ICT ALS ENABLER IN DE BOUW S T R AT EG ISCH E R E SE A R CH AG ENDA

Transcriptie

1 ICT ALS ENABLER IN DE BOUW S T R AT EG ISCH E R E SE A R CH AG ENDA

2

3 Samenvatting Strategische kennisagenda voor ICT in de bouw Er komen veel ontwikkelingen op de bouw af: het moet duurzamer, slimmer, sneller en er moet ook nog eens meer verdiend worden. Bovendien concentreren grote opdrachtgevers zich op het functioneel specificeren van bouwwerken. Om die uitdagingen op te pakken, is een grotere rol van ICT in de hele levenscyclus van bouwwerken nodig. Als eerste uitwerking van de SRA zijn de volgende toepassingsgebieden geïdentificeerd, die als project zullen worden uitgewerkt: Duurzaamheidssimulatie Logistiek in de bouw Asset management Uniformiteit in BIM ICT helpt om het bouwproces efficiënter te maken, maar om de vruchten van het virtuele bouwen volledig te kunnen plukken moeten partners in het bouwproces intensief samenwerken bij het uitwisselen van gegevens. Daarvoor moeten de partijen in het bouwproces anders met elkaar omgaan, namelijk vanuit de gezamenlijke verantwoordelijkheid voor het eindresultaat: een bouwwerk dat voldoet aan de specificaties van de opdrachtgever en dat binnen het budget en op tijd is opgeleverd. Nu is het niet zo dat de bouwsector op dit gebied stilstaat, integendeel. Bedrijven in de bouwsector en de overheid hebben op dit gebied de afgelopen jaren al veel initiatieven genomen. Voorbeelden zijn de ontwikkeling van het Bouwwerk Informatie Model (BIM), standaardisering van gegevensuitwisseling en berichtenverkeer enzovoort. De Bouw Informatieraad (BIR), gehuisvest bij CURNET, coördineert die ontwikkelingen. De ontwikkelingen op ICT-gebied gaan echter snel. In sectoren zoals de auto-en luchtvaartindustrie is het gebruik van geïntegreerde modellen voor ontwerp, logistiek, planning en kosten al ver ontwikkeld. De bouw kan zijn voordeel doen met afgeleide toepassingen. Dat geldt ook voor ontwikkelingen rond sensortechnologie, robotica en semantische webtechnologieën. Voor het toepassen van die ICT-ontwikkelingen in de bouw is fundamenteel en toegepast onderzoek nodig. Het ICT Innovatieplatform Bouw (IIP Bouw), waarin bouwbedrijven, onderzoeksinstellingen, softwarebedrijven en opdrachtgevers zijn verenigd, heeft daarvoor een strategische research agenda (SRA) opgesteld. Hierin worden ontwikkelingen in perspectief geplaatst en prioriteiten gesteld, gericht op kansrijke toepassingen in de praktijk. De SRA is uiteraard afgestemd met de genoemde BIR en biedt een inspirerend uitzicht op nieuwe ICT toepassingen in de bouw.

4 Inhoud 1 Inleiding 5 2 Waarom het IIP Bouw? Meerwaarde van ICT voor de bouwsector Samenspel wetenschappelijk en toegepast onderzoek Bouw-ICT Raamwerk 10 3 Gevolgde werkwijze 11 4 Draagvlak Bouw Informatie Raad IIP ICT in de bouw 13 5 Mogelijke innovaties in de bouw Veranderende vraag Gevolgen voor het huidige ICT-instrumentarium Nieuwe kansen door ICT Uitdagingen ICT-techniek Factor mens 16 6 Uitwerking agenda Inleiding Robotica Simulatie Sensor technologie Bouwwerk Informatie Modellering Database technologie Show cases 25 7 Toetsingskader onderzoek en ontwikkeling Internationaal Generiek Open Gratis Betekenisvol Web-gebaseerd Ondersteuning door bestaande software Haalbaar Verankerbaar Behapbaar Conclusie 28 8 Vervolgaanpak 29 Referenties 30 Bijlage A Samenstelling ICT-Taskforce en overzicht indieners voorstellen onderzoekagenda 31 Bijlage B Mindmap van onderzoekonderwerpen 32 Bijlage C Ontwikkelingen in ICT die kunnen bijdragen aan innovatie van de bouw 34

5 1 Inleiding Het doel van deze publicatie is in beeld te brengen welke innovaties er in de Bouw 1 in het verschiet kunnen liggen op basis van innovaties in de ICT-sector. Daarbij wordt aangegeven welk fundamenteel en vervolgens toegepast wetenschappelijk onderzoek nodig is om die innovaties in de bouwpraktijk door te voeren. In dit overzicht is vraag en aanbod bij elkaar gebracht door te inventariseren wat de wetenschap kan bijdragen aan de innovatievraag in de bouw. Deze inventarisatie heeft een scala aan onderzoeksthema s en -voorstellen opgeleverd die samen de Strategische Research Agenda (SRA) van het ICT innovatieplatform Bouw vorm en inhoud geven. 1 Onder bouw wordt verstaan de bouw van woningen, kantoren, wegen, viaducten e.d. De eerste twee voorbeelden behoren tot de Burgerlijke en Utiliteitsbouw (B&U) en de twee laatst genoemde tot de Grond-, Weg- en Waterbouw (GWW). In de GWW is de overheid dé opdrachtgever. Strategische Research Agenda 5

