#tietomallinnus

Virtual ja Augmented Reality törmäyskurssilla Reality Realityn kanssa

mkarkk DIGITALISAATIO, KÄYTTÄJÄLÄHTÖISYYS, KIINTEISTÖT, OHJELMISTOT, RAKENNETTU YMPÄRISTÖ , , ,

Kirjoittaja: Juha Tuomainen

mallinnus_kuvasarja_pieni_B
Revitin tietomallista saadaan aikaiseksi visuaalisesti näyttävän näköistä materiaalia pienellä lisätyöllä. Vastaavaan suoritukseen kului ennen päiväkausia. Kuvassa on mallinnettu Vaasan keskussairaalan F-taloa.

Mielellään sanoisi, että AR/VR -teknologian uusi tuleminen 20 vuoden odottamisen jälkeen on nyt suurta juhlaa. Kuitenkin on todettava, että reaalimaailman rajoitukset ovat edelleen olemassa. Eikä ihminen omine asenteineen ole niistä pienin haaste.

Kiihkeimmän innovoinnin huumassa on ehkä unohdettu kehittää itse prosessia. Ketä varten tätä tehdään, miten sitä tuotetaan ja mitä hyötyä siitä on? Viihdepuolella visio on jo ollut selvä pitkään, mutta suunnittelussa otetaan edelleen pieniä virtuaalisia askeleita oikeaan suuntaan.

Parhaillaan insinöörimaailmassa ratkotaan suurimpia pullonkauloja AR/VR-käyttämiselle. Suunnittelun kanssa synkronoituja virtuaalimalleja ja nykyisiä markkinoilla olevia laitteita voidaan jo täysin hyödyntää osana laadukasta suunnittelua.

Revit taipuu VR:ksi ja menee pilveen

Tällä hetkellä Revit + Enscape -yhdistelmä on tehokkain ympäristö tuottaa virtuaalisia malleja suoraan suunnittelusta. Revit projektiin voidaan tuoda IFC-tiedostoja lähes mistä tahansa suunnitteluohjelmasta ja Revitin rinnalle asennettavan Enscape ohjelman avulla VR-laseilla tai näytöltä katseltava malli syntyy jopa minuuteissa.

Visuaalisesti laadukkain lopputulos syntyy, kun tietomalli tehdään kokonaisuudessaan Revitissä, jolloin arkkitehti voi omassa mallissaan huomioida materiaalit ja muut yksityiskohdat. LVIS-suunnitelmat esitetään meille tutummassa muodossa järjestelmiä kuvaavina värillisinä malleina, mutta Revitissä voidaan myös LVIS-suunnittelu esittää visuaalisesti näyttävämmässä muodossa.

Useat valaisinvalmistajat tarjoavat valaisimien täydellisiä ns. Family-malleja suunnittelun tueksi. Nämä mahdollistavat hyvin realististen valaistustilateiden luomisen virtuaalimalliin suhteellisen pienellä työmäärällä.

Revit pohjaisia ARK-RAK-TATE yhdistelmämalleja on tehty mm. Eastonin, Triplan, Finavian, Länsimetron kohteista. Vaasan ABB:n kohteen sähkö- ja valaistussuunnittelu tehdään kokonaisuudessaan Revitillä ja tarkastelussa käytettään tehokkaasti VR:ää apuna. 2018 käynnistyy useampi Revitin pilvipalvelua hyödyntävä suunnittelukohde, joissa myös VR:ää hyödynnetään osana suunnittelua.

malli_vaasa_sairaalahuone
Mallinnuesimerkkinä tämän blogin kuvassa toimivan Vaasan keskussairaalan F-talon talotekniikkasuunnittelusta vastaa Granlund Vaasa, arkkitehtisuunnittelusta  Sweco ja rakennesuunnittelusta Contria.

Virtual Reality Länsimetron työpajoissa

Vuoden 2017 lopussa Granlundin VR-työkalut jalkautettiin kentälle asiakkaan tiloihin. Länsimetron huolto- ja huolintatyöpajoissa projektihenkilöstö, suunnittelijat ja huoltohenkilökunta pääsivät virtuaalisesti tarkastelemaan tulevien metroasemien huoltotiloja ja kulkureittejä.

Keskustelu oli avointa ja palaute välitöntä. Yhden henkilön kokeillessa VR-laseja toiset kommentoivat näkemäänsä suoraan ruudulta. Suunnittelu sai arvokasta lisätietoa suoraan loppukäyttäjiltä.

