En modern projekteringsprocess
Utveckling av en effektiv arbetsmetod för konstruktörer vid projektering medBIM-verktyg
A modern structural design process
Development of an effective work method for structural engineers during the design process with BIM-tools
Författare: Dennis Andersson
Martin Wirenstrand
Uppdragsgivare: Byggnadstekniska Byrån, BTB
Handledare: Jerry Hedebratt, BTB
Marko Granroth, KTH ABE
Examinator: Sven-Henrik Vidhall, KTH ABE
Examensarbete: 15 högskolepoäng, Byggteknik och Design
Godkännandedatum: 2013-06-24
Utvecklingen av BIM har senaste åren tagit fart och många länder, inklusive Sverige har bland annat påbörjat en process mot gemensam struktur inom byggsektorn genom att standardisera informationshantering och processer (Nilsson, 2013). Denna utveckling innebär nya möjligheter för aktörerna i byggprocessen men också problematik då denna intensiva IT-utveckling möter en till synes konservativ bransch (Statskontoret, 2009:6). Syftet med föreliggande examensarbete är att utforma en moderniserad arbetsmetod för konstruktören som integrerar dennes BIM-verktyg i projekteringsprocessen. En förståelse för hur konstruktörens arbete ser ut idag skall utrönas, samt vilka möjligheter och svårigheter som denna aktör upplever.
Det som framkom i studien var att trots den intensiva utvecklingen av BIM som varit de senaste åren tillämpas fortfarande traditionella processer, då förståelse för en mer omfattande inledande arbetsinsats ännu inte riktigt finns. Ökade krav ställs också på konstruktörens byggtekniska kompetens då det är svårare att “fuska” i objektbaserade modeller. Den kvalitativa studien påvisade ett konservativt synsätt där utvecklingen av konstruktörens roll med hjälp av exempelvis färdiga komponenter från olika leverantörer i Tekla Structures sågs snarare som problematisk än fördelaktig. Det framkom även att vikten bör ligga på samordning i projekten, där mer än krocktester borde tas i beaktning och att granskning borde ske i ett tidigare skede samt utföras mer kontinuerligt. I den praktiska tillämpningen av Tekla Structures upptäcktes också flera möjligheter till granskning och samordning av ett projekt. Det behov av standardiserad BIM som konkretiserades i teoriavsnittet bekräftades också av respondenterna i form av önskan om en gemensam struktur i modellerna.
Examensarbetet resulterade i en arbetsmodell för hur konstruktören bör arbeta vid BIM-projektering och vilka förutsättningar som efterfrågas för att möjliggöra detta arbetssätt. En viktig del i detta är att definiera ett väl strukturerat och tydligt arbetssätt som uppnås genom klara mål. Centralt för varje BIM-projekt är att utse en BIM-samordnare var uppgift är att följa upp arbetet mot de satta målen och säkerställer en enhetlig projektering bland projektörerna. BIM erfordrar en helhetsförståelse vid projektering för att tillgodose de nya krav som ställs.
Nyckelord:
BIM, Tekla Structures, konstruktör, projektering, modellering, arbetssätt/process.
The development of BIM has in recent years gained momentum and many countries, including Sweden, have begun a process towards common structure in the sector of construction by standardizing information and processes (Nilsson, 2013). This development provides new opportunities for participants in the process of construction but also problems when the intensive IT- development meets a seemingly conservative industry (Statskontoret, 2009:6). The aim of this thesis is to design a modernized working process for the structural engineer that integrates BIM tools in the design process. An understanding of how the constructional engineer's work looks today is determined, and the possibilities and difficulties that the designer is experiencing.
The findings in this study were that, despite the intensive development of BIM in recent years traditional processes are still applied, since an understanding of a higher initial effort does not yet exist. Increased demands are also put on the structural engineer's technical competence in structural engineering since it´s harder to "cheat" in the object-based models. The qualitative study demonstrated a conservative approach where the development of the structural engineer's role by means such as finished components from different vendors in Tekla Structures was seen as more problematic than beneficial. It also emerged that the most effort should be in the coordination of the project, in which more than clash detector tests should be taken into consideration and that the review should take place at an earlier stage and performed more consistently. In the practical use of Tekla Structures several opportunities to review and coordinate a project was found. The need for standardized BIM as concretized in the theory section was also confirmed by the respondents in terms of the desire for a common structure in the models.
The work resulted in a working model for how the structural engineer should work with BIM and the conditions requested to allow this approach. An important part of this is to define a well-structured and clear way of working that is achieved through clear goals. Central to each BIM project is to appoint a BIM Coordinator whose task is following up the work towards the defined goals and ensuring united design among the workers. BIM requires a comprehensive understanding of the design to meet the new requirements.
Keywords:
BIM, Tekla Structures, structural engineer, structural design, modeling, working process.
Detta examensarbete omfattar 15hp och är den avslutande delen på högskoleingenjörsprogrammet Byggteknik och Design vid Kungliga Tekniska Högskolan i Haninge. Detta arbete är utfört i samarbete med Byggnadstekniska Byrån under perioden mars till maj år 2013.
Tack riktas till vår handledare Jerry Hedebratt på Byggnadstekniska Byrån som har väglett oss och fungerat som bollplank under detta examensarbete. Vi vill också rikta ett stort tack till vår handledare på Kungliga Tekniska Högskolan, Marko Granroth som utöver allmän rådgivning bidragit med visionära tankar och idéer kring arbetets ämne.