6 2 Waarom het IIP Bouw? De bouwsector is in beweging. Meer dan in het verleden ooit het geval is geweest beseffen alle bouwpartners dat er nu een momentum is om fundamentele veranderingen in de sector door te voeren. Dit heeft te maken met de ontwikkeling dat de grote opdrachtgevers vanuit de overheid zich terugtrekken van zelf ontwerpen en organiseren van het bouwproces naar inkopen op basis van functionele specificaties. Van bouwbedrijven en adviesbureaus wordt, meer dan in het verleden, verwacht dat zij zelf het bouwproces vorm en inhoud geven en hierin ook budget-verantwoordelijkheid dragen. Dit speelt vanaf de plan/ontwerpfase, via realisatie, gebruik tot en met het beheer en onderhoud. Dus door de gehele levenscyclus van bouwwerken. Nieuwe gezamenlijke, sectorbrede werkprocedures en communicatiewijzen zullen nodig zijn om deze veranderingen mogelijk te maken en ook daadwerkelijk te implementeren. Een adequate Informatie Technische (infra)structuur, die gebaseerd is op nieuwe ICT-technologieën is essentieel om deze veranderingen in het bouwproces efficiënt en effectief te kunnen faciliteren. Het gaat in het programma van dit ICT-Innovatieplatform (IIP) Bouw in feite om de ontwikkeling en implementatie van structuren voor interorganisationele ICT en de interoperabiliteit van de ICT. Het IIP Bouw is opgezet vanuit de bouwsector, met ondersteuning vanuit ICTRegie, die in nog veel andere sectoren dan de bouw innovatieplatforms heeft opgezet, en actief was van Het overzicht vindt u op Deze ontwikkeling in de bouwsector, biedt op zijn beurt uitdagende kansen voor de op de bouw gerichte ICT-leveranciers. Bij de verdere ontwikkeling van ICT in de bouw kunnen ervaringen uit andere technische sectoren worden gebruikt, rekening houdend met het verschil tussen de bouw en de op consumptiegoederen gerichte sectoren. De bouw kenmerkt zich door enkele stuks productie, het produceren op locatie, producten met een levensduur van jaar en voornamelijk tijdelijke samenwerkingverbanden voor de projectmatige realisatie van bouwwerken. Dit betekent dat er nog veel aanvullend wetenschappelijk onderzoek nodig is om hierop afgestemde werkwijzen, methoden en technieken te ontwikkelen. Dit werkt dan ook door naar ICT. Vanuit de bouwsector met zijn nieuw ontwikkelde werkwijzen en beschrijvingsmethoden van objecten op basis van Bouwwerk Informatiemodellen (BIMs), is de vraag ontstaan naar de ontwikkeling van geschikte toepassingssoftware, inclusief bijbehorende diensten. Maar bij de ICT gaat de vraag om innovatie uiteindelijk zelfs nog dieper, omdat er voor het opslaan en communiceren van object-/gebouwinformatie-modellen webtechnologie ontwikkeld en toegepast zal moeten worden. Er liggen tevens kansen voor het leveren van Software as a Service (SaaS). De bouwsector kent namelijk vele kleine bedrijven die zijn aangewezen op ICT-providing omdat zij niet kapitaalkrachtig genoeg zijn om zelf de benodigde ICT-infrastructuur en interne dienstverlening op te zetten. Als de Nederlandse ICT-sector in staat is deze software te ontwikkelen voor de thuismarkt, heeft zij ook de internationale bouwwereld wat te bieden. Het zal duidelijk zijn dat er veel onderzoek en ontwikkeling nodig is om deze, voor de bouw toch grote omschakeling naar Virtueel Bouwen mogelijk te maken. Wetenschappelijke instituten als de Technische Universiteiten van Eindhoven, Delft en Twente, en TNO voeren reeds onderzoek uit en leveren zo hun wetenschappelijke inbreng in de verschillende projecten en initiatieven binnen het platform ICT in de Bouw. 2.1 Meerwaarde van ICT voor de bouwsector In algemene zin bevindt de bouw zich, in tegenstelling tot andere sectoren, nog deels in de tweede fase van Nolan (eilandautomatisering) en deels aan het begin van de derde fase (herbezinning). In het algemeen is de sector zich bewust van deze lage graad van automatisering en men weet dat bouwinformatie beter op elkaar moet worden afgestemd en dat hergebruik van data moet worden bevorderd over individuele bedrijven heen. In het afgelopen decennium bleek het echter niet mogelijk om adequaat invulling te geven aan deze vraag. Afsprakenstelsels en standaarden ontbraken en wanneer die er wel waren was er geen software die de proces- en/of objectmodellen kon ondersteunen. 6 ICT als enabler in de BOUW

7 Desalniettemin kent de Nederlandse bouw een historie van meer dan twintig jaar met de ontwikkeling van afsprakenstelsels. Voorbeelden van dergelijke initiatieven zijn 2 : VISI: een afsprakenstelsel voor het standaardiseren van berichtenverkeer tussen de partners in het bouwproces; COINS: afsprakenstelsels rond 3D en 4D bouwobjecten, voor de uitwisseling van objectgegevens; IFD Library: objectdefinities en -beschrijvingen van bouwobjecten ; CROW Objectenbibliotheek (Cheobs): bundeling van kennis van het bouwproces voor gebruik in software; ETIM artikelen classificatie: om de digitale inkoop van artikelen in de installatiesector mogelijk te maken. Aanvullend zijn te noemen IOS - Initiatiefgroep Open Standaarden voor de Bouw die op basis van proprietary software van de aangesloten leden werkt aan de ontwikkeling van open standaarden. En BuildingSmart/IAI (International Alliance for Interoperability) Benelux Chapter dat in 1994 is opgericht met de doelstelling een open (en software producent onafhankelijke) intelligente 3D CADuitwissel-standaard te ontwikkelen voor engineering in de architectuur, constructie en installatie. De bouw is verantwoordelijk voor 6% van ons Bruto Binnenlands Product en zorgt voor 7% van de werkgelegenheid. Een efficiëntieslag van zeker 10 à 20% is mogelijk door stroomlijnen van de werkprocessen, door eenduidige bouwafsprakenstelsels en de ondersteuning door ICT. Samenwerking kan de communicatie binnen tijdelijke projectketens verbeteren en informatie kan worden hergebruikt. Ondernemingen in de Bouw gaan pas echt investeren als is aangetoond dat genoemde ontwikkelingen daadwerkelijk bijdragen aan de winstgevendheid. De aanbieders van ICT willen op hun beurt de zekerheid dat hun producten ook daadwerkelijk zullen worden afgenomen. Voorlichting en laten zien dat wat ontwikkeld is ook echt werkt, zal nodig zijn om uit dit dilemma te komen. Gemiddeld gezien besteden bedrijven in de bouwsector zo n 5% per jaar aan kosten die ICTgerelateerd zijn. Ook op grond van ervaringen in andere sectoren kan het niet anders dan dat hier voor de ICT-sector kansen liggen. Zeker als men zich realiseert dat de bouwsector door een (op termijn) afnemend aantal werknemers op de Nederlandse markt behoefte heeft aan efficiënt produceren. De bouwsector heeft hier vele miljoenen in geïnvesteerd; de ontwikkeling is nu zo ver gevorderd dat wat ontwikkeld is, geoperationaliseerd kan worden met behulp van ICT, om zo te komen tot het gewenste Virtueel Bouwen. Door de genoemde investeringen en de opgebouwde kennis neemt Nederland een prominente positie in, die herkend en erkend wordt in het buitenland. Zo volgt onder anderen prof. Martin Fisher van de Stanford University (CIFE Center for Integrated Facility Engineering) onze ontwikkelingen op de voet. Uit het feit dat de sector zich in fase 2 à 3 van Nolan bevindt en de investeringen in afsprakenstelsels in ogenschouw nemend, kan men de conclusie trekken dat er ruime kansen liggen om de efficiëntie bij het bouwen in hoge mate te verbeteren met behulp van toepassing van ICT. 2 De genoemde acroniemen zijn inmiddels begrippen/soortnamen geworden. Strategische Research Agenda 7