1:1 mittakaavassa olevassa virtuaalimallissa kulkeminen on tehokas tapa tarkastella kriittisiä huoltokohteita ja etäisyyksiä pääasiassa kallion sisään louhittavissa tiloissa. VR-laitteiden käyttöä jatketaan myös muiden Länsimetron työpajojen yhteydessä 2018.

Virtuaalista lentokenttää rakentamassa Finavian työmaalla

Finavian uuden terminaalin Revit yhdistelmämallia esiteltiin kahden päivän ajan henkilökunnalle työmaatoimistossa. Virtual Reality ei sinänsä ole uutta Finavialla, sillä laseja ja visuaalisesti näyttäviä malleja on jo arkkitehdin tuottamana esitelty heille aikaisemmin. Uutta oli kuitenkin suoraan suunnittelusta tuotettujen teknisten mallien tarkastelu virtuaalilasien avulla.

Erilaisten yhdistelmien avulla urakoitsijat ja työnjohto saattoivat tutkia mm. teräsrakenteiden ja iv-kanavien risteilyjä sekä ripustusratkaisujen toteutusta. Raakaan rautaan tottuneiden asentajien suusta kuultuna toive saada lasit suoraan työkalupakkiin herätti ajatuksia lisätyn todellisuuden (AR) mahdollisuuksista työmaalla.

Virtual Reality suunnittelupöydällä ja asiakasrajapinnassa

Hyvän asiakaspalautteen siivittämänä VR-laseja on hankittu useampaan Granlundin tytäryhtiöön ja maakunnissa asiakkaille on esitelty ensimmäisiä Granlundin talotekniikka-virtuaalimalleja. Vastaanotto on ollut innostuneen positiivista.

Taloteknisten ratkaisujen esittelyssä asiakkaille on siirrytty uuteen aikakauteen. Suunnitelmien, kuvien ja videoiden rinnalle on tullut interaktiivinen virtuaalinen kiinteistö. Menee toki vielä pitkään ennen kuin VR:stä tulee suunnittelijan arkipäivää, mutta jo nyt on havaittavissa nousevaa kiinnostusta käyttää virtuaalimalleja asiakasrajapinnassa.

Visuallisuuden merkitys on nostanut päätään muussakin käytössä kuin kauniiden markkinointikuvien ja lennokkaiden esittelyvideoiden muodossa. Suunnittelijat, tilaajat ja ennen kaikkea loppukäyttäjät haluavat tietää ennakkoon mitä ovat saamassa. Tila pitää saada kokea.

Digitaalisen kaksosen virtuaalinen veli

Granlundin 2017 lanseeraaman Virtuaalisen kiinteistön (digital twin = digitaalinen kaksonen) myötä tietomalleja ryhdytään käyttämään entistä laajemmin hyödyksi kiinteistöjen tietomassojen hallinnassa.

Suunnitteluaikaista dataa rikastetaan erilaisista antureista kerätyllä reaaliaikaisella informaatiolla ja tietokantoihin tallennetulla seurantatiedolla. Tietoa analysoidaan lennosta ja sen avulla voidaan ennustaa tulevaisuutta. Kaiken tämän ytimessä on rakennuksen virtuaalinen 3d-tietomalli, joka toimii käyttöliittymänä pilvissä sijaitseviin tietoihin.

Jatkossa mahdollisesti tarvitaan myös innovatiivisia tapoja operoida tämän käyttöliittymän kanssa ja esittää sen avulla haettua täsmäinformaatiota käyttäjälle. Työpisteen, laptopin ja hiiren rinnalle lähitulevaisuudessa tulevat Virtual Reality,

Augmented Reality, entistä mobiilimmat laitteet, HMD (Head mounted display) näytöt, ääniohjaus sekä kansainväliset käsimerkit.

Juha Tuomainen-4Kirjoittaja Juha Tuomainen työskentelee asiantuntijana Granlundin Innovaatiot ja kehitys -osastolla. Juha kertoo mieluusti lisää VR- ja AR-kehityksestä talotekniikka-alalla.

Juha Tuomainen p. 0503232935 (etunimi.sukunimi@granlund.fi)

 

 

 

Digitaalinen kaksonen

terojarvinen DIGITALISAATIO, EDELLÄKÄVIJYYS, SUUNNITTELU , , , , , , , , , , , ,
Kirjoittaja Tero Järvinen on Granlundin teknologiajohtaja

Termi ”Digital Twin” on näkynyt viime aikoina silloin tällöin ulkomaisissa kirjoituksissa, joissa teemana on ollut tietomallien käyttö ylläpidossa.

