Uutinen 09.05.2017

Tietotulva hallintaan automaatiolla –rakenteellisen tiedon hyödyntäminen rakennusten elinkaaressa

Digitaalisista tietomalleista on tullut arkipäivää rakennusten suunnittelussa. Malleja käytetään rutiininomaisesti myös eri suunnittelualojen koordinointiin, mutta mallitiedon hyödyntäminen rakennuksen suunnittelun jälkeisissä elinkaaren vaiheissa on kuitenkin sekalaista tai heikkoa. DRUMBEAT-tutkimushanke on kehittänyt linkitettyyn tietoon perustuvia teknologioita tiedon jakamiseen siten, että tieto on helpommin hyödynnettävissä niin rakennuksen toteutus- kuin ylläpitovaiheessakin. Joustavilla tiedon jakamisen ratkaisuilla tulee olemaan tärkeä merkitys myös tulevaisuuden Smart City -järjestelmissä, kertovat DRUMBEAT-hankkeesta Seppo Törmä (Aalto yliopisto) ja Markku Kiviniemi (VTT).

Mikä on tutkimushankkeen tausta?

Rakennusteollisuuden toimijakenttä on voimakkaasti verkostoitunut ja alihankintaketjut ovat pitkiä. Rakennusten suunnitteluun, toteutukseen ja ylläpitoon osallistuu suuri joukko toimijoita, jotka tuottavat paljon erilaista tietoa. Menetelmät tuotetun tiedon jakamiseksi siten, että muut osapuolet voisivat sitä tehokkaasti hyödyntää, ovat kuitenkin vielä lapsenkengissään. Tässä löyhästi kytketyssä ympäristössä on etsittävä avoimempia ja verkottuneempia tiedonhallinnan toimintatapoja, jotka tehostavat niin suunnittelua ja rakentamista kuin myös ylläpitoprosesseja.

Rakennetun ympäristön huippuosaamisen keskittymä (RYM SHOK) loi pohjan DRUMBEAT-tutkimushankkeelle. Vuonna 2010 aloitetun RYM/PRE-projektin DRUM-työpaketin keskeinen tulos oli rakennustiedon julkaisemiseen ja hallinnointiin kehitetty verkkopohjainen teknologia. Tämä teknologia tuo hajanaisen rakennustiedon helppokäyttöisesti eri sidosryhmien hyödynnettäväksi rakennuksen elinkaaren vaiheissa. Lähtökohtina tutkimustyössä olivat rakennustietomallistandardit kuten IFC (Industry Foundation Classes), Web of Data -teknologiat ja avoin lähdekoodi.

Mikä on keskeisin ongelma johon tutkimushankkeella haetaan ratkaisua?

Rakennushankkeiden suunnittelussa tuotetut suunnittelualakohtaiset tietomallit, Building Information Model (BIM), ovat vielä tällä hetkellä tiedostoja joko suunnitteluohjelmien sisäisessä muodossa tai IFC-tiedonsiirtomuodossa. Mallitiedon käyttö kokonaisina suurina tiedostoina verkottuneissa ja rinnakkaisissa rakentamisprosesseissa on työlästä ja pidemmällä aikavälillä kestämätöntä. Rakennushankkeiden muiden osapuolten on hankalaa täydentää mallitietoja esim. toteutumatiedoilla, kuten tuotetiedoilla tai vaikka rakentamisen laadunvalvontatiedoilla, koska tietoja syntyy paljon samanaikaisesti usean toimijan tuottamina. Samoin mallien tietoja voitaisiin käyttää monissa muissa tietojärjestelmissä, mutta tiedot joudutaan kopioimaan, jolloin mahdolliset muutokset eivät päivity kopioihin tai muun järjestelmän tiedot eivät enää yhdisty takaisin malliin.

Perinteisesti tiedon jakaminen on perustunut siihen, että sitä vastaanottaa ja tulkitsee aina ihminen, eli tietoa on sen vuoksi jaettu esimerkiksi dokumentteina tai piirustuksina. Toimintaprosessien tehostamisen kannalta on kuitenkin tärkeätä, että tietoa voidaan jakaa tehokkaasti verkossa rakenteellisessa ja semanttisessa muodossa siten, että ohjelmat voivat sitä suoraan, ilman käyttäjien väliintuloa, hyödyntää.

Verkostoympäristössä tiedon julkaisemisessa tulee huomioida myös tiedon omistamiseen liittyvät kysymykset. Omistajuuden tulee säilyä tiedon tuottajalla, jonka siis täytyy pystyä määrittämään tiedon käyttöoikeudet.

Kuva: Keskenään linkittyviä tietosisältöjä rakennuksen elinkaaren aikana   


Mitä organisaatioita tutkimusprojektissa on mukana?

Aalto yliopiston ja VTT:n rinnalla DRUMBEAT-tutkimushankkeessa mukana ovat Trimble, Skanska, Solibri, Granlund, Parma, A-Insinöörit ja Progman, jotka omassa toiminnassaan vievät eteenpäin tietomallinnuksen hyödyntämistä rakentamisen ja kiinteistöhuollon arvoketjut huomioiden.