8 2.1.1 Grensverleggende ICT-ontwikkelingen Er zijn veel ICT-ontwikkelingen te noemen die relevant zijn voor de bouw. Onderstaande figuur geeft een overzicht van die ontwikkelingen en de mate waarin ICT bijdraagt aan de vernieuwing in de bouw. Palet aan ICT ontwikkelingen Effect Bouwwerk Informatie Modellering Elektronisch inkopen Object libraries Product Data Management Model server Semantic Web Information Framework for Directories Information Delivery Manual Document & release management Virtual Reality 3D Modellering Application sharing Service Oriented Architecture Geographic Information 2D Drawing Ketenintegratie Resource tracking Groupware Prestatie metingen Workflow ERP Planning Projectmanagement Decision support system Smart phones Kennismanagement Palmtops Elektronische berichten Elektronisch vergaderen Inspanning Er liggen grote kansen om met behulp van ICT de efficiëntie en daarmee de aantrekkelijkheid en internationale concurrentiepositie van de sector te verbeteren Nieuwe bedrijfsconcepten Naast wat hiervoor is verwoord, biedt ICT ook kansen om nieuwe bedrijfsconcepten vorm te geven. Hierdoor kan er meer onderscheidend vermogen worden opgebouwd en kan het klimaat om te ondernemen worden verbeterd. Iedereen in de bouw is ervan overtuigd dat verdere inzet van ICT een bijdrage zal leveren aan verbetering van de concurrentiepositie, attractiviteit, efficiëntie (first time right) en transparantie van deze bedrijfstak. De onderlinge concurrentieverhoudingen liggen echter zodanig dat ondernemers pas actief investeren als zij de zekerheid hebben dat de betreffende investeringen ook echt rendement opleveren en op korte termijn zijn terug te verdienen. 8 ICT als enabler in de BOUW

9 Palet aan Business ontwikkelingen Effect Bouwen met Bouwwerk Informatie Modellering Ketensamenwerking Integraal ontwerpen System Engineering Engineering Database Proces regisseur Concurrent Engineering Geïntegreerde contracten PPS DBMF contracten Vergunnigenloket Cradle to Cradle Elektronisch aanbesteden Project portals Standaard Systematiek voor Kostenramingen Living Building Concept Functioneel specificeren Energie Zuinig Risman Life Cycle Costing Service Level Agreements Duurzaam bouwen Eindgebruikersparticipatie Past Performance Asset Management Elektronische Voertuig Geleiding Smart Roads Domotica Construction Tracking Inspanning ICT biedt de bouw kansen om te innoveren en om nieuwe bedrijfsconcepten te ontwikkelen 2.2 Samenspel wetenschappelijk en toegepast onderzoek De Bouw is gewend om, zoals men zelf zegt te innoveren op projecten. Dit levert vaak resultaten op die binnen de terugverdientijd van een project vorm en inhoud krijgen. Doordat deze innovaties vaak niet worden toegepast in andere projecten, blijven er kansen liggen. Alleen als innovatie op een hoger plan wordt gebracht, kan dit leiden tot significante veranderingen in de bouw. De ervaring leert dat innovatie op een hoger plan wordt gebracht als de ontwikkeling cyclisch verloopt, steeds met inbreng van wetenschap en ICT, gevolgd door in de praktijk aantonen dat wat ontwikkeld is ook werkt. De ervaringen uit de praktijk zijn weer richtinggevend voor de koers van de verdere ontwikkeling. Deze aanpak biedt niet alleen de wetenschap ruimte voor het leveren van een succesvolle bijdrage, maar voldoet ook aan de wens van de bouw om risico s beheersbaar te houden en resultaatgericht bezig te zijn. Strategische Research Agenda 9

10 Bouw Ontwikkeling Samenwerken Systems Engineering Faalkosten Bouwprocesverbetering Duurzaamheid Constructieve veiligheid Onderzoek Robotica Simulatie BIM Databases Sensortechnologie Invoering Bouw ICT ICT Een uitgekiende en vraaggestuurde onderzoekagenda (SRA) voor de bouwsector, die hier wordt gepresenteerd, zal leiden tot wederzijds voordeel van zowel de bouw- als de ICT-sector. Het gezamenlijk benutten van kansen, met inbreng van de wetenschap, is de missie van dit ICT-innovatieplatform ICT in de Bouw. 2.3 Bouw-ICT Raamwerk Hierna volgt een illustratie van het Bouw-ICT raamwerk dat gebruikt is om de verschillende onderzoeks-, ontwikkelings- en invoeringsonderwerpen zoals die in dit rapport naar voren komen logisch te positioneren en met elkaar in verband te brengen. Dit raamwerk definieert vijf gebieden: A. Bouwprocessen B. Bouwsoftware C. Bouwinformatie D. (Onderliggende) Technologie E. Invoering, implementatie en showcases Bij bouwprocessen horen alle onderwerpen die te maken hebben met nieuwe manieren van samenwerken, juridische/financiële aspecten etc. De scope is hier de hele levenscyclus van bouwwerken en geassocieerde toeleverketens. Daaronder vinden we alle onderwerpen die samenhangen met bouwsoftware functionaliteiten en de gerelateerde bouwinformatie die deze bouwprocessen ondersteunen of zelfs mogelijk maken. Zowel de functionaliteiten als de informatiegebieden vragen om onderliggende technologieën. Hierbij kan gedacht worden aan talen die de informatie en bijbehorende structuren vastleggen, toegangsmechanismen maar ook, nog dieper onder de motorkap, de gehanteerde database technologieën. Naast deze informatietechnologie spelen meer fysieke technologieën als sensoren en robotica hier een belangrijke rol. Met de gebieden A t/m D dekken we in principe alle Bouw-ICT gerelateerde waarom, wat en hoe -vragen af. Rest nog onderwerpen die er voor zorgen dat deze zaken ook daadwerkelijk na onderzoek en ontwikkeling in de praktijk ingevoerd/ geïmplementeerd gaan worden. Bouw-ICT Raamwerk B Bouwsoftware Bouwprocessen (onderliggende) Technologie E A D C Bouwinformatie Invoering, implementatie en showcases 10 ICT als enabler in de BOUW

11 3 Gevolgde aanpak ICT biedt op vele terreinen mogelijkheden om bestaande processen en producten te verbeteren. Daarnaast opent ICT veel mogelijkheden voor het ontwikkelen van nieuwe concepten en businessopportunities. Innovatieve ondernemers benutten de mogelijkheden van ICT om nieuwe producten en diensten te ontwikkelen en op de markt te brengen. Om de mogelijkheden van ICT in de bouw in beeld te brengen en tot een strategische research agenda te komen is een aanpak gevolgd die in grote lijnen neerkomt op het inventariseren van ontwikkelingen in beide sectoren, het confronteren van beide werelden, en het aanbrengen van focus in de vele onderwerpen die nader onderzoek en ontwikkeling vereisen. De gevolgde aanpak bestond uit de volgende stappen: 1. De ICT Task Force heeft de ontwikkelingen die kunnen bijdragen aan innovatie in de bouw geïnventariseerd. Het gaat hierbij om de aanbodkant van de ICT, en om een verzameling van technieken, methoden en hardware, die zich in een verschillend stadium van ontwikkeling bevinden, dus rijp en groen. Deze inventarisatie is besproken met hoogleraren die al bij de BIR (Bouw Informatie Raad) bekend waren en met hoogleraren uit de ICT-sector. Bij deze gesprekken stonden de volgende onderwerpen centraal: ICT ontwikkelingen die direct bijdragen aan de rendementspositie van de bouw Nieuwe bedrijfsconcepten in de bouw die mogelijk worden door toepassing van ICT Het vorige hoofdstuk, en met name het palet aan ICT- en business ontwikkelingen is daarvan het resultaat. In bijlage B treft u een gedetailleerde mindmap aan die de lezer een indruk geeft van de onderwerpen die aan bod zijn gekomen. 2. De ICT Task Force heeft vervolgens de vraagkant naar ICT vanuit de bouw geïnventariseerd, aan de hand van de topics in bijlage C. Dit aspect is vormgegeven door analyse van de beleidsnotities van Bouwend Nederland, NLingenieurs (voorheen ONRI) en Uneto-VNI. Deze beleidsnotities hebben als doel om de ondernemingen te profileren en om een bijdrage te leveren aan de klantvraag. Verondersteld mag worden dat de daarin genoemde onderwerpen breed gedragen worden door de directies en management van de bouwondernemingen. 3. De ontwikkelingen op ICT-gebied (ICT-palet) vanuit de aanbodkant en de behoefte aan ICT vanuit de bouw- en installatiesector zijn met elkaar geconfronteerd. Dat gebeurde in een iteratief proces, waarbij een clustering tot kansrijke thema s tot stand is gekomen. Het resultaat daarvan wordt gevormd door de volgende thema s : (zie ook schema op de volgende pagina) Robotica Simulaties Sensortechnologie Bouwwerk Informatie Modellering (BIM) Databasetechnologie 4. Als laatste stap is aan de wetenschappers en de leden van de ICT-Taskforce gevraagd om, gerelateerd aan de vorige stap, met concrete onderzoeksvoorstellen te komen. Het resultaat kunt u in hoofdstuk 6 lezen. Deze zijn met elkaar in verband gebracht met het Bouw-ICT raamwerk dat in hoofdstuk 2 is gepresenteerd. Strategische Research Agenda 11