Vi vill även rikta ett stort tack till de personer som ställt upp på intervju i detta examensarbete, som bidragit med ny funnen kunskap och en djupare förståelse för konstruktörsyrket.
Stockholm, juni 2013
2D-CAD Tvådimensionell computer aided design
3D-modell Tredimensionell modell utan objektinformation 4D 3D-CAD integrerad med tidplan
5D 3D-CAD integrerad med kostnadskalkyl och tidplan
AIA American Institute of Architects
Attribut En variabel eller konstant som beskriver ett objekts egenskaper.
BH90 Bygghandlingar 90
BIM Building Information Model, Byggnadsinformationsmodell
BSAB Byggandets Samordning Aktiebolag
BTB Byggnadstekniska Byrån
CAD Computer Aided Design
IDM Information Delivery Manual
IFC Industry Foundation Classes
IN Informationsnivå
ISO International Organization for Standardization
LOD Level of Detail
Objekt Digital representation av en byggdel eller komponent
OpenBIM Ideell förening som arbetar för att driva BIM-utvecklingen mot konkreta mål
SBUF Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond
1.1 BAKGRUND ... 1 1.2 NULÄGESBESKRIVNING ... 2 1.3 SYFTE OCH MÅL ... 2 1.4 FRÅGESTÄLLNINGAR ... 2 1.5 AVGRÄNSNINGAR ... 2 1.6 MÅLGRUPP ... 2 2 METOD ... 3 2.1 GENOMFÖRANDE ... 3 2.2 METODVAL ... 3 2.2.1 Litteraturstudie ... 3 2.2.2 Intervjuer ... 4 2.2.3 Modellering ... 4
2.2.4 Observationer och sammanträden ... 4
2.3 METODDISKUSSION ... 5
2.3.1 Litteraturstudie ... 5
2.3.2 Intervjuer ... 5
2.3.3 Modellering ... 5
2.3.4 Observationer och sammanträden ... 5
3 TEORI ... 7 3.1 BYGGPROCESSEN ... 7 3.1.1 Allmänt ... 7 3.2 PRODUKTBESTÄMNINGEN ... 7 3.2.1 Programskede ... 8 3.2.2 Projekteringsskede ... 8
3.2.3 Konstruktören - en tvetydig roll ... 9
3.2.4 Projektören ... 10
3.3 BYGGBRANSCHEN, EN BRANSCH I BEHOV AV FÖRÄNDRING ... 10
3.3.1 Dyrare att bygga ... 10
3.3.2 Byggfel ... 10
3.3.3 Behov av förändring ... 11
3.4 BIM-BUILDING INFORMATION MODELING ... 11
3.4.1 Definitionen av BIM ... 11
3.4.2 BIM i dagens Sverige ... 12
3.4.3 BIM - en modern arbetsmetod ... 13
3.5 GEMENSAM STRUKTUR I PROCESSEN ... 14
3.5.1 Industry Foundation Classes - Ett öppet filformat ... 14
3.5.2 Information Delivery Manual - Informationshantering ... 15
3.5.3 Detaljeringsnivåer och informationsnivåer ... 15
3.6 VERKTYG ... 18 3.6.1 Tekla Structures ... 18 4 KVALITATIV STUDIE ... 19 4.1 BAKGRUND ... 19 4.2 AVGRÄNSNINGAR ... 19 4.3 GENOMFÖRANDE ... 19 4.4 ALLMÄNT ... 20
4.4.1 Personliga definitioner av BIM ... 20
4.5.3 Modellbaserat ritande ... 21 4.6 KONSTRUKTÖRENS ROLL ... 22 4.6.1 Diffusa möjligheter ... 22 4.6.2 Rollberoende utvecklingsmöjligheter ... 22 4.7 SAMORDNING ... 22 4.7.1 Granskning ... 22 4.7.2 Gemensam fil ... 23 4.7.3 Olika programvaror ... 23 4.8 INFORMATIONSHANTERING ... 24 4.8.1 Bygghandlingar ... 24
4.8.2 Normer, standarder och krav. ... 24
4.8.3 Revideringar ... 24
4.9 SAMMANSTÄLLNING ... 25
5 MODELLERING I TEKLA STRUCTURES ... 27
5.1 BAKGRUND ... 27 5.2 AVGRÄNSNING ... 28 5.3 GENOMFÖRANDE ... 28 5.4 ARBETSSÄTT/PROCESS ... 28 5.5 KONSTRUKTÖRENS ROLL ... 29 5.6 SAMORDNING ... 31 5.6.1 Multi-user ... 31 5.6.2 Granskning ... 32 5.7 INFORMATIONSHANTERING ... 35 5.7.1 Osynliga attribut ... 35 5.7.2 Ritningar ... 36 5.7.3 Detaljeringsnivåer ... 36 5.8 SAMMANSTÄLLNING ... 37 6 DISKUSSION ... 39 6.1 ARBETSSÄTT/PROCESS ... 39 6.2 KONSTRUKTÖRENS ROLL ... 39 6.3 SAMORDNING ... 40 6.4 INFORMATIONSHANTERING ... 41 7 SLUTSATS ... 43 7.1 EN MODERN ARBETSPROCESS ... 43 7.1.1 Uppstart... 43 7.1.2 Definiera arbetssätt ... 44 7.1.3 Projektering ... 44 7.1.4 Samordning ... 44 7.1.5 Resultat ... 44
7.2 FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR EN BIM-PROCESS ... 44
7.2.1 Projektörer med helhetsförståelse ... 45
7.2.2 Tydliga mål... 45
7.2.3 Förändrad resursfördelning ... 45
7.3 KONSTRUKTÖRENS NYA ROLL ... 45
8 REKOMMENDATIONER ... 47
8.1 REKOMMENDATIONER TILL BYGGTEKNISKA UTBILDNINGAR ... 47
Figurförteckning
Figur 2.1 Arbetsprocess för examensarbetet. ... 3
Figur 3.1 Byggprocessens olika skeden. ... 7
Figur 3.2 Produktbestämningens olika delskeden. ... 8
Figur 3.3 Möjligheten till att påverka kostnad och utförande kontra kostnad att förändra. ... 9
Figur 3.4 Jämförelse av arbetsinsats mellan traditionell 2D-CAD och BIM-projektering. ... 14
Figur 3.5 Jämförelse mellan systemet Level of Detail (LOD) och informationsnivåer (IN) enligt BSAB-systemet. ... 17