Skanska, Trimble, A-Insinöörit ja Parma kehittävät mm. betonielementtien toimitusketjun hallintaa. Verkkoympäristössä toimijat voivat tarkastella yksittäinen elementin sisällön lisäksi sen tilannetta toimitusprosessissa. Granlund puolestaan on keskittynyt tietomallinnuksen hyödyntämiseen kiinteistön ylläpidossa kun taas Solibri edistää teknologista linkitystä eri rakennustietomallien välillä mallien laadunvarmistusta tukien.

Tutkimushankkeessa on tehty aktiivista yhteistyötä useiden yliopistojen, tutkimuslaitosten ja yritysten kesken. Tärkeitä yhteistyökumppaneita ovat olleet mm. Ghentin, Eindhovenin ja Galwayn yliopistot sekä UPMadrid, TNO ja AEC3. Standardointiorganisaatioista keskeisiä ovat olleet World Wide Web Consortium rakenteellisen tiedon julkaisemisen ja hyödyntämisen alueella sekä buildingSmart rakennetun ympäristön tietomallintamisen alueella. Teknologioiden standardointi tukee avointa kehitystyötä ja uuden liiketoiminnan syntymistä, koska tuolloin tarjolla oleva tieto ei ole vain tiettyjen ohjelmistojen hyödynnettävissä.

Mitkä ovat tutkimushankkeen keskeiset tutkimustulokset?

Keskeisin tulos on DRUMBEAT-alusta, joka on ”proof-of-concept”-tasoinen palvelinsovellus rakennustietomallien julkaisemiseen ja linkittämiseen. Sen avulla IFC-muotoisia tietomalleja voidaan julkaista palvelimella RDF-muodossa, siten että jokaisella rakennusoliolla on Web-osoite. Tietoa voidaan hakea normaaleilla Web-teknologioilla rakennusolio kerrallaan siten, että saatu tieto on rakenteellisessa muodossa ja linkit muihin olioihin säilyvät.

Ratkaisun uutuusarvo on tietojen linkitysmahdollisuudessa. Kaikkea muuta tietoa ei tarvitse kopioida yhdelle palvelimelle vaan se voidaan linkittää haluttuihin mallin osiin ja tämä linkitetty tieto voi olla myös rakenteellista dataa eikä pelkästään esim. perinteisiä web-sivuja. Eri suunnittelualojen tietomallit on mahdollista tallentaa eri palvelimille sekä toteuttaa mallien välisiä linkityksiä, mikä parantaa tietojen hallintaa sekä lisää älykkyyttä, kun mallien tietoja voidaan joustavasti yhdistellä.

Tutkimushankkeessa on lisäksi kehitetty rakennustietoon liittyviä ontologioita eli jaettuja käsitteistöjä sekä menetelmiä olioiden linkittämiseksi eri tietoaineistojen välillä.

Tutkimushankkeesta on syntynyt startup-yritys VisuaLynk Oy, joka soveltaa linkitetyn rakennustiedon teknologioita kiinteistöjen ylläpitoon tarjoten visuaalisen ja helppokäyttöisen työkalun kiinteistöpäälliköille ja kiinteistöhuollolle.

Mitä jatkotutkimusaiheita tutkimusteemassa on tunnistettu?

Jatkossa tutkimushankkeen teknologista ratkaisua tulisi soveltaa eri käyttötarkoituksiin. Ratkaisun pohjana oleva Web-of-Data -teknologia on pidemmälle menevä työkalu kuin tällä hetkellä yleistyvät kaupalliset pilvipohjaiset mallipalvelinratkaisut.

Keskeinen ja merkittävä jatkotutkimuskohde on kartoittaa, voiko tällä yleisellä Web-teknologialla toteutettu rakennuksen virtuaalinen malli (ns. digital twin) tarjota rakennuksissa nopeasti yleistyville IoT-ratkaisulle alustan, joka linkittää eri järjestelmiä omistajan ja käyttäjien palvelujen parantamiseksi. Vastaavasti rakennukset liittyvät kaupunki-infraan sekä erilaisiin Smart City -ratkaisuihin. Kiinteistö- ja rakentamisalan digitalisaatio tulee vaatimaan valtavan datamäärä vuoksi myös tämän kaltaisia linkittäviä ja koordinoivia palvelukerroksia.

DRUMBEAT-tutkimushankkeessa on tehty välittömiä jatkotutkimusehdotuksia soveltaa kehitettyä teknologiaa esim. siltojen ylläpidossa ja mm. linkittää malliin rakenteiden kunnonhallinnan sensoritietoa. Yksittäisen sovelluskohteen rinnalla tullaan ehdottamaan myös teknologian syvällisempää hyödyntämistä rakennusvaiheessa; tiedon ja sen hallinnan kokonaisvaltaisempaa näkökulmaa, tiedon rakenteellisuuden parantamista sekä kansallisten ontologioiden edistämistä. Tutkimuksen kansainvälisen verkottumisen myötä standardointityö etenee, mikä puolestaan edistää liiketoiminnallisia mahdollisuuksia.

Lisätietoja

Seppo Törmä, tutkija, Aalto yliopisto, 050 316 0979, seppo.torma(at)aalto.fi
Markku Kiviniemi, erikoistutkija, VTT, 040 546 0173, markku.kiviniemi(at)vtt.fi