12 Engineering Ingewikkelde besluitvorming en modellen Klantgericht opereren Systeem benadering en denken Systeem aanpak versus niche benadering Toepassingen Sensor technologie Bebouwde omgeving in 3D Invloed logistiek Interorganisationele ICT BIM Online service Modellen Communicatie in projecten Implementatie strategieën Nieuwe database technologie Agent Technology Robotica Domotica Procesplanning/samenwerken Trends Research Research issues ICT Business Gegevensopslag Kennismanagement Techniek Logistiek management Duurzaam bouwen CO 2 reductie Lean bouwen Dynamische infrastructuur Veiligheid en gezondheid Bouwplaats portal Intelligente bouwplaats ICT palet Sensor Robotica Simulaties technologie BIM Database technologie Beleidsthema s Bouw Arbeidsomstandigheden Onderhoud Volwassen markt Veiligheid en bewaking Risico management Mobiliteit Duurzaamheid Integrale aanpak Kwaliteit van de leefomgeving Regelgeving Strategische Research Agenda 12 ICT als enabler in de BOUW

13 4 Draagvlak 4.1 Bouw Informatie Raad De innovatieve ontwikkelingen in de bouw zijn niet mogelijk zonder draagvlak onder bedrijven en overheden in de bouw. Daarnaast is er behoefte aan overzicht en samenhang. Sinds 2007 is de Bouw Informatie Raad (BIR) actief met als doelstelling om in de bouw een succesvolle transitie tot stand te brengen naar bouwen met BIM (Bouwwerk Informatie Model). De BIR stimuleert daartoe de ontwikkeling van open standaarden en uitwisselingssoftware. De BIR richt zich op afstemming tussen initiatieven rond ICT en de totstandkoming van bouwbrede afsprakenstelsels, maar niet op fundamenteel of toegepast onderzoek. CURNET is penvoerder van de BIR-organisatie, en huisvest het programmabureau. De projecten worden projectmatig gefinancierd. Dit geschiedt op basis van collectieve gelden en/of inkomsten van de ondersteunende stichtingen CURNET, CROW en Stabu, aangevuld met bijdragen van de deelnemende partijen. Voor een volledig overzicht en samenstelling van de BIR: zie IIP ICT in de bouw Het stimuleren en structureren van onderzoek is wel de doelstelling van het IIP ICT in de bouw : dit platform is opgericht om vorm te geven aan gestructureerd en permanent ICT-onderzoek. Inhoudelijk rapporteert het IIP ICT in de bouw aan de BIR. Het platform wordt inhoudelijk ondersteund door de ICT-Taskforce. Deze groep bestaat uit kenniswerkers, vertegenwoordigers van de bouw en aan de bouw gerelateerde ICT-bedrijven. De Taskforce fungeert als een programmaraad en zal uitgebouwd worden tot een netwerkorganisatie, waarin participanten met elkaar vorm kunnen geven aan de gewenste ontwikkelingen en er steeds een optimaal draagvlak is. Het kernteam van de ICT-Taskforce verzorgt de dagelijkse sturing. De samenstelling van de Taskforce is vermeld in bijlage A. Deze strategische researchagenda heeft tot doel om onderzoek naar ICT-toepassingen in de bouw te versterken. Dat onderzoek moet wel nauw aansluiten op maatschappelijke - en bedrijfsdoelstellingen en samenwerking met andere sectoren en andere disciplines zoeken. Het gaat hier om de toepassing van ICT voor het verbeteren van zowel processen als producten in de bouw en daarmee bij te dragen aan het verhogen van de efficiëntie en effectiviteit van het bouwproces. Strategische Research Agenda 13