Figur 5.1 Översikt konstruktion. ... 27
Figur 5.2 Visualisering av två principiella takdetaljer. ... 29
Figur 5.3 Tekla Structures stålprofil-bibliotek innehållande Contigas produkter. ... 30
Figur 5.4 Dialogbox som visar aktiva användare. ... 31
Figur 5.5 Exempel på inställningar i ”priviliges.inp” för administrering av behörighet för användare. ... 32
Figur 5.6 Clash Check Manager som visualiserar krockar i programmet. ... 32
Figur 5.7 IFC-export och dess inställningar i Tekla Structures. ... 33
Figur 5.8 Visualisering av IFC-import i Bentley Microstation från Tekla Structures. ... 34
Figur 5.9 Exempel på rapport över betongelement som finns i modellen. ... 34
Figur 5.10 Dialogbox över synliga och osynliga attribut i en pelare. Vänster dialogruta visar grundläggande attribut. Höger dialogbox visar övriga attribut som exempelvis brandklass, rostskydd och granskningsstatus. ... 35
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Historiskt sett har projektering utav byggprojekt utvecklats från att ha gjorts för hand till att med hjälp av vektorbaserade ritverktyg (CAD) utforma exempelvis system- eller bygghandlingar. Principiellt så uttrycks information på samma sätt som tidigare i form av geometrier, symboler och text. Utvecklingen går däremot mot ett objektbaserat modellerande, så kallad byggnadsinformationsmodellering (BIM).
BIM syftar till att skapa och hantera information på ett strukturerat och effektivt sätt med hjälp av objektbaserade modeller (Jongeling, 2008). Information integreras i den objektbaserade modellen genom att ge objekten olika typer av attribut i form av material, pris etcetera. På det sättet överförs information in i modellen vilket leder till att den manuella hanteringen vid exempelvis mängdning och skapandet av olika listor reduceras avsevärt. Samtidigt förbättras också slutprodukten då granskningsmöjligheterna ökar i en modellbaserad projektering. Däremot innebär de ökade informationsflödena på grund av allt mer komplexa system nya krav på samordning och framförallt krav på hur information bör hanteras och hur arbetssättet bör utformas vid projektering med BIM-verktyg.
Denna utveckling av byggnadsinformationsmodellering har gått snabbt de senaste åren, där många länder i världen såsom Norge, Finland, Australien och Singapore påbörjat eller är på väg mot standardiserad BIM vid informationshantering och i processer på nationell nivå (Granroth, 2011b). I Sverige som länge legat ett steg efter i denna utveckling, har flera artiklar publicerats gällande behovet av standardiserad BIM. I en artikel publicerad i februari i år 2013 på OpenBIM, kan det läsas om en förstudie som gjorts av en arbetsgrupp inom ett SBUF-projekt. Förstudien ämnar till att fastställa detaljeringsnivåer för BIM där också vikten av att den som levererar respektive tar emot information talar samma språk beskrivs:
“Fastställda regler för vilken detaljeringsnivå byggnadsinformationsmodeller ska innehålla gör användningen av BIM säkrare och kan dessutom ge skjuts åt ökad användning av BIM.”(Nilsson, 2013)
För konstruktören, en av de många aktörerna i byggprocessen innebär denna utveckling nya möjligheter och nyttoeffekter för en effektivare projektering. Byggkommissionens betänkande ”Skärpning gubbar!” redogör för de fel och brister som återfinns inom byggbranschen, däribland ett ökande byggkostnadsindex och återkommande byggfel (SOU, 2002:115). Detta belyser det behov av förändringar som sektorn efterfrågar. Emellertid medför dagens snabba utveckling av nya BIM-verktyg i kontrast till en konservativ byggbransch (Statskontoret, 2009:6) komplikationer. Då till synes traditionella arbetssätt fortfarande tillämpas i projekteringen har detta till följd att verktygens kapacitet inte nyttjas fullt ut för en väl integrerad projekteringsprocess.
1.2 Nulägesbeskrivning
Byggnadstekniska byrån (BTB) grundades i Göteborg 1911 där nuvarande Stockholmskontoret var en filial till Göteborgskontoret men sedan början av 1990-talet blivit självständigt. BTB gör ständigt satsningar på nya moderna verktyg och har kompetenser inom projektering, konstruktion, samt CAD-projektering. I takt med byggbranschens framfart inom virtuellt byggande har företaget nyligen valt att införa Tekla Structures som ett kompletterande verktyg till de som används på kontoret idag.
