BIR | Objectenbibliotheeken in de bouw - Uneto-VNI

Objectenbibliotheken in de bouw
Zeven vragen en antwoorden over objectenbibliotheken, kennismodules
en hun betekenis voor BIM en de bouwpraktijk
oktober 2009
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
1. De BIR en haar missie
De Bouw Informatieraad (BIR) heeft als missie:



zorgen voor de totstandkoming van afsprakenstelsels (standaarden) voor informatie over bouwobjecten
en –processen;
zorgen dat de bouwsector nieuwe werkwijzen, inclusief de afsprakenstelsels adopteert en implementeert;
stimuleren dat de ICT-markt passend instrumentarium ontwikkelt;
met als uiteindelijke doel: het realiseren van een efficiënter bouwproces. In dit kader beijvert de BIR zich
voor de introductie en het gebruik van Bouw Informatie Modellen (BIM) in de voorbereiding, uitvoering en
het beheer van bouwwerken.
Een BIM is een digitaal model van een bouwwerk, een soort centrale database waarin alle informatie over dat
bouwwerk is opgeslagen. Een BIM is altijd projectspecifiek. Alle bouwpartners die betrokken zijn bij het
betreffende project, maken gebruik van en dragen bij aan de opbouw van het BIM. Iedere bouwpartner haalt
de informatie die hij nodig heeft voor de uitvoering van zijn taken, uit het model en voegt de resultaten van
zijn taken er weer aan toe. Alle gegevens worden zodoende maar één keer ingevoerd en kunnen vervolgens
door verschillende bouwpartners en voor verschillende doeleinden worden hergebruikt. Iedere bouwpartner
beschikt via het BIM steeds over de meest actuele informatie over het bouwwerk. Dat geldt voor de
ontwerpfase, maar ook voor de uitvoerings- en exploitatiefasen. Het BIM zorgt ervoor dat alle bouwpartners
– én hun computerprogramma‟s – één taal spreken. Van de inzet van BIM worden grote voordelen verwacht
in termen van kwaliteit, kosten, transparantie en efficiëntie.
2. Waarom zijn objectenbibliotheken nodig?
In een BIM wordt alle informatie gekoppeld aan „objecten‟, ofwel de „dingen‟ die in het betreffende
bouwwerk voorkomen. Objecten kunnen in omvang en aard zeer van elkaar verschillen. Een bouwwerk als
geheel is een object, maar het kleinste schroefje in het bouwwerk is dat ook. Een object kan dus bestaan uit
kleinere objecten, die op hun beurt kunnen bestaan uit weer kleinere objecten. Een viaduct kan bijvoorbeeld
bestaan uit landhoofden en een brugdek. Het brugdek kan bestaan uit prefab betonliggers, een druklaag en een
slijtlaag. Een prefab betonligger kan bestaan uit een betonmengsel en een voorgespannen
wapeningsconstructie. De voorgespannen wapeningsconstructie kan bestaan uit ….. Enzovoort.
Met vallen en opstaan wordt in de Nederlandse bouw ervaring opgedaan met het werken met BIM. In de
praktijk blijkt steeds weer hoe belangrijk het is dat alle partners in een project dezelfde perceptie hebben van
wat de objecten zijn in het bouwwerk. Zonder eenduidige definities en afspraken over waar het ene object
ophoudt en het andere begint, kan er nog steeds geen sprake zijn van efficiënte, foutloze uitwisseling van
digitale informatie. Een paar voorbeelden:

Hoort de stekwapening van een betonkolom bij het object “kolom” of bij het object “vloer” waarin de
betreffende wapening wordt vervlochten?
2
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw



Hoe meet je de oppervlakte van een vloer? Voor de gebruiker is het netto gebruiksoppervlak tussen de
wanden relevant, maar de aannemer die de vloerplaten moet bestellen, wil het totale oppervlak
inclusief de opleggingen uit het model kunnen halen.
Als we het hebben over het object “deur”, is dat dan inclusief of exclusief het kozijn en het hang- en
sluitwerk?
In een groot ziekenhuisproject kwamen de architect en de aannemer op basis van hetzelfde digitale
gebouwmodel tot soms totaal verschillende hoeveelheden en daarmee tot uiteenlopende
kostenramingen. De architect en de constructeur hadden in het model bijvoorbeeld een rij kolommen
gemodelleerd. De aannemer zag geen kolommen, maar een wand met grote sparingen, omdat een en
ander het best met behulp van een wandkist zou kunnen worden uitgevoerd.
De constructeur beschouwde (en berekende) een stabiliteitswand over drie verdiepingen als één object,
maar de aannemer zou de wand in drie keer storten, met telkens een periode van een maand ertussen.
Hij zag in de stabiliteitswand drie verschillende objecten….
Het is belangrijk dat bouwpartners bij het vastleggen van informatie over een bouwwerk dezelfde definities
van (deel-)objecten gebruiken. Om te voorkomen dat al die definities steeds weer opnieuw moeten worden
bedacht, zijn „objectenbibliotheken‟ onmisbaar. In de Nederlandse bouw zijn op bedrijfstakniveau drie
objectenbibliotheken in gebruik of in ontwikkeling:



IFD-NL Library for BuildingSMART1 (voorheen STABU LexiCon) voor de B&U-sector (in
ontwikkeling);
De „Basismodule‟ van Cheobs voor de GWW-sector (in ontwikkeling);
ETIM (Europees Technisch Informatie Model) voor de installatiesector (volledig operationeel en in
gebruik bij ca. 6.000 installatiebedrijven en groothandels).
3. Wat is een objectenbibliotheek?
Een objectenbibliotheek is een gestructureerde verzameling van definities van soorten (bouw-)objecten, hun
mogelijke functies en hun kenmerkende eigenschappen. In een objectenbibliotheek wordt bijvoorbeeld
vastgelegd wat we verstaan onder een “deur”, welke en kenmerkende eigenschappen een deur kan hebben en
in welke eenheden we die eigenschappen uitdrukken. Ook wordt in globale termen vastgelegd wat de functies
van een deur (kunnen) zijn. In tegenstelling tot een BIM is een objectenbibliotheek niet projectspecifiek,
maar altijd generiek.
Eigenlijk is „objectenbibliotheek‟ geen juiste naam en daarmee een enigszins verwarrende term. Er worden
namelijk geen kant en klare objecten of producten in beschreven die je bij de bouwmarkt kunt kopen, maar
veeleer „concepten‟ of soorten van objecten („objecttypen‟ genoemd). Zo bevat een objectenbibliotheek
bijvoorbeeld geen catalogus van alle mogelijke deuren die in de handel zijn, maar “slechts” een afspraak over
de wijze waarop alle mogelijke deuren op eenduidige, merkonafhankelijke wijze kunnen worden beschreven.
Dit kunnen we toelichten aan de hand van het – sterk vereenvoudigde – voorbeeld op de volgende pagina.
1
IFD staat voor „International Framework for Dictionaries‟. Met „Library for BuildingSMART‟ wordt aangeduid dat de
objectenbibliotheek aansluit op de internationaal geaccepteerde IFC-standaard, die is ontwikkeld door het wereldwijde
consortium BuildingSMART (voorheen IAI: International Alliance for Interoperability).
3
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
Objecttype “deur”
Functies (voorbeelden):

Het bieden van doorgang tussen twee ruimten
Eisen: ……………….

Het afsluiten en/of ontsluiten van een ruimte
Eisen: ……………….

…..
Basis: IFC
(topologie, geometrische
eigenschappen en
materiaal)
Kenmerkende eigenschappen (voorbeelden):

Locatie (t.o.v. referentiepunt)
: X= …. mm, Y= …. mm, Z = …. Mm

Breedte
: …………
mm

Hoogte
: …………
mm

Dikte
: …………
mm

Vrije doorgang
: …………
mm

Materiaal







Brandwerendheid
Geluidwerendheid
Afwerking
Kleur
Fabricaat
Type
Prijs
:
:
:
:
:
:
:
…………
…………
…………
…………
………...
………...
………...
min
dB(A)
RAL
Euro
Aanvulling voor overige
eigenschappen („property
sets‟):

IFD Library (B&Usector)

Cheobs (GWW-sector)

ETIM (installatiesector)
Met behulp van deze definitie kunnen in een BIM
gegevens over deuren in een project worden vastgelegd.
Dat gebeurt door voor de functies projectspecifieke eisen
te formuleren en/of voor de eigenschappen
projectspecifieke waarden in te vullen
Figgur 1: Vereenvoudigde weergave van een definitie van het objecttype “deur”,
zoals die kan worden opgenomen in een objectenbibliotheek
Een definitie van een objecttype in een objectenbibliotheek bestaat grofweg uit:


een opsomming van de mogelijke functies van het objecttype;
een opsomming van de kenmerkende eigenschappen („property sets‟) van het objecttype.
4
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
Aan de functies kunnen in een gegeven project eisen worden gesteld („functionele eisen‟). Een functie van een
deur kan bijvoorbeeld zijn: “het bieden van doorgang tussen twee ruimten”. Eisen aan die functie kunnen
bijvoorbeeld zijn: “de minimale capaciteit van de doorgang moet 30 personen per minuut bedragen” of “de
doorgang moet geschikt zijn voor gebruikers van elektrische rolstoelen”.
Voor de functies en de eigenschappen van een objecttype zijn in de objectenbibliotheek geen waarden
ingevuld. In figuur 1 is dit geïllustreerd door middel van stippellijntjes.
De generieke object(typen)definities uit een objectenbibliotheek kunnen worden gebruikt voor het vastleggen
van gegevens over een bouwwerk in een projectspecifiek BIM. Wanneer de opdrachtgever bijvoorbeeld
bepaalde eisen wil stellen aan een deur, haalt hij de definitie van het objecttype „deur‟ uit de
objectenbibliotheek. Bij het gedeelte „Functies‟ vult hij zijn functionele eisen in. Later gebruikt de architect
dezelfde definitie om bijvoorbeeld de locatie, de breedte, de hoogte en eventuele andere eigenschappen van
de deur in het BIM vast te leggen. Hij doet dat door voor de verschillende eigenschappen concrete,
projectspecifieke waarden in te vullen, zodanig, dat aan de functionele eisen wordt voldaan (in ICT-taal wordt
dit “instantiëren” genoemd). Wanneer andere bouwpartners, zoals de bouwfysicus, de kostendeskundige en de
aannemer, vervolgens dezelfde definitie hanteren, kan er geen misverstand bestaan over wat de architect heeft
bedoeld. Bovendien kunnen zij de definitie gebruiken om weer andere gegevens van de betreffende deur in
het BIM vast te leggen (zoals de geluidwerendheid, de prijs en het fabrikaat).
Figuur 2: Schematische voorstelling van het gebruik van een objectenbibliotheek
voor het opbouwen van een BIM
5
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
4. Wat is de relatie met de internationale IFC-standaard?
De basis voor de object(typen)definities in een objectenbibliotheek zoals we die in ons land ontwikkelen,
wordt gevormd door de internationale IFC-standaard2. Dit is een soort objectenbibliotheek, die op initiatief
van de belangrijkste leveranciers van CAD-applicaties (tekenprogramma‟s) in de wereld3 is ontwikkeld door
het internationale consortium BuildingSMART. Met de IFC-standaard kan echter maar een beperkt aantal
eigenschappen van objecten worden vastgelegd en uitgewisseld, namelijk de eigenschappen die te maken
hebben met de topologie, de geometrie en het materiaal van de objecten. Dat is in principe voldoende voor
(het uitwisselen van digitaal) tekenwerk, maar in een BIM moet veel méér informatie worden vastgelegd.
Op basis van informatie in een BIM moeten bijvoorbeeld ook bouwfysische en constructieve berekeningen
kunnen worden gemaakt. De kosten van objecten moeten kunnen worden geraamd. Er moet
„besteksinformatie‟ aan de objecten kunnen worden gekoppeld. Om succesvol met een BIM te kunnen
werken, moeten daarom veel meer kenmerkende eigenschappen („property sets‟) van objecten worden
benoemd dan in de IFC. Dat gebeurt in objectenbibliotheken als de “IFD for BuildingSMART” en “Cheobs”
(zie ook figuur 1). Deze bibliotheken worden geprofileerd en door BuildingSMART geaccepteerd als
noodzakelijke aanvullingen op de IFC-standaard.
5. Wanneer wordt een objectdefinitie uit een
objectenbibliotheek gebruikt?
Een object(type)definitie kan in de hele levenscyclus van een bouwwerk worden gebruikt. Dat begint al bij
het Programma van Eisen. Daarin kan met behulp van de object(type)definitie een object “als gewenst”
worden beschreven door het benoemen van functies en de daaraan te stellen eisen. In de ontwerpfase kan de
definitie worden gebruikt om het object “als ontworpen” vast te leggen in het BIM. In de loop van het
ontwerpproces worden steeds meer eigenschappen van het object ingevuld, te beginnen met de topologische
en geometrische eigenschappen. Naarmate het ontwerp gedetailleerder wordt uitgewerkt, kunnen steeds meer
kwalitatieve eigenschappen worden ingevuld. Totdat tenslotte desgewenst zelfs het fabricaat en type kan
worden gedefinieerd. Na de uitvoering kan de object(type)definitie worden gebruikt om informatie over het
object “als uitgevoerd” vast te leggen ten behoeve van het beheer.
6. ETIM is “volledig operationeel”. Hoe werkt dat?
In de installatiesector functioneert al enige jaren de systematiek ETIM („Europees Technisch Informatie
Model‟). ETIM is een objectenbibliotheek en meer specifiek een classificatie van installatieproducten die
installatiebedrijven bij groothandelaren kunnen inkopen. In onderstaand kader is aan de hand van een
voorbeeld toegelicht hoe ETIM in grote lijnen werkt.
2
IFC staat voor „Industrial Foundation Classes‟.
3
Belangrijke initiatiefnemers voor IFC zijn Autodesk (leverancier van o.a. AutoCAD en Revit), Bentley Systems
(leveranciers van o.a. Microstation) en Nemetchek (leverancier van o.a. Allplan).
6
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
Inkopen op basis van ETIM
Stel, een installateur heeft een pomp nodig van een bepaalde minimumcapaciteit en met een bepaald
maximum energiegebruik. Hij opent een internetapplicatie die werkt op basis van ETIM. Hij zoekt de
definitie van (het objecttype) „pomp‟ op en vult de vereiste eigenschappen in van de pomp die hij zoekt. Via
een zoeksysteem krijgt hij een lijstje van alle in de handel zijnde pompen die aan de gestelde eisen voldoen.