Termi on mielestäni hyvä, koska se luo ajatustasolla ympäristön rakennusten analysoinnille ja ohjaamiselle. Termi sinänsä ei ole uusi, se on ollut jo vuosia käytössä mm. mekaniikkateollisuudessa.

Tarvitsemme rakennuksen digitalisen kaksosen, jos aiomme hallita sensoreiden synnyttämää valtavaa tietomäärää ihmiselle ymmärrettävässä muodossa.

Kun keräämme informaatiota rakennuksesta ja sitä analysoimalla luomme uutta tietoa, tarvitsemme tavan visualisoida sitä käyttäjälle. Yksinkertaisin visualisointitapa on esim. värjätä tiloja riippuen mitatusta lämpötilasta. Ihminen ymmärtää, että mitä punaisempi tila, sitä kuumempi se on.

Digitaalinen kaksonen synnytetään API –rajapinnoilla sekä alusta-ajattelulla

Jotta pystymme luomaan digitaalisen kaksosen, tarvitsemme reseptiksi vähintään:
1. Rakennuksen graafisen tietomallin, standardisoidulla tai tiedossa olevalla tietosisällöllä
2. Alustan, joka yhdistää graafisen näkymän pilvipalveluiden tietosisältöihin.
3. Dokumentoidut (tai avoimet) rajapinnat, joilla eri järjestelmät kommunikoivat keskenänsä

Järvinen periaatekaavio API
Kuva 1: Periaatekaavio dokumentoitujen API:en avulla rakennettuun kehitysympäristöön.

Yksi tärkeä asia on ymmärtää staattinen ja dynaamisen tiedon ero. Staattisesta tiedon esimerkkinä toimii mm. ilmanvaihdon palvelualue. Se ei muutu, jollei rakennukseen tehdä konkreettisia muutostöitä.

Dynaamisen tiedon esimerkkinä toimikoon tilan lämpötila. Sitä mitataan jatkuvasti ja mittaustuloksen perusteella voidaan analysoida, onko tilassa kaikki OK. Jos ei ole, niin staattisen IV-palvelualuetiedon perusteella voidaan päästä käsiksi lisätietoon, esim. IV-koneen ulospuhalluslämpötilaan ja analysoida, onko se kunnossa.

Yksittäisen tilan tai tiloista koostuvan palvelualueen välille muodostetaan siis yhteys, jonka kautta voidaan lähteä automaattisesti selvittämään mahdollisia ongelmakohtia kysymykseen: ”Miksi tilassa on kuuma?”

Analysoinnin perusteella järjestelmän tulee pystyä esittämään käyttäjälle mahdollisia vaihtoehtoja ongelman syyksi. Tietoa kerätään myös ohi rakennusautomaatiojärjestelmän, mm. API rajapinnoilla varustetuista IoT antureista, joista saatujen lisätietojen perusteella digitaalinen kaksonen muodostaa kokonaiskuvan.

Järvinen mallinnus
Kuva 2: Esimerkki Granlund Manager Metrix –prototyypistä, jossa kiinteistöautomaatiojärjestelmä syöttää lämpötiloja pilvipohjaiseen tietomalliin.

Visiona ”Virtuaalinen kiinteistö, jossa käyttäjä ja rakennus kommunikoivat keskenään”

Granlund on julkaissut Innovaatiostrategian vuosille 2017-2021.

Innovaatiostrategian visiona on saavuttaa ”Virtuaalinen kiinteistö, jossa käyttäjä ja rakennus kommunikoivat keskenään”

Kun pystymme yhdistämään virtuaalisen rakennuksen käytettävissä olevaan staattiseen ja dynaamiseen tietoon, pystymme niiden avulla luomaan uutta informaatiota. Kuljemme analysointien avulla kohti raportoivaa kiinteistöä.

Seuraava askel analysoinnista on kiinteistön käyttäytymisen ennustaminen. Tässä vaiheessa pystymme simuloimaan automaattisesti esim. kiinteistön energiankulutuksen ja sisäympäristön olosuhteet seuraavalle päivälle sääennustuksen sekä tulevan ihmiskuorman ja sen aikataulujen perusteella. Tällä tiedolla pystymme ohjaamaan järjestelmää ennakoivasti, ilman manuaalisäätöjä.

Näin olemme matkalla kohta oppivaa kiinteistöä. Kiinteistö kehittää itsellensä vuosien saatossa omaa tekoälyä oppien tekemistään virheistä mm. silloin, kun tehty ennustus ei vastannutkaan kiinteistön todellista, mitattua tilannetta.