14 5 Mogelijke innovaties in de bouw 5.1 Veranderende vraag Het ondernemen in de bouw verschilt van andere branches. Dit komt mede door de positie die de overheid inneemt als opdrachtgever. Maar daarnaast is de overheid ook regelgever. In het buitenland stelt de overheid zelfs eisen aan het managen van bouwprocessen. Hier ligt de focus dus mede op het beheersen van informatiestromen en op het toetsen van concept ontwerpen en opgeleverde objecten. Nog een groot verschil met andere branches is het feit dat de bouw in hoofdzaak bestaat uit enkele stuks productie, uitgevoerd op tijdelijke locaties met steeds wisselende partners en waar de aan- en afvoer van materialen complex is. De Nederlandse overheid als opdrachtgever vraagt om een integrale benadering en is gestopt met het volledig zelf ontwerpen van bouwwerken. Dit vraagt om andere vaardigheden bij zowel de opdrachtgever als de opdrachtnemer. Hierdoor veranderen ontwerpmethoden. De vraagspecificatie komt los te staan van de uitwerking door de opdrachtnemer. Ook de wijze waarop de opdrachtnemer moet aantonen dat hij aan de vraagspecificatie heeft voldaan verandert. Het instrumentarium aan methoden en technieken en de daarop gebaseerde modellen veranderen door deze nieuwe vraag. Nieuw is dat deze modellen moeten kunnen omgaan met gegevens waarvan de hardheid nog maar betrekkelijk en de oplossingsruimte groter is. Ook wat het bouwproces zelf betreft, veranderen de condities. Bouwwerken moeten steeds vaker gerealiseerd worden terwijl de winkel openblijft. Dit vraagt qua planning en logistiek nogal wat. Het is dan vanwege de afstemming nodig om ook goed zicht te hebben op de lopende bedrijfsprocessen. Het is heel belangrijk om informatie door het hele proces heen te kunnen laten lopen zonder afstemverliezen. Dit geldt voor het ontwerpproces, maar zeker ook voor beheer en onderhoud. Dit laatste is voor de bouw een groeimarkt, omdat hier relaties ontstaan met een looptijd van zeker twintig jaar. Dus is het zaak om voortaan bij het ontwerpen die informatie in een Bouwwerk Informatie Model (BIM) te stoppen die later voor het onderhoud nodig is. Voor de automobielindustrie, de vliegtuigbouw en de petrochemie is dit heel normaal. Hier is het life cycle -denken veel verder ontwikkeld. Duurzaamheid is hier één van de triggers van ICT-ontwikkelingen. Meer nog: bouwen levert objecten op die 50 tot 100 jaar blijven bestaan. Het is dus noodzakelijk dat alle informatie van bouwwerken goed vastligt en gedurende de hele levenscyclus herbruikbaar is. Bouwen zonder BIM zou niet meer mogen worden toegestaan. Het Kadaster zal niet alleen de kadastrale gegevens moeten bijhouden, maar zorgt er ook voor dat de koppeling met het BIM actueel blijft. Om efficiënt en kosteneffectief te kunnen ontwerpen, zou het mogelijk moeten zijn om het ontwerp geautomatiseerd te toetsen aan het bestemmingsplan en het bouwbesluit. Om dit voor elkaar te krijgen zullen ministeries als dat van Infrastructuur en Milieu en grote gemeenten in beeld moeten komen en is aanvullende regelgeving nodig. Dit levert uiteindelijk de mogelijkheid om binnen een paar dagen in plaats van maanden, een antwoord te krijgen op een bouwaanvraag, resp. de vergunning te krijgen. 5.2 Gevolgen voor het huidige ICT instrumentarium De werkwijze verandert wat betreft de rolverdeling tussen opdrachtgever en opdrachtnemer, de verantwoordelijkheden, maar meer nog omdat de vraag nu oplossingsvrij wordt gedefinieerd. Wanneer de oude traditionele modellen en wijzen van toetsen in gebruik blijven, zullen er conflicten ontstaan omdat er een discrepantie is tussen model en huidige werkwijze. Wanneer de vraagspecificatie bestaat uit prestatieeisen wordt de situatie nog complexer. Want de vraag is of het model, de aannamen en de risicoanalyse die de opdrachtnemer gebruikt, nog kloppen met de werkelijkheid op het moment dat het bouwwerk - meestal na jaren - gerealiseerd wordt/is. Ook zijn er nieuwe prestatie-indicatoren nodig om tijdens alle fasen (van plan tot en met onderhoud en afbraak/hergebruik) te kunnen monitoren en te toetsen of het geleverde voldoet aan de gestelde eisen. Sterker nog: om in de onderhoudsfase zinvol te kunnen meten zullen de condities hiervoor al tijdens ontwerp en uitvoering vorm moeten krijgen. 14 ICT als enabler in de BOUW

15 5.3 Nieuwe kansen door ICT De marktvraag verandert, maar de ontwikkelingen op het vlak van de ICT bieden ook nieuwe mogelijkheden om op een onderscheidende en economisch rendabele manier nieuwe diensten aan de bouw te kunnen leveren. Hieronder wordt er een aantal genoemd, gerangschikt naar rijpheid van technologie Bouwwerk Informatie Model (BIM) De algemene definitie van een BIM is als volgt: Een Bouwwerk Informatie Model (BIM) is een digitaal 3D-model van een bouwwerk, waarin alle kenmerken van dat bouwwerk zijn vastgelegd. Het model bevat alle informatie over objecten, materialen en processen die met het bouwwerk samenhangen. Deze informatie is via internet en interface software digitaal uitwisselbaar. Alle ondernemingen die bij een bouwproject zijn betrokken werken aan het digitale model en voegen hun informatie eraan toe.om deze uitwisseling van informatie mogelijk te maken moet alle software in de sector dezelfde taal spreken en moeten complexe (voorheen papieren) processen worden gedigitaliseerd. Resultaat: binnen enkele jaren werken architecten, constructeurs en andere bouwprofessionals online aan één en hetzelfde driedimensionale ontwerp van een gebouw. Genoemde zaken vragen om een integrale benadering van zowel proces als inhoud. Daarom wordt in dit plan een definitie van BIM in de ruimste zin van het woord gehanteerd. Hieronder vallen dan zowel de modellering van bouwwerken in hun omgeving (denk aan GIS links op een hoger schaalniveau) en hun onderdelen (BIM in de enge zin van Bouwwerk Informatie Model), als het modelleren van bouwprocessen. Ook scharen we hieronder alle bedrijfsmatige processen en bijbehorende (vaak zachtere) organisatieaspecten die bij BIM een rol spelen. Hierbij valt te denken aan nieuwe samenwerkingsvormen, rollen, (prestatie-)contracten, juridische issues etc. BIM is daarom relevant voor alle fasen van de levenscyclus van een bouwwerk en zijn onderdelen en omvat voorbereiding, ontwerp, uitvoering, gebruik, beheer en onderhoud, renovatie, sloop en hergebruik. Het gedurende de hele levenscyclus van een bouwwerk of onderdelen hiervan kunnen vullen en onderhouden van een BIM is dan niet alleen een middel om efficiënt te produceren maar ook om qua product en dienstverlening te kunnen innoveren en dus daarmee te concurreren. Dus in ondernemerszin: ICT biedt kansen voor het ontwikkelen van slimme producten en diensten Sensor technologie Voor het beheer en onderhoud is het nu al mogelijk om op afstand te monitoren en op basis van bijvoorbeeld de toename van het stroomgebruik te voorspel- len dat onderhoud gewenst is. Op termijn kunnen wegen, spoorwegen of hoogspanningsnetwerken worden voorzien van sensoring technieken die daarmee op afstand beheerd kunnen worden. Bij de bouw van nieuwe aardgasstations wordt dit nu al toegepast, met name vanwege het plegen van preventief onderhoud. Windmolenparken op de Noordzee kunnen een ander voorbeeld zijn. Toepassing van sensoren die gegevens naar de beheerder sturen bespaart hier veel geld doordat inspectie op zee niet meer nodig is. Draadloze sensor netwerken gebaseerd op o.a. de nieuwe generatie RFID-tags (Radio Frequency Identification) bieden veel toepassingsmogelijkheden voor de bouw. Het betreft slimme chips die meer kunnen dan alleen identificatie. Plaatsbepaling, meten van temperaturen of trillingen zijn hiervan enkele voorbeelden. Informatieoverdracht vindt hierbij alleen maar plaats wanneer vooraf ingestelde waarden worden overschreden. De logistiek kan hiermee worden ondersteund, montage gecontroleerd, voorraden bewaakt, sterkten gecontroleerd, diefstal bemoeilijkt enz. Kortom: de intelligente bouwplaats ligt binnen handbereik. Voor gebouwenbeheer of, in algemenere zin, bouwwerkbeheer is het nodig om te weten waar ieder object zich bevindt. Dus vindbaar met behulp van RFID-tags. In het verlengde hiervan gaat het ook om een optimaal gebruik van het gebouw. Flexibele werkplekken en het toewijzen van vergaderruimten zijn hier onlosmakelijk mee verbonden. Indien de vaste bewoners van gebouwen een RFID-tag bij zich dragen is het bekend waar zij zich bevinden en welke ruimten er bezet zijn. Vanzelfsprekend is de privacy van de gebruikers hierbij wel een punt van aandacht. Het bewaken van het gebouw kan dan zelfs effectiever omdat bezoekers makkelijk te traceren zijn en indringers direct opvallen. Met behulp van sensortechniek en robotica hoeft een intelligent gebouw geen utopie te zijn. Samengevat: het doelmatig gebruik van bouwwerken zal worden versterkt door deze te voorzien van RFID-technologie Simulaties 3D simulatie biedt de mogelijkheid om vooraf een optimale gebouwinrichting te ontwerpen. Op basis van technieken afkomstig uit de gaming kunnen modellen worden gemaakt waarbij men met realistische beelden kan zien hoe mensen bewegen door het ontwerp. Gekoppeld aan een goede BIM en 3D CAD-software biedt dit zelfs de mogelijkheid om snel varianten te genereren en door te rekenen. Daarvoor moet wel voldoende rekencapaciteit beschikbaar zijn. Planning van de bouwprocessen zou niet anders moeten zijn dan het doorgeven van taken aan een ander. Strategische Research Agenda 15