1.3 Syfte och mål
Syftet med föreliggande examensarbete är att utforma en moderniserad arbetsmetod för konstruktören som integrerar dennes BIM-verktyg i projekteringsprocessen. Arbetet ska resultera i en arbetsmodell för hur projekteringen med Tekla bör se ut ur ett BIM-perspektiv. Som grund till denna modell skall projekteringsprocessen utredas där svårigheter och nyttor undersöks som återfinns i en BIM-process, och därtill utreda vilka möjligheter som finns för att skapa en väl integrerad projekteringsprocess.
1.4 Frågeställningar
- Hur bör en modern projekteringsmetod utformas för att anpassas till BIM?
- Vilka förutsättningar erfordras för en väl fungerade BIM-process för konstruktören? - Hur kan konstruktörens roll förändras med hjälp av BIM?
1.5 Avgränsningar
Avgränsning görs till konstruktörens roll i byggprocessen och dennes arbete i projekteringsskedet. Övriga skeden berörs endast teoretiskt för att få en helhetsbild av byggprocessen.
Den praktiska tillämpningen utfördes i Tekla Structures 19 och behandlade endast ett projekt, Lilla Alby Skola. Denna tillämpning utfördes dessutom parallellt med företagets original projektering som gjordes främst i Bentley Microstation.
1.6 Målgrupp
Examensarbetet riktar sig till läsare med ingenjörsexamen inom byggteknik eller motsvarande. Arbetet är också avsett för personer med ett genuint intresse för BIM och konstruktörens roll i byggprocessen.
2 Metod
2.1 Genomförande
Processen för examensarbetet är indelat i fem delprocesser som inleds med förstudie och avslutas med en slutsats (se figur 2.1). Det centrala i genomförandet är att den praktiska modelleringen har genomförts parallellt till den kvalitativa studien som gjordes i form av intervjuer. Dessa parallella metoder presenteras först var för sig för att sedan samföras i diskussions- och slutsatsdelen där uppnådda tankar och reflektioner presenteras.
Figur 2.1 Arbetsprocess för examensarbetet.
2.2 Metodval
Utifrån examensarbetets syfte och frågeställningar samt av den avgränsning som är gjord definierades det lämpliga metodvalet för studien. Examensarbetet är genomfört med en kvalitativ studie bestående av intervjuer med konstruktörer, en litteraturstudie, modellering samt observationer och sammanträden. Detta gjordes med hänsyn till karaktären hos det aktuella ämnesområdet. En kvantitativ studie ansågs inte lämplig då en statistisk generaliserbarhet inte eftersträvades.
2.2.1 Litteraturstudie
Med hänsyn till de frågor som uppstod inleddes arbetet med en litteraturstudie bestående av artiklar och böcker om BIM i allmänhet men också litteratur med avseende på de inledande frågeställningarna i studien. Med hänsyn till den snabba utveckling som skett kring BIM har en avgränsning gjorts av litteratur från år 2008 och framåt för att säkerställa relevans och kvalitet i arbetet. Litteraturstudien fortgick under arbetets gång och ligger till grund för både det inledande teoriavsnittet och de avsnitt som berör själva studien, samt de jämförelser som görs i den slutliga diskussionen.
2.2.2 Intervjuer
En kvalitativ studie i form av intervjuer gjordes där yrkesutövare på det specifika kontoret deltog samt även deltagare från andra företag. Syftet med intervjuerna var att inhämta kunskap kring hur arbetssättet med BIM-verktyget ser ut idag och klarlägga vilka svårigheter projektören står inför.
Intervjuerna utformades semistrukturerade i mening att frågorna inte var ledande, utan istället gavs det utrymme till öppna och utvecklande svar för respondenterna. Formatet på frågorna var standardiserade på så vis att samma frågor ställdes till samtliga respondenter för att synliggöra de kontraster som finns mellan olika aktörer. Detta ledde till att frågorna fick vara mer generaliserade för att vara applicerbara på en varierande yrkesroll hos respondenterna. För att uppnå kvalitativa svar så utformades en intervjuguide som skickades ut inför intervjutillfället där bakgrund och syfte förklarades. Guiden var uppdelad i fyra delområden kopplade till examensarbetets syfte och frågeställningar vilka är; arbetssätt/process, konstruktörens roll, samordning och informationshantering.
2.2.3 Modellering
Med litteraturstudie och intervjuer som grund utfördes en praktisk tillämpning i form av en modellering i programvaran Tekla Structures 19. Den huvudsakliga förberedelsen inför detta gjordes genom en kurs på Tekla Sverige i Västerås. Kursen inriktade sig på prefabricerade betongkonstruktioner för användare på nybörjarnivå men berörde även projektering av stålkonstruktioner etcetera. Kursen bestod av en modelleringsdel där enklare verktyg och arbetssätt beskrevs och även numrerings- och filtreringsmöjligheter redovisades. Den andra delen omfattade bygghandlingar och hur tillverkningsritningar skapas.