In het scherm is aangegeven welke bedrijven de pompen kunnen leveren. De installateur kan doorklikken
naar de websites van de leveranciers om te bekijken wat de pompen kosten, of ze op voorraad zijn, wat de
levertijden zijn, enzovoort. Zodra hij een keus heeft gemaakt, kan hij de pomp online bestellen, betalen en
afroepen.
Vaak wordt gedacht dat ETIM een productcatalogus is. Uit het voorbeeld blijkt dat dit niet het geval is. ETIM
is een productonafhankelijke classificatie, een objectenbibliotheek op het niveau van typen
installatieonderdelen, waarmee installatiebedrijven online artikelen kunnen zoeken, vergelijken en inkopen.
Voorwaarde is dat fabrikanten en groothandelaren hun productinformatie zodanig inrichten, dat ze via ETIM
kunnen worden gevonden. Met andere woorden: ze moeten in hun productomschrijvingen zoveel mogelijk
gebruik maken van de structuur van objectdefinities of klasses, die in ETIM zijn afgesproken.
Met ETIM is het niet mogelijk hogere aggregatieniveaus van installaties te definiëren. ETIM bevat
bijvoorbeeld wel object(type)definities voor verwarmingsketels, radiatoren, drukvaten, pijpen en dergelijke,
maar nog niet voor CV-installaties als geheel. Daarvoor wordt aansluiting gezocht met de IFD-NL Library for
BuildingSMART. Daarin zullen wel object(type)definities worden ogenomen voor hoger aggregatieniveaus
van technische installaties.
7. Is een objectenbibliotheek alleen maar een lijst van objectdefinities?
Een objectenbibliotheek bevat niet alleen generieke definities van alle mogelijke typen bouwobjecten en hun
kenmerkende eigenschappen, maar geeft ook aan welke (vaste) relaties er bestaan tussen verschillende typen
objecten. „Taxonomie‟ is in dit verband een belangrijk begrip. Daarmee wordt bedoeld, dat er bepaalde,
algemene kennisregels in de bibliotheek zijn ingebouwd.
Voor ons als mensen is het vanzelfsprekend, dat een deur deel uitmaakt van een wand en dat waar een deur
zit, geen wand kan zitten. Een computer weet dat niet: het moet hem worden verteld. Een goede
objectenbibliotheek is daarom opgebouwd volgens een bepaalde taxonomie, waarin algemeen geldige relaties
tussen verschillende objecttypen zijn vastgelegd. Als voorbeeld weer de deur:
7
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
Figuur 3: Vereenvoudigde voorstelling van de taxonomie,
behorend bij het objecttype “deur”
De taxonomie zorgt ervoor, dat in een objectenbibliotheek een bepaalde mate van intelligentie is ingebouwd.
De moeilijkheid is steeds om te bepalen hoever die intelligentie moet gaan. Intelligentie kan namelijk ook in
de software zitten. Een objectenbibliotheek is in principe een open standaard in het publieke domein. Alle
partijen in de bouw moeten zo‟n bibliotheek vrij kunnen gebruiken als basis voor hun eigen, projectspecifieke
BIM (zij het niet geheel kosteloos: zie ook hoofdstuk 8). Die partijen zijn erbij gebaat dat er zoveel mogelijk
intelligentie onafhankelijk van de software te gebruiken is. Veel softwareleveranciers daarentegen, streven
ernaar zoveel mogelijk intelligentie in hun applicaties bouwen, omdat ze zich daarmee in de markt kunnen
onderscheiden. Het nadeel daarvan is dat de kwaliteit van de uitwisseling van digitale informatie dan snel
afhankelijk kan blijken van de gebruikte software. Bij het ontwikkelen van objectenbibliotheken is het steeds
een kwestie van zoeken naar het juiste evenwicht.
Figuur 4: Van gesloten naar open systemen met behulp van open standaarden
8
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
8. Wat is het verschil tussen een objectenbibliotheek en een „kennismodule‟?
Voor het ontwerpen, realiseren en onderhouden van bouwwerken is kennis nodig. Bouwpartners halen van
oudsher veel kennis uit boeken, rapporten, tijdschriften en dergelijke, die ze betrekken van uitgevers en/of
kennisinstituten. Deze bieden naast drukwerk ook steeds meer kennis in digitale vorm aan (in ICT-termen
wordt dit ook wel content genoemd). Diverse uitgevers en kennisinstituten hebben plannen om bepaalde
digitale kennisproducten te structureren volgens de objectenbibliotheken, dus volgens „open standaarden‟ die
in het publieke domein worden ontwikkeld. Dat heeft als voordeel, dat bouwpartners de betreffende kennis
direct – zonder „vertaalslagen‟ – in een BIM kunnen toepassen. Dergelijke kennisproducten worden wel
aangeduid als „kennismodules‟ bij de objectenbibliotheek. Het kan bijvoorbeeld gaan om best practices uit
voorgaande projecten, documentatie van specifieke bouwsystemen, kostenkengetallen, rekenregels,
enzovoort.
Figuur 5: Relaties tussen objectenbibliotheken in het publieke domein
en kennismodules in het private domein
De objectenbibliotheken dienen vrij toegankelijk te zijn; voor het gebruik wordt alleen een kleine bijdrage in
de beheerkosten gevraagd. Voor het gebruik van de kennismodules moet worden betaald, zoals dat nu ook
moet voor boeken of andere commerciële kennisbronnen.
De BIR is van mening dat de verantwoordelijkheid voor de ontwikkeling en exploitatie van kennismodules
gescheiden moet zijn van de verantwoordelijkheid voor de ontwikkeling en het beheer van de
objectenbibliotheken. Als voorbeeld kan de situatie rond ETIM gelden. Enkele jaren geleden is het beheer
van de ETIM standaard ondergebracht bij een aparte stichting, terwijl het ontwikkelen en ontsluiten van
productcatalogi („content‟) op basis van de standaard is ondergebracht bij commerciële bv‟s.
9
8 december 2009 / 09004 A / Objectenbibliotheken in de bouw
Samenvattend hebben we te maken met drie soorten modellen:



de objectenbibliotheek als generiek definitiemodel, een standaard in het publieke domein;
kennis- of contentmodellen, die kennis bevatten over objecten, in de vorm van digitale gegevens die zijn
gestructureerd op basis van de objectenbibliotheek. Deze modellen worden op commerciële basis
aangeboden door uitgevers, kennisinstituten en dergelijke. Het is ter keuze van de marktpartijen of zij
hiervan gebruik willen maken of niet.
individuele projectmodellen, ofwel BIM.
De objectenbibliotheek en de kennismodules zijn er om de opbouw van een BIM en foutloze, digitale
informatie-uitwisseling in projecten te faciliteren. In figuur 6 zijn de drie soorten modellen en hun onderlinge
relaties in beeld gebracht.
projectdomein
BIM
(projectspecifiek)
Objectenbibliotheek
publiek domein
Zijn gestructureerd volgens
Kennismodules
commercieel domein
Figuur 6: BIM, objectenbibliotheek en kennismodules en hun onderlinge relaties
Een groeimodel
Het moge duidelijk zijn dat het ontwikkelen van een objectenbibliotheek, inclusief de nodige taxonomieën,
monnikenwerk is, dat veel tijd en geld kost. Echter: zodra een bibliotheek operationeel is, kan per project veel
tijd en geld worden bespaard. Ook dan zal altijd behoefte blijven bestaan tot het definiëren van nieuwe
objecttypen te of het toevoegen van nieuwe eigenschappen (property sets) aan reeds bestaande
object(type)definities. In die zin is een objectenbibliotheek nooit klaar. Het is daarom noodzakelijk om
prioriteiten aan te geven. Er moet voorrang worden gegeven aan de object(type)definities en property sets
waaraan in de bouwpraktijk op korte termijn het meest behoefte is. Voorwaarde voor een duurzaam gebruik
in de sector zijn een betrouwbaar beheer en een solide beheerstructuur. Deze moeten het mogelijk maken om,
gestuurd door de marktpartijen, behoeften en ervaringen te inventariseren en gericht te werken aan de
permanente doorontwikkeling.
10