16 Als het BIM voldoende procesinformatie bevat is het mogelijk om automatisch taken toe te wijzen. Maar dan demand -driven zonder het gehele overzicht te hebben. Deze modellen laten zich ook doorrekenen op fouten en doorlooptijden Robotica Robotica is iets voor de nabije toekomst. In de bouw wordt nog veel met de hand gedaan. Robots die op afstand bestuurbaar zijn of gedeeltelijk spierfuncties overnemen kunnen hier verandering in brengen. In eerste instantie hoeven dit geen complete automaten te zijn, maar volstaat een volledig door de mens bediende machine. Maar dan wel met veel intelligentie voor de veiligheid of om veel kracht te kunnen leveren. Dus niet meer de steiger op maar remote building. Een leerfunctie aan dergelijke robots kan vervolgens leiden tot het automatisch uitvoeren van routine klussen Database technologie De wijze van gegevensopslag en -beheer is in alle voornoemde onderwerpen steeds een voorwaarde. Het betreft een hoeveelheid gegevens die in combinatie met modelberekeningen vraagt om een efficiënte, op de vraag afgestemde, databases. De wetenschap moet deze databasetechnologie gaan leveren omdat de industrie alleen maar objectgeoriënteerde databases verkoopt die zijn gebaseerd op verouderde technologieën. Voor de bouw is dit nieuw omdat tot nu toe vanuit de informatica nauwelijks is gekeken naar de bouw. Het is dus noodzaak om database experts aan het werk te zetten om echt goede modellen voor de bouw te gaan ontwikkelen en die natuurlijk te combineren met de wereld van de gaming. 5.4 Uitdagingen aan bouw-ict Naast allerhande initiatieven om voornoemde wensbeelden werkelijkheid te laten worden, zijn er ook vertragende factoren die de toepassing van ICT nu nog in de weg staan. Ten eerste de heersende cultuur in de sector, die (vaak ook opgelegd door opdrachtgevers) gericht is op de korte termijn. Investeringen die op de wat langere termijn rendement opleveren, zoals in ICT, vallen dan buiten de scope van de opdracht aan het bouwbedrijf. Een tweede mogelijke belemmering is de beschikbaarheid van snelle dataverbindingen op iedere locatie, ook op afgelegen plekken. Een derde uitdaging is de beveiliging van data. Het gaat hier met name om het autoriseren van informatie voor verder gebruik: wie mag deze zien en is de data wel consistent. Tot slot ook aandacht voor de beheerskosten van alle servers die nodig zijn om de ICT te laten werken. 5.5 Factor mens Niet alleen de techniek is bepalend. Meer nog is de mens de spil waar het om draait en deze mens moet al deze noviteiten omarmen en tot de zijne maken. Een nieuwe techniek te snel introduceren, zonder duidelijk te maken wat de gebruiker er mee opschiet, werkt in een scheppend beroep averechts. Maar ook het invoeren van werkwijzen zonder meer gekopieerd uit andere sectoren blijkt niet te werken. Dit omdat de complexheid en de bediening van de systemen het vermogen van de mens om zich dingen eigen te maken bruuskeren. Het zal nodig zijn om geautomatiseerde hulpmiddelen te maken, die de bouw eigen zijn en die aansluiten bij de manier waarop de mensen leren die in deze sector werken. Het trekken van parallellen met andere sectoren kan helpen om deze nieuwe modellen en werkwijzen te ontwikkelen. 16 ICT als enabler in de BOUW

17 6 Uitwerking agenda 6.1 Inleiding In dit hoofdstuk worden de onderzoeksvoorstellen beschreven, gecategoriseerd naar de volgende onderwerpen: Robotica Simulatie Sensor technologie BIM (Bouwwerk Informatie Modellering) Database Technologie De onderwerpen in dit hoofdstuk zijn tevens, met de aanduiding A-E, gerelateerd aan het Bouw-ICT raamwerk dat is weergegeven op pag. 9. De voorstellen hebben betrekking op onderzoek en ontwikkeling, en vormen met elkaar deze Strategische Onderzoekagenda. Het IIP Bouw pakt deze voorstellen op voor uitwerking, en zorgt voor afstemming met het programma van de BIR. 6.2 Robotica D Robotica Robot ondersteunde assemblage Bouwrobots voor gevaarlijk werk Sensor robots Robot ondersteunde assemblage Een scenario waarin robots een rol spelen kan zich richten op de bouwfase. Bouwmaterialen voorzien van RFID tags kunnen worden geregistreerd en zullen via tracking en tracing altijd vindbaar zijn, in het bijzonder ook voor robots die ze naar de gewenste locatie brengen. De robots kunnen door mensen (eventueel op afstand) bediend worden om zware elementen op hun locatie te krijgen. Bovendien kan de robot controleren of het juiste element op de juiste positie wordt geplaatst. Onderzoekvragen: Aan welke specificatie moet een robot voldoen om zwaar en/of nauwkeurig werk op de bouwplaats te ondersteunen? Waaraan moeten de bouwelementen voldoen om geschikt te zijn voor assemblage door een robot? Over welke informatie moet de robot beschikken om zijn werk te kunnen doen? Op welke wijze heeft de robot interactie met zijn omgeving (mens en bouwwerk)? Bouwrobots voor gevaarlijk werk De bouwindustrie is de op een na gevaarlijkste bedrijfstak. Veel van dit gevaarlijke en zware handwerk kan worden overgenomen door robots, hetzij volledig automatisch, hetzij op veilige afstand bestuurd Sensor robots Om een bouwproject te kunnen beheersen zijn veel gegevens nodig. In plaats van handmatig inwinnen kunnen deze gegevens ook automatisch worden verzameld door sensorrobots. 6.3 Simulatie B Simulatie Simulatietools voor vroegtijdige vergelijking ontwerpalternatieven Visualiseren van simulatieresultaten Gebruik van zoekalgoritmes Mens-computer interfaces Monitoren van ruimtegebruik Modellering gebruikersprocessen Simulatietools voor vroegtijdige vergelijking ontwerpalternatieven Op dit moment gebruiken ontwerpers simulatietools vooral om te controleren of een bepaald ontwerp voldoet aan ode ontwerpeisen, zoals sterkte of energiegebruik. Door deze tools verder te ontwikkelen kunnen ontwerpers verschillende oplossingen in een eerder stadium vergelijken, zodat het ontwerp weghalen geoptimaliseerd wordt Visualiseren van simulatieresultaten De bestaande tools zijn gericht op simulatie van enkelvoudige ontwerpeisen, zoals sterkte of energiegebruik. Om een optimaal ontwerp te maken moet de ontwerper de resultaten voor de verschillende ontwerpeisen tegen elkaar af kunnen wegen. Visualisatie van de verschillende simulaties kan hierbij een hulpmiddel zijn Gebruik van zoekalgoritmes Na de visualisatie van verschillende simulaties is de volgende stap om automatisch te laten zoeken binnen de bestaande oplossingen, om het ontwerp te optimaliseren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van kunstmatige intelligentie algoritmes zoals genetic algoritmes, simulated annealing, neural networks, of hill climbing. Strategische Research Agenda 17