Oppiva kiinteistö tarvitsee käyttäjäpalautetta, jonka avulla tuotetaan tilojen käyttäjille optimaalisinta olosuhdetta. Vain käyttäjä voi tietää, mitä hän haluaa – siihen ei edes tekoäly auta. Tämän lisäksi kiinteistön käyttöä anonyymisti seuraamalla ja analysoimalla pystymme muodostamaan kuvan miten käyttäjäjoukko vaikuttaa kiinteistön toimintaan. Jo pelkkä oppiminen siitä, mikä on kiinteistön käyttöaste eri ajankohtina kertoo paljon talotekniselle ohjausjärjestelmälle – puhumattakaan, mitä se kertoo yrityksen johdolle kiinteistön soveltuvuudesta oman liiketoiminnan harjoittamiseksi.

Emme voi kuitenkaan unohtaa kiinteistön fysikaalisia ominaisuuksia, kiinteistön on toimittava kuten se on suunniteltu toimivan. Granlund-konsernin 2020 -strategian missiona on ”Hyvinvointia rakennetussa ympäristössä”.

Tätä tavoitetta toteutamme myös Innovaatiostrategiassamme, kun muistamme että: ”Käyttö ohjaa kaikkea tekemistämme”.

Kuva 3: Granlundin innovaatiostrategia julkaistiin keväällä 2017, sen keskiössä ovat käyttäjät ja hyvinvointi.

Tietomallit pilvessä

terojarvinen DIGITALISAATIO, SUUNNITTELU , , , , , ,
Tero_Jarvinen
Kirjoittaja on Granlundin tietomallipäällikkö

Nykyisissä BIM-suunnittelujärjestelmissä alkaa olla orastavia merkkejä liikkumisesta entistä enemmän pilviteknologioiden suuntaan.

Päätuotteissa on tiimityöskentelyominaisuudet ja mahdollisuus ottaa käyttöön ohjelmistoille räätälöityjä palvelinalustoja, joiden avulla tietomallien sijoitus suojattuun pilveen on mahdollista. Näin pystytään toimimaan eri lokaatioissa – toimistolla, bigroomissa, kotona, laiturinnokalla…

Totuuden nimissä, raskaiden mallinnussoftien tekniikka ei ole vielä ihan valmis yllä kuvattuun työtapaan. Mutta suunta on selvä – BIM-ohjelmistotalot ajavat softiinsa sisälle pilviteknologiaa sekä rakentavat ohjelmistorajapintoja muiden softien käyttöön.

Samaan aikaan ohjelmistotalojen kehityksen rinnalla on useita kansainvälisiä projekteja avoimeen rajapintaan perustuvien tietomallipalvelimien kehittämiseksi. Joitakin on jo tuotteistettukin, mutta levinneisyys on vielä mitätöntä.

Suomalaisetkin ovat mukana jakamassa samaa ajatusta. KIRA-DIGI -hanke etenee edelleen byrokratian rattaissa.

KIRA-DIGI -hankkeessa yhtenä toimenpiteenä on ehdotettu ”digitaalisen alustan” kehittämistä ja pilotointia. Avoimeen ja vakioituun tietoalustaan perustuva palveluväylä mahdollistaa ohjelmistotoimittajille teknisen kommunikointistandardin, jossa asiakkaan ei tarvitse pelätä jumiutuvansa yhden softatoimittajan armoille.

Tero Järvinen avoimen tiedon jakaminen
Kuva: Rakennetun ympäristön digitalisaatio -hanke

Merkille pantavaa on, että softatoimittajat eivät tee yllä mainittua kuvausta – se tulee tehdä rakennushankkeen eri osapuolten näkemysten mukaisesti. Vain tiedon käyttäjä ja tuottaja voivat tietää, mikä tieto on tärkeää.

Vaikka standardisoidun tietosisällön määrittely onkin tylsintä työtä mitä tiedän, jonkun sekin on tehtävä. Se on perusedellytys tiedon koneluettavuuden mahdollistamiseksi. BuildingSMART Finland on ottanut tämän haasteen vastaan ja toivottavasti KIRA-DIGI hanke antaa sille ympäristön, missä toimia.

Vain tiedon käyttäjä ja tuottaja voivat tietää, mikä tieto on tärkeää.

Tilaaja hyötyy eniten

”Tietomallit pilvessä” –prosessin kautta mahdollistuu tiedon tuottaminen siten, että se pakotetaan olemaan tilaajan haluamassa muodossa ja tietosisällöllä.