Modelleringen som genomfördes i studien gjordes med ett verkligt projekt på BTB som referens. Detta projekt omfattade en tillbyggnation av den befintliga Lilla Alby skola där originalprojekteringen utfördes i programvaran Bentley Microstation. Att modelleringen skedde parallellt med referensprojektet var centralt för att kunna simulera en så pass verklig process som möjligt och på så vis kunna synligöra de problem och svårigheter som finns. Den huvudsakliga analysen gjordes med den kvalitativa studien som grund där de svårigheter och problem som lyftes av respondenterna undersöktes. Vid modelleringen testades hur arbetsprocesser kan utformas och vilka aspekter som det bör tas hänsyn till.
2.2.4 Observationer och sammanträden
Observationer gjordes löpande och berörde främst modelleringen och hur referensprojektet utvecklades. Syftet var huvudsakligen att samla intryck och tankar för att öka förståelsen för konstruktörens roll. Det gjordes också genom samtal med personer som hade en syn dels på konstruktörens roll men också i BIM-processen i sin helhet.
Författarna deltog vid seminariet på Arlanda City som anordnades av föreningen ”OpenBIM”. Temat var ”Kraven på BIM är här – från era kunder och medarbetare” med internationella föreläsare och paneldiskussioner. Detta seminarium väckte tankar kring de problem som finns i byggsektorn och behovet av förändring och nytänkande. Författarna deltog också vid en presentation på Svensk Byggtjänst av projektet ”Fokus I – BIM med BSAB” som behandlade standardisering av BIM med hjälp av BSAB-systemet.
2.3 Metoddiskussion
2.3.1 Litteraturstudie
Det anses vara mest lämplig för studien att avgränsa litteraturmaterialet eftersom det rimligtvis är mest relevant att använda teori av modern sort när det gäller ämnet BIM. Eftersom detta är ett ämnesområde som det har forskats mer om under de senaste åren förmodas teori från tidigare decennier vara irrelevant. Valet av litteraturmaterial kan därmed tänkas styrka studiens relevans, vilket är något som det även har reflekterats kring innan påbörjad litteratursökning.
2.3.2 Intervjuer
Valet av att skicka ut intervjuguiderna till respondenterna i förväg gjordes eftersom det gav dem tid till att läsa och förstå studiens ändamål. Rimligt att anta är att detta gav respondenterna en tydligare bakgrundinformation än den som förmedlades vid kallelsen till intervju. Därtill bör tilläggas att det kan tänkas ha startat en tankeprocess hos respondenterna rörande ämnet och väckt deras egna tankar inför intervjutillfället. Det anses varit fördelaktigt att dela upp intervjuguiden i olika delområden, vilket i samband med intervjutillfällena resulterade i en bra och övergripande struktur. Intervjuguiderna inleddes med ett antal bakgrundsfrågor för att skapa en övergripande bild utav intervjupersonens arbetsuppgifter i dagsläget och dennes bakgrund. Syftet med detta var att redogöra för det perspektiv respektive respondent hade som utgångspunkt för att på så vis skapa en förståelse för grunden till dennes åsikt. I och med svårigheten med att förmedla kroppspråk, gester och andra signaler i transkribering av intervjuer skickades dessa ut till respondenterna efter intervjutillfället för att granskas och godkännas. Vidare medförde detta att intervjuerna förmedlades på ett korrekt sätt som överensstämde med respondenternas syn vilket till följd gav en god validitet.
2.3.3 Modellering
Ett konstaterande av deltagandet i Tekla-kursen är att detta medförde en stabil grund för modelleringsstudien. På så vis kunde den givna tidsram för examensarbetet användas på ett mycket effektivare sätt och möjliggjorde ett större djup än vad annars hade varit möjligt. Valet av att arbeta mot ett referensprojekt istället för rent ett fiktivt projekt gjordes för att säkerställa relevansen för studien i relation till hur projekteringen ser ut idag.
2.3.4 Observationer och sammanträden
De antal observationer som har gjorts har anpassats till den angivna tidsramen samt huvudsakligen varit till fördel för modelleringsstudien. Både de interna observationerna på företaget i form av samtal och sammanträden samt de externa, exempelvis seminariet på Arlanda har medfört ett bredare perspektiv för hur arbetsprocessen ser ut. Fler observationer bör ha givit ytterligare inspiration till studien men fick anpassas till den tidsram som var given.
3 Teori
3.1 Byggprocessen
3.1.1 Allmänt
I byggprocessen ingår olika skeden. För att få en bild av vart konstruktören befinner sig i processen görs en övergripande sammanfattning nedan. Indelningen skiljer sig något beroende på vilken källa som används som referens men den generella uppfattningen efter litteraturstudien är att byggprocessen teoretiskt sett delas in i dessa fyra delar (se figur 3.1) enligt Nordstrand (2008).
Figur 3.1 Byggprocessens olika skeden.
I det inledande skedet görs en behovsutredning där en byggherre (företag, privatperson eller annan organisation) tar beslut om att påbörja ett byggprojekt. I detta stadium analyseras alla alternativa förslag för att sedan besluta om vilket alternativ som ska användas i de fortsatta skedena. När behovet är utrett och förstudien är gjord inleds produktbestämningen där ett byggnadsprogram tas fram och byggnaden gestaltas och konstrueras enligt beräkningar och dimensionering som sedan resulterar i bygghandlingar. En djupare beskrivning av detta skede ges i nästa avsnitt. När huvuddelen av bygghandlingarna är framtagna påbörjas produktframställningen där huset byggs utifrån dessa. Produkten skall sedan stämma överens med det som fastställts i inledande skeden, dels ekonomiskt samt tids- och utseendemässigt. När byggnaden slutligen är färdigställd inleds förvaltningen, det vill säga produktanvändningen där det krävs drift och underhållsåtgärder för att bruka byggnaden. Förvaltningen kan ske ekonomiskt, administrativt och/eller tekniskt (Nordstrand, 2008).