18 Om deze algoritmes bruikbaar te maken moeten ze geïncorporeerd worden in de simulatie omgevingen. Met behulp van deze functionaliteit kan vervolgens worden vastgesteld in hoeverre verschillende alternatieven voldoen aan verschillende ontwerpeisen Mens-computer interfaces Tijdens de pre-processing moeten er diverse aannames en schematisaties gedaan worden om het ontwerp in te kunnen voeren in de simulatiesoftware. Vervolgens moeten de resultaten van de simulatie worden vertaald (post-processing) naar de werkelijke constructie. Beide processen zijn foutgevoelig. Goede mens-computer interfaces kunnen de ontwerper helpen bij de schematisatie en bij de interpretatie van de resultaten Monitoren van ruimtegebruik Een scenario waarin sensoren gekoppeld aan een gebouweninformatiesysteem een rol spelen kan zich richten op de zorgsector of op de logistiek van het bouwproces waarin een robot onderhoudstaken verricht. Bijvoorbeeld in een ziekenhuis/verpleeghuis zijn sensoren aanwezig die analyseren wat mensen doen in een ruimte. Aan de hand van deze informatie zal het gebouw zich aanpassen aan de gebruikers (b.v. verlichting past zich lokaal aan, en voor de persoon relevante informatie wordt op beeldschermen getoond op de locatie waar de persoon is). Onderzoekvragen: Aan welke specificaties moeten de sensoren voldoen om activiteiten van personen te identificeren? Hoe kunnen activiteiten die verspreid plaatsvinden over meerdere ruimten worden geanalyseerd? Hoe kan de sensorinformatie worden afgestemd op de controlesystemen die deze informatie gebruiken? Modellering gebruikersprocessen Het bepalen en vastleggen van de gebruikersvraag in de vorm van functionele specificaties en het valideren van deze specificaties zijn wezenlijk voor het moderne bouwen. Wat men in een gebouw of met een civiele infrastructuur doet, staat hierbij centraal. Het modelleren en het simuleren van het gebruik kan helpen om vooraf te bepalen of wat gebouwd gaat worden ook in overeenstemming is met de wens. 6.4 Sensor technologie Sensor technologie Verbeterde realiteit van applicaties Omzetten van meetgegevens naar informatiemodellen SmartStructures Verbeterde realiteit applicaties Moderne sensoren zijn in staat om meer en gedetailleerdere gegevens te verzamelen dan de mens. De mens is echter in staat om bepaalde belangrijke dingen te signaleren. Daarom worden in geavanceerde applicaties beide soorten gegevens gecombineerd om betere beslissingen te kunnen nemen in complexe situaties, zoals bij bouwprojecten Omzetten van meetgegevens naar informatiemodellen Er zijn algoritmes die meetgegevens kunnen omzetten naar een informatiemodel. In de praktijk wordt echter gewerkt met diverse sensorsystemen, die elk hun eigen soort meetgegevens genereren (laser scans, RFID tracking of radar). Om maximaal nut te hebben van deze meetsystemen, moeten algoritmes ontwikkeld worden die in staat zijn om data van diverse systemen in te lezen, te vergelijken en te combineren in een informatiemodel zodat tijdens de Bouw betere besluiten kunnen worden genomen SmartStructures SmartStructures zijn objecten die voorzien zijn van sensoren die het gebruik en de toestand monitoren. Een goed voorbeeld betreft de uitgevoerde sterkteberekeningen en de feitelijke belasting van kunstwerken als bruggen en viaducten. In de gebruiksfase kunnen sensoren de dynamische/werkelijke belastingsituaties meten en de gegevens naar het kantoor van de beheerder sturen. Bovendien kunnen de sensoren ook automatisch illegaal overbelaste vrachtwagens detecteren. D 18 ICT als enabler in de BOUW

19 6.5 Bouwwerk Informatie Modellering (BIM) BIM Algemeen Functionaliteit Informatiestructuur Informatietechnologie BIM en de verbetering van het bouwproces Invoering en implementatie van BIM Algemeen BIM is een breed begrip. Om de talloze aspecten die samenhangen met het gebruik van en het werken met BIM bespreekbaar te maken is een onderverdeling gemaakt in vijf aandachtsgebieden. Deze aandachtsgebieden zijn daarnaast, met de aanduiding A-E, gerelateerd aan het Bouw-ICT raamwerk dat is weergegeven op pag. 9. Hiermee ontstaat de volgende indeling: Functionaliteit B Bouwsoftware Informatiestructuur C Bouwinformatie Informatietechnologie D (Onderliggende) Technologie BIM en de verbetering A Bouwprocessen van het bouwproces Invoering en implementatie van BIM E Invoering, implementatie en showcases Functionaliteit B Tot dit onderwerp behoren de volgende onderwerpen: a. Intelligente xd ICT Systemen BIM staat tegenwoordig sterk in de belangstelling. Toch is BIM meestal slechts één component in het totale ICT-systeem van bedrijven en organisaties. Vanuit eindgebruikerperspectief is men vooral geïnteresseerd in de geboden functionaliteiten van dit systeem. Interessant zijn dan ook raamwerken en architecturen voor totaalsystemen zoals gedefinieerd door het 5Di consortium van Europese aannemers. 5D staat voor 3D in de ruimte plus kosten en tijd. 6Di (5Di + milieu) lijkt een logische uitbreiding. xd staat voor het ultieme concept waarbij alle relevante people/profit/planet dimensies meegenomen worden. Dit betekent veel meer dan alleen 3D. b. Open functionaliteiten Het gaat hier om sofware functionaliteiten die direct op open standaarden werken en soms ook open source zijn, hoewel niet perse. Software-ontwikkeling is in deze SRA geen doel, maar er zal naar verwachting wel software als bijproduct van deze kennisontwikkeling ontstaan. Goede voorbeelden hiervan zijn de Open Source BIM (IFC) Server en de IFC Viewer en DLL s die gebruikt kunnen worden door derden om IFC-compliant te worden. In het semantische domein betreft het hier de PMO Configurator, de Excel-to-PMO-Converter en ook particuliere productconfiguratoren Informatiestructuur a. Centrale en standaard informatiemodellen Bij complexe projecten is het niet mogelijk om alle bouwinformatie in een enkel model weer te geven omdat specialisten dezelfde informatie in verschillende formats nodig hebben. Bij modulaire gebouwen, zoals modulaire woningen en parkeergarages, zijn standaard en centrale informatiemodellen in staat om alle bouwinformatie bij elkaar te brengen. Hierdoor kan de communicatie tijdens ontwerp en uitvoering soepeler verlopen en kunnen de gegevens direct als input dienen voor simulaties en multi-criteria afwegingen. b. BIM in spatial databases In een BIM moeten grafische data en informatie over de eigenschappen van een object geïntegreerd zijn. Het is zeer de vraag of er al echt sprake is van integratie. De huidige praktijk wordt waarschijnlijk nog steeds vooral gekenmerkt door een tweeledige architectuur met gescheiden subsystemen voor het vastleggen van deze data. Het nadeel hiervan is dat de bevraging suboptimaal is en de bewaking van de integriteit niet adequaat kan zijn. Al sinds medio jaren 90 is er een oplossing voor deze problematiek in de vorm van ruimtelijke databases. In de geo-informatiewereld is de toepassing van ruimtelijke databases al ver doorgedrongen. In toenemende mate worden 3D-toepassingen operationeel. In het CAD-domein zijn er wel koppelingen mogelijk met ruimtelijke databases. Niettemin wordt er weinig vernomen van echte BIM-toepassingen, die gebaseerd zijn op een ruimtelijke database. Uiteraard zijn er veel moeilijkheden te overwinnen: de mate van detail is erg groot, terwijl ieder detail opgeslagen moet worden in 3D. Ook speelt de complexiteit van de objecten en de daarbij behorende constructies een rol. Naar verwachting zal BIM uiteindelijk op een ruimtelijke database gebaseerd moeten zijn. Onderzoekvragen: performance van BIM-oplossingen in een ruimtelijke database ideale opslagstructuren voor BIM in ruimtelijke databases voldoen de bestaande spatial databases aan de eisen van BIM (qua datatypes e.d.) C Strategische Research Agenda 19