Tämä tarkoittaa taloteknisessä suunnittelussa sitä, että suunnitteluympäristö liikkuu pois toimistojen omilta servereiltä, asiakkaan järjestelmiä kohti. Koska työskennellään pilvipalvelujen läpi, rakennushankkeen osapuolet toimivat juuri sellaisissa ympäristöissä, jonka tilaaja on katsonut tarpeelliseksi omien toimintojensa virtaviivaistamiseksi.

Palvelinympäristöt rakentuvat fyysisesti hajautettuihin datacenttereihin – tarkoitus ei ole lisätä palvelinrautaa tilaajaorganisaatioiden ylläpidettäväksi.

Tietomallit ylläpidossa

Otetaan esimerkkinä ”Tietomallit ylläpidossa”. Nykyprosessi on se, että suunnittelijat tuottavat rakennusaikana tiedostoja omille servereilleen ja tekevät niistä IFC-formaattisia julkistuksia projektipankkiin. Näitä tiedostoja (ja vielä vanhempia pdf –piirustuksia) käytetään rakentamiseen tietäen, että suunnittelijalla on omalla serverillä jo uudempaa tietoa.

Kun siirrytään ylläpitoon, yritetään epätoivoisesti päivittää tiedostoja niillä tiedoilla, joilla urakoitsija kohteen todellisuudessa rakensi. Lopputuloksena on sekasotku standarditoimatonta tietoa, jota ei pystytä linkittämään toiseen järjestelmään, koska tietosisällön kontekstia ei tunneta. Lisäksi tietoa on löytyy lähes kaikissa mahdollisissa tiedostomuodoissa; word, pdf, excel, ifc, jpg jne. Ilmanvaihtokoneen tietoja löytyy ~viidestä eri järjestelmästä ja yhtä monesta keskenään ristiriitaisesta dokumentista.

Ilmanvaihtokoneen tietoja löytyy ~viidestä eri järjestelmästä ja yhtä monesta keskenään ristiriitaisesta dokumentista.

Uudessa, pilvipohjaisessa prosessissa rakennushankkeen tilaaja arvottaa omat tarpeensa. Jos he kokevat tietomallit tärkeäksi osaksi kiinteistön elinkaarta, perustavat he oman palvelinympäristön tiedon tuottajille. Toimintatapa on samanlainen kuin perustettaisiin projektipankki tiedostojen talletusta varten.

Tilaaja voi (tulevaisuudessa) hankkia esim. Revit Server –palvelimia ja rakentaa sinne ympäristöt suunnittelijoiden käyttöön. Näin tilaaja saa juuri sitä tietoa, jonka he ovat arvostaneet itsellensä tärkeäksi.

BIM-ohjeistukset ja tietosisältövaatimukset voi heittää roskiin, sillä ne on valmiiksi rakennettu sisälle pilvipalvelimien ohjelmistoihin. Objektit sisältävät juuri niitä tietosisältökenttiä, joita tilaaja haluaa ko. ohjelmistossa käyttää kiinteistön elinkaaren aikana. Ohjelmisto ei salli kuin yhden tavan tuottaa tietoa, jolloin se on tietosisällöltään samanlaista suunnittelutoimistosta riippumatta.

Pilvipohjaiset prosessit ovat jo todellisuutta

Tämän tyyppiselle toimintatavalle on jo otettu ensiaskeleet talotekniikan laiteluetteloiden tekemiseksi. Granlund Designer toimii pilvipalveluna ja sisältää muun muassa käyttäjien roolituksen ja tiedon historioinnin.

Laitehyväksyntäosiolla urakoitsija päivittää laitetiedot as-built –tasoisiksi ja samalla hoidetaan suunnittelijan tekninen laitehyväksyntä suoraan järjestelmän kautta. Työ tehdään rakentamisen aikana, kun sen tuottamiselle on selkeä tarve. Nykymallissahan huoltokirjakoordinaattori tekee viimeisen kahden viikon aikana taikoja, jotta saa rakennushankkeen osapuolilta paikkaansa pitävät tiedot laitteista ja järjestelmistä.

Tero Järvinen laitehyväksyntä
Kuva: Laitehyväksyntäprosessi rakennushankkeen aikana

Jos kiinteistömassan omistaja ottaa Granlund Designerin omaan käyttöönsä, pystyvät he asettamaan kaikki kohteidensa suunnittelutoimistot samalle viivalle. Jokainen tuottaa standardisoitua tietoa tilaajan käyttöön. Jokainen tuottaa tietoa siinä laajuudessa kuin tilaaja sitä tarvitsee.

Pilvipohjainen, standardisoitu tiedonhallinta on siis jo olemassa. Enää puuttuu sen käyttöönotto.