3.2 Produktbestämningen
Produktbestämningen (se figur 3.2) delas in i två delar: programskede och projekteringsskede. I programskedet utreds förutsättningar och behov av byggnaden. Projekteringen syftar till att gestalta och konstruera byggnaden utifrån de krav som ställs i det första skedet i byggprocessen. Byggnadens egenskaper beskrivs med hjälp av bland annat beräkningar och modeller. Alla dessa egenskaper och dokument ligger sedan till grund för upphandling som används som underlag för produktionen. Vid produktbestämningen deltar ett flertal aktörer som exempelvis arkitekten, konstruktören, VVS-konsulten och mark-konsulten.
Figur 3.2 Produktbestämningens olika delskeden. 3.2.1 Programskede
Produktbestämningen inleds med ett programskede, tillika utredningsskede där det bestäms hur byggnaden ska utformas med hänsyn till projektets syfte och mål. Det bestäms bland annat hur stora ytor som behövs för verksamheten, rumsbestämning och placering av dessa. Sedan görs tekniska och miljömässiga utredningar som sammanställs i programhandlingar (Granroth, 2011a).
3.2.2 Projekteringsskede
Projekteringen delas in i tre delar som är gestaltning, systemskede och detaljeringsskede (Nordstrand, 2008). Gestaltningen syftar till att ta fram olika alternativ och skisser för den tänkta byggnaden. Systemskedet är där det generella stom- och installationssystemet definieras med underlag från det alternativ som tagits fram i gestaltningen. Detta mynnar sedan ut i systemhandlingar. Detaljutformningen tar sedan vid vilket resulterar i ett förfrågningsunderlag som upphandlingen av entreprenörer baseras på. När upphandlingen är slutförd övergår förfrågningsunderlaget till att bli bygghandlingar som används i produktionen (Granroth, 2011a). Dock bör föståelse finnas för hur projekteringsgången kan påverkas av vald entreprenadform i projektet.
Projekteringen skiljer sig emellan de olika disciplinerna i det avseende att aktörerna ofta använder sig av olika verktyg och arbetssätt. Av den anledningen kan det vara problematiskt när det gäller samordning, då många måste samspela i projekteringen. Det behövs därför en klar strategi från startskedet av ett projekt för hur det fortsatta arbetet ska ske (Nordstrand, 2008). Desto längre projekteringsprocessen fortgår desto mer kostsamma blir ändringarna. Det är lättare att påverka felen i ett tidigt skede till skillnad från sena ändringar där möjligheten till exempelvis samordning blir lägre. Ur dessa perspektiv innebär dagens projektering med hjälp av BIM-verktyg en betydelse då byggnaden virtuellt kan byggas upp på förhand och skapa underlag för en kvalitetssäkring genom simuleringar och visualiseringar i ett tidigt skede (Granroth, 2011a).
Figur 3.3 Möjligheten till att påverka kostnad och utförande kontra kostnad att förändra. 3.2.3 Byggnadskonstruktörens olika roller
Oftast ses begreppet byggnadskonstruktör som ett samlingsbegrepp för de aktörer som dimensionerar, beräknar, projekterar och skapar handlingar över ett konstruktionssystem. I detta avsnitt är avsikten att behandla och definiera konstruktörens olika roller och därmed beskriva ett förlopp och en viss problematik som för många företag är en vardaglig företeelse. Konstruktörens arbete påbörjas under programskedet där konstruktören vidareutvecklar det förslag och de skisser som kommer från arkitekten. Här definieras konstruktören traditionellt sett som statiker. Statikerns uppgift är att utforma och dimensionera konstruktionen och göra hållfasthets- och dimensionsberäkningar utefter arkitektens förslag så att systemet fungerar och att ett lämpligt stomsystem kan väljas. Detta redovisas sedan i systemhandlingar. Här ska byggherren kunna se att projektet utvecklas enligt de önskemål och krav som ställdes i det inledande skedet och dessa handlingar ligger även till grund för det fortsatta arbetet i projekteringen. Handlingar som exempelvis tas fram är projektbeskrivning, tidplan, tekniska beskrivningar och enklare ritningar som framställer byggnadens geometri, typ av stomsystem, våningshöjder etcetera (Nordstrand, 2008). Byggherren kan sedan välja att använda konstruktören/statikern i det fortsatta arbetet.
Projekteringen kan också vara utformad på det vis att exempelvis en prefab-konstruktör utformar de prefabricerade delarna i byggnaden och ansvarar för vissa delar av projektet. Denna aktör kan också, beroende av beslut från beställaren i det inledande skedet, ansvara för hela projektet vilket då medför all beräkning, dimensionering, modellering och framtagning av alla handlingar. Exempelvis tar prefab-konstruktören vid i detaljeringsskedet då konstruktören/statikern tagit fram systemets geometri och redovisat vart de prefabricerade delarna ligger i form av exempelvis informationslösa volymelement. Detta medför ofta dubbelt arbete i den bemärkelse att prefab-konstruktören måste kontrollera det tidigare stomvalet som gjorts av konstruktören/statikern för att sedan lägga in de intelligenta prefabricerade elementen i modellen (Granroth, 2012).