20 c. Open, herbruikbare objectenbibliotheken In de loop van de jaren zijn veel initiatieven genomen om objectenbibliotheken te bouwen (Cheobs, BarBi, LexiCon, IFD Library, ETIM,...). Een technisch probleem wordt steeds gevormd door de incompatibele technologieën en methoden die gebruikt worden om deze bibliotheken vast teleggen en te structureren. De vraag is of het bouwen en vullen van objectenbibliotheken om vervolgens te laten betalen voor het gebruik in de toekomst nog wel opgaat. Daarom wordt gedacht aan het opzetten van een werkelijk open en gratis objectenbibliotheek, gebaseerd op volledig open en moderne technologie van het semantic web. d. Verbetering en integratie van bestaande open standaarden Met name de industriestandaard IFC (Industry Foundation Classes) is sterk in ontwikkeling. De laatste specificatie IFC2x4 volgt binnenkort versie 2x3 op en er zijn diverse initiatieven om specifieke subsets/uitbreidingen in de vorm van Model View Definitions (MVDs) en implementers guidelines vast te leggen. Met name voor de Extensie zien we een grote kans voor toepassing van PMO-gebaseerde ontologieën inplaats van het eerder voorgestelde IFD schema (ISO ). BuildingSMART werkt momenteel aan uitwisselingsinformatie voor BIM op basis van de IFC-standaard. Ook VISI en COINS worden continu verbeterd. Ontwikkelingen van het Semantic Web (zoals vraagtalen als SPARQL maar ook open source semantic servers) vinden vooral extern plaats en moeten nauwgezet gevolgd worden. Dit geldt ook voor andere, aanverwante standaarden als CityGML, gbxml en GIS/Energie. Tot slot liggen er goede kansen om al deze specificaties (met name VISI/COINS/IFC/PMO)en hun implementaties af te stemmen en complementair te laten werken. We noemen dit wel de integratie van de integratie. e. Integratie schaalniveaus GIS en BIM Bouwwerk Informatie Modellering (BIM) en Geografische Informatie Systemen (GIS) hebben een compleet verschillende ontwikkelingsgeschiedenis maar komen steeds meer bij elkaar. Een belangrijk onderscheid tussen deze twee concepten als het gaat om gebouwmodellering is dat BIM zich vooral toelegt op het manipuleren en in detail weergeven van nieuwe bouwwerken, terwijl GIS met name is ontwikkeld voor het analyseren en weergeven van opgemeten globale bouwwerken. BIM en GIS kennen elk ook hun eigen standaardisatie initiatieven. Het Open Geospatial Consortium (OGC) beheert de GIS standaarden zoals Geographic Markup Language (GML). Een tekortkoming van een open BIM standaard als IFC is dat de omgeving van gebouwen nagenoeg ontbreekt. OGC heeft als belangrijk onderdeel in de integratie van GIS en BIM het gebruik van het applicatieschema CityGML binnen GML voor ogen, eventueel aangevuld met een extensie voor missende details. Op het gebied van transacties met behulp van CityGML is nog onderzoek en ontwikkeling nodig waarbij met name het behoud van de integriteit van modellen een belangrijk onderwerp is. Naast de beschrijving van geometrie is bij het gebruik van CAD en BIM ook de visualisatie een belangrijk onderdeel van de beschrijving van een object. GML in het algemeen en ook CityGML zijn niet de meest toegesneden formaten voor het efficiënt beschrijven van de weergave van objecten voor real-time 3D applicaties. Er wordt daarom gekeken naar het gebruik van andere standaarden voor dit doel, afkomstig uit het web graphics domein (b.v. X3D en KML). In de huidige bouwpraktijk is de discrepantie tussen BIM in GIS waarneembaar. Dit leidt tot problemen bij bijvoorbeeld gebiedsontwikkeling van wijken, bedrijfsterreinen, stadsdelen etc. Internationaal wordt onderzocht of bestaande standaarden bijeen kunnen worden gebracht of dat er aanpassingen nodig zijn Informatietechnologie a. Autonomous Intelligent Agent Technologie In bouwprojecten is de informatie op meerdere plaatsen en in meerdere modellen opgeslagen. Om het gedrag van een bouwwerk goed te simuleren, moeten de ingenieurs handmatig gegevens verzamelen en interpreteren om ze te kunnen invoeren in een simulatiemodel. In de toekomst zal de innovatieve ICT een mechanisme aanreiken dat de semantiek en ontologie van de diverse bestaande informatiemodellen beheerst, en dat alle data die nodig is voor de simulatie automatisch verzamelt. b. Autonomous agent en Semantic web technologieën BIM betreft vaak zeer complexe modellen. Het beheersbaar en doorzoekbaar maken van BIM vormt een steeds groter obstakel voor de acceptatie van BIM. Autonomous agent en Semantic web technologie lijken een goede basis te vormen voor het vastleggen van bouwkundige kennis en het ontsluiten van de kennis voor specifieke toepassingen. De verschillende bestaande standaarden zoals IFC moeten flexibel kunnen worden aangepast, uitgebreid en geïntegreerd voor de verschillende applicaties die van BIM gebruik maken. D 20 ICT als enabler in de BOUW