor de effecten die dit soort netwerken kunnen hebben.

Denk eens aan de ‘wet van Metcalf’: “De waarde van een netwerk neemt kwadratisch toe met het aantal aangesloten apparaten.” Volgens deze wet heeft één telefoon op de wereld geen enkele waarde. Twee telefoons hebben wel enige waarde. Voeg je een telefoon toe aan een netwerk van honderd telefoons dan heeft dat veel meer waarde dan een telefoon toevoegen aan een netwerk van twee telefoons.
Zo heeft ook het ontwerp van een vloer veel meer waarde als het direct gevonden en gebruikt kan worden door alle bouwkundige ontwerpers, calculators, onderaannemers, eigenaren en gebruikers van een gebouw. Allemaal gebruikers van de informatie van een BIM gedurende de verschillende fases van ontwerp tot sloop van een gebouw.

BIM naar webservices
De buildingSMART alliance heeft afdelingen in verschillende landen en delen van de wereld. In de Verenigde Staten adviseert de Alliantie het US National Institute of Building Sciences en is het verantwoordelijk voor de US National CAD Standard en de National Building Information Modeling Standard (NBIMS). In het begin van dit jaar hebben OGC en building­SMART een gezamenlijke test afgerond: AECOO-1 (Architecture, Engi­neering, Construction, Owner and Ope­rator). De test heeft negen maanden geduurd en de deelnemers hebben in die periode samengewerkt om een aantal problemen op te lossen die voorkomen in de bouwsector, problemen die vooraf waren aangedragen door sponsors. Daarbij zijn ook enkele standaarden gebruikt en getest en de focus lag op energie-analyses en stuklijsten.
Overal zijn er nationale standaarden en internationale waar rekening mee moet worden gehouden. Tijdens de test werd gedocumenteerd wat er nodig was om de stuklijsten en energie-analyses te maken, welke subsets van IFC’s daarvoor nodig waren om data te integreren en dergelijke. Bij deze test werd uitgegaan van de Amerikaanse standaarden (NBIMS). Hoewel de data-uitwisseling vooral ging via processen gebaseerd op bestanden, nam de test een stap in de richting van toekomstige ontwikkelingen zoals internationale en open standaarden voor op webservices gebaseerde BIM-interfaces.
Volgende pogingen en testen zijn aanstaande. Er is op dit moment een door de EU gefinancierd onderzoeksproject: ‘the Open Information Environ­ment for Knowledge-Based Colla­bo­rative Processes throughout the Life­cycle of a Building’ (InPro). Er zijn vijf grote, Europese aannemers bij betrokken en verder diverse belanghebbenden uit de bouwwereld en IT-sector naast onderzoeksorganisaties. De website van InPro meldt: “Vooruitstrevend ontwerp, communicatie- en analyse-tools geven ons de kans om de werkwijze in onze sector te veranderen, waaronder een open samenwerking tussen betrokkenen, grotere efficiëntie in energiegebruik, flexibiliteit, maakbaarheid, comfort en meer.” InPro maakt gebruik van open webservices.

CityGML
OGC’s CityGML-standaard maakte geen deel uit van de AECOO-1 test. Deze standaard werd ontwikkeld door de Duitse Nord Rhein Westphalia Sig3D-organisatie en is officieel in gebruik in verschillende steden en regio’s in Europa. Het verschaft de mogelijkheid om webgebaseerde modellen te delen van steden, zoals ontwerpdata en andere data en services. CityGML verschaft de mogelijkheden aan applicaties om dit op verschillende detailniveau’s te doen. Het zal waarschijnlijk een rol gaan spelen in de evolutie van BIM, omdat het goed werkt en volledig gebaseerd is op open webservice-standaarden.
De voortgang in het ontwikkelen van CityGML is het doel van de OGC 3D Information Management Working Group (3DIM). Deze werkgroep legt de nadruk op het convergeren van CAD, AEC, ruimtelijke informatie, 3D-visualisatie en simulatie van het stedelijk gebied (zoals verkeersstromen). Dit met de bedoeling om de betrokkenen bij een (bouw)project te kunnen ondersteunen bij alle aan de bouw gerelateerde activiteiten.

BuildingSMART
Alle buildingSMART-afdelingen en regionale allianties staan vermeld op de website van buildingSMART. Ze verenigen architecten, bouwkundigen, aannemers, fabrikanten van bouwmateriaal en beheerders van gebouwen evenals software-ontwikkelaars en resellers. Zij werken aan het gezamenlijke doel van interoperabiliteit binnen de bouwsector door gebruik en verspreiding van IFC-standaarden. Om problemen van gebruikers op te kunnen lossen is er een programma opgezet om die gezamenlijk op te lossen. Dat houdt in dat de gebruikers met probleem of vraag samen rond de tafel gaan zitten met software-ontwikkelaars en vertegenwoordigers van building­SMART om de bestaande software te verbeteren of nieuwe te ontwikkelen met gebruik van open standaarden van building­SMART.

OGC en standaarden
De OGC is betrokken bij de poging tot standaarden te komen voor BIM omdat het samenkomen van ruimtelijke informatietechnologie (‘geospatial’) met CAD en 3D-technologieën essentieel is voor BIM. Behalve OGC zullen meer organisaties standaarden aanleveren om tot internationale BIM-standaarden te komen. En nationale (overheids)organisaties zullen samen moeten werken met buildingSMART om tot deze BIM-standaarden te komen. Dat lijkt misschien geen prettig vooruitzicht, maar dit soort samenwerking gebeurt steeds vaker. Feitelijk zijn alle organisaties die betrekking hebben op standaarden voor het internet ledenorganisaties, en worden deze steeds meer betrokken bij samenwerkingsverbanden. Bij al deze standaardisatieprojecten zijn er diverse spelers en partners die het noodzakelijke werk doen voor hun leden en andere betrokkenen. Geïso­leerde, parallel lopende projecten zijn zonde van de tijd, opnieuw het wiel uitvinden is verspillen van moeite, en de netwerkeffecten, zoals een grotere afzetmarkt voor producten die aan deze internationale standaarden voldoen, wegen zwaar. Reden genoeg om deel te nemen aan standaardisatieprojecten en goed te communiceren met andere groepen wiens activiteiten een overlap hebben.
Het OGC moedigt in ieder geval bedrijven, instituten en universiteiten aan om aan te sluiten bij dit soort projecten, niet alleen binnen het OGC, maar ook bij andere standaardisatieprojecten die relevant zijn voor hun toekomstige succes. Het OGC zelf zal daar ook van profiteren, omdat Metcalf’s wet van toepassing is op de verbindingen tussen deze organisaties: als het netwerk van elkaar ondersteunende en samenwerkende standaardisatieprojecten groeit, vergroot de waarde van elk afzonderlijk project.

Raj Singh rsingh@opengeospatial.org is Director of Interoperability Programs bij het Open Geospatial Consortium. Meer informative over dit onderwerp is te vinden op www.buildingsmartalliance.org en www.inpro-project.eu.