3.2.4 Projektören
En ytterligare aspekt till konstruktörsrollen är definitionen av en projektör i byggprocessen. Vad innebär denna roll och hur är den kopplad till konstruktören? Är inte konstruktören en projektör automatiskt då denne aktör befinner sig under projekteringsskedet?
Projektören kan antingen vara åtskild från konstruktören eller också vara samma aktör. Vissa företag arbetar med att konstruktören/statikern endast utför beräkningarna. När detta är gjort modellerar projektören byggnaden men det kan även utföras av samma person i en sorts dynamisk arbetsprocess. I examensarbetet är konstruktören/statikern och projektören fortsättningsvis samma aktör för att förenkla förståelsen för de kommande avsnitten i examensarbetet.
3.3 Byggbranschen, en bransch i behov av förändring
Byggsektorn har på senare år ifrågasatts allt mer för sin bristande förmåga att utvecklas och förändras. Problematik rörande byggfusk, svart arbetskraft och byggfel är ett återkommande fenomen för sektorn och någon tydlig förändring har inte kunnat synliggöras.
3.3.1 Dyrare att bygga
Under de senaste åren har byggkostnadsindex fortsatt att öka jämfört med konsumentprisindex, en utveckling som kunde skönjas i slutet på 1980-talet. Flera faktorer till detta har identifierats, bland annat ökade markpriser, större andel bostadsrätter och en försvårad byråkrati vid planprocessen. Att en kvalitetshöjning skulle vara en bidragande faktor har förkastats och den uppmätta produktiviteten är fortfarande låg i jämförelse med övrig industri. Dessutom går samma kostnadsökning att skönjas vid internationella undersökningar. I dessa sammanhang förhåller sig Sverige jämförelsevis på en god nivå, men en viss eftertanke bör finnas innan allt för distinkta synteser görs (SOU, 2002:115). Däremot visar dessa indikationer att ett tydligt problem finns i sektorn. Uppföljningen av Byggkommissionens betänkande, “Sega gubbar? En uppföljning av Byggkommissionens betänkande “Skärpning gubbar!” “ (Statskontoret, 2009:6) visar dessutom att någon förändring av arbetssätt och attityder inte skall ha skett utav de förslag som lämnades.
3.3.2 Byggfel
Likt övriga sektorer förekommer det fel även i byggbranschen. Det är dock viktigt att skilja på fel och fusk där fusk förutsätter att en person medvetet har handlat på ett felaktigt sätt. Fel däremot beror istället på bland annat slarv, nonchalans och okunskap. Orsaken till att byggfel uppstår är flera men främst brukar dålig planering, val av material och tekniska lösningar, komplex byggteknik och det personliga ansvaret anges som orsaker (SOU, 2002:115).
Ofta uppges tidspress som en stor orsak till att kvaliteten blir lidande då rätt förutsättningar inte har getts i projektet för att omsorgsfullt kunna besikta, göra egenkontroller och att hinna med uttorkning av byggnadsdelar för att förhindra fuktskador. Även materialval och de tekniska lösningar som används är direkt avgörande för produktens funktion och hållbarhet. Antalet byggprodukter som finns på marknaden uppgår idag till över 50 000 - 60 000, något som kan jämföras mot mitten av 1940 - och 1950-talet då antalet produkter uppgick till cirka 5000. Detta leder så klart till att det blir svårare för byggherrar och andra aktörer att välja rätt produkt eller rätt teknisk lösning för att tillgodose den förväntade livslängden på
byggnadsverket. Dessutom har komplexiteten på byggnadsverk höjts de senaste åren då större och mer avancerade system ska installeras i byggnaderna för att tillgodose de nya krav på funktionalitet och energihushållning som ställs. Idag uppgår installationskostnaderna i vissa fall till över 50 procent av entreprenadkostnaderna som kan jämföras mot cirka 10 procent år 1950. Att därtill försöka sammanföra ny teknik och materiel med mer traditionella kan i vissa fall få förödande konsekvenser trots att det enskilda valet inte är fel i sig. Denna utveckling leder till ett behov av ny kompetens och framför allt att nya metoder skapas för att kunna hantera detta. Uppskattningsvis leder byggfel till kvalitetskostnader på mellan 5 till 15 procent av projektkostnaderna och undersökningar tyder att besparingar på mellan 50 000 och 150 000 kronor per nyproducerad bostadslägenhet är möjliga att uppnå (SOU, 2002:115).
3.3.3 Behov av förändring
Bilden av byggbranschen synliggör behovet av förändring samt vilka nyttor det skulle medföra. Utvecklingen som har skett i dagens byggbransch leder till högre krav på kompetenser hos de aktörer som är delaktiga men framför allt att utveckla moderna arbetsmetoder. Ett steg till en förändring mot ett nytt arbetssätt är byggnadsinformations- modellering (BIM) som innebär ett nytänkande för hur projektering kan integreras kring modelleringen.
3.4 BIM- Building Information Modeling
3.4.1 Definitionen av BIM
BIM är ett av de mest kontroversiella ämnena i dagens byggbransch. Den inledande uppfattningen är att BIM dels ses som ett verb, det vill säga byggnadsinformations- modellering. Det ses också som ett substantiv, en så kallad byggnadsinformationsmodell. Antagligen betyder det att BIM ses som en arbetsprocess men också enbart som en modell som det arbetas med. Ovan nämnda resonemang leder till att begreppet blir diffust och vad BIM egentligen är beror oftast på vem en diskussion förs med. Det belyses därför vidare ett antal definitioner och exempel i detta avsnitt för att försöka förstå och förtydliga begreppet. Vidare citeras Granroth (2011a) som beskriver en BIM-modell:
"En BIM-modell är en virtuell modell av verkligheten. I modellen samlas och organiseras all information från en byggnads livscykel. BIM-modellen kan innehålla information om både den fysiska och den logiska sammansättningen av objekten och själva byggnaden. BIM-modellen kan beskrivas som en virtuell prototyp. En BIM-modell består av en objektsbaserad, digital representation av de ingående komponenterna. En BIM-modell kan även kallas för en objektsbaserad modell." (Granroth,
2011a)
Här läggs vikten vid att en BIM-modell baseras på objekt och hur information knyts till dessa i en virtuell modell. Därtill kan begreppet uppfattas som att det har att göra med att alla enskilda operationer i en modell eller i en process beror av varandra. Rogier Jongelings (2008) beskrivning av begreppet lyder:
“BIM definieras genom hur man genererar och förvaltar den
objektbaserade informationen som finns i modellen och BIM-verktyg är de IT-verktyg som används för att skapa och använda denna information. BIM syftar även till att skapa och hantera information på ett strukturerat och effektivt sätt med hjälp av objektbaserade modeller.” (Jongeling, 2008)
Definitionen fokuserar mer på hur skapandet av information i modeller ser ut och framför allt på hur den integrerade informationen i dessa modeller hanteras. Här läggs också mindre fokus på själva modellen i sig och istället på arbetssättet. Eastman, Teicholz, Sacks och Liston (2010) beskriver vad som karaktäriserar BIM:
- Byggkomponenter som representeras digitalt, innehåller data som är beräkningsbar och kan identifieras av programmen, samt består av parametrar som går att ändra på ett intelligent sätt.
- Komponenter som innehåller data som beskriver dess egenskaper som används för analys och arbetsprocesser.
- Data som ändras i alla vyer även om dessa data skulle ändras i endast en arbetsvy. Eftersom det kan vara svårt att utröna vad som egentligen är BIM utifrån ovan nämnda kriterier ges även en förklaring till vad BIM inte är (Eastman et al., 2010):
- Modeller som endast innehåller 3D och inga attribut. - Modeller utan egenskaper och parametrar.
- Modeller som består av fler 2D filer som måste slås ihop för att definiera byggnaden. - Modeller som tillåter en ändring i en vy men som inte blir representerad i de övriga. Inställningen i examensarbetet är att BIM inte är synonymt med 3D-modellering. Istället är fokus på själva informationshanteringen och hur denna integreras i program och processer. I en BIM-process sker arbetet kring en informationsmodell som möjliggör nya arbetssätt med förbättrade kommunikations- och informationsflöden. BIM definieras utav arbetssättet och hanteringen av information i modellen vilket är avgörande för hur vidare något ska anses vara BIM eller inte. Dessutom ses inte heller BIM som ett verktyg utan det är användningen av verktyget som är avgörande.
3.4.2 BIM i dagens Sverige
För bara några år sedan var detta begrepp föga känt i Sverige. I dag är BIM något de flesta inom byggbranschen pratar om. I dagsläget ligger problemet mycket i hur det ska tillämpas eftersom det kräver ett nytt sätt att arbeta på. Utanför Sverige har utvecklingen kommit längre. I exempelvis Danmark, Norge och USA har arbetet med att utveckla tydliga standarder och manualer för hur BIM-arbetet ska ske påbörjats (Nilsson, 2013) och som det ser ut idag finns ingen motsvarighet till det i Sverige (Gustavsson, Hörestrand, Furenberg, Knutsson, Udd, Liberg och Hansson, 2012). Många företag i Sverige har emellertid kommit en bra bit på väg och har utvecklat egna interna manualer. Två år tidigare beskriver Nilsson (2011) problematiken i en artikel:
“För att uppnå objektorienterad information behövs en standardiserad informationsplattform för den byggda miljöns byggande och förvaltning med begrepp (klasser och egenskaper), processer (informationsinnehåll, leveransbeskrivningar) samt datamodeller (begreppsscheman) och filformat.” (Nilsson, 2011)
Ovan nämnda beskriver den problematik som existerar i Sverige idag. Vidare i artikeln nämns det också att neutrala filformat existerar. Exempelvis finns filformatet IFC som länge använts flitigt i tillverkningsindustrin men där byggbranschen halkat efter. Det svenska BSAB-systemet nämns också i artikeln och att det skulle behöva anpassas till BIM. BSAB-BSAB-systemet följer svensk standard enligt SIS som är ansluten till ISO, en internationell organisation som tillhandahåller internationella standarder där exempelvis manualer för BIM-arbete har utvecklats, känt som IDM. Således är intrycket att förutsättningar för en gemensam standard finns.
Några år senare, år 2013 läses i en artikel att en av Sveriges största beställare, Trafikverket, kommer börja ställa krav på BIM i sina byggprojekt. Även etablerade beställare som Akademiska hus, Fortifikationsverket och Specialfastigheter gör följe i denna utveckling (Jongeling, Lindström och Samuelson, 2013).
3.4.3 BIM - en modern arbetsmetod
“Det som definierar BIM idag är i första hand de verktygen som används av ett antal aktörer i vissa skeden i byggprocesserna. [...]BIM är något som aktörer använder i olika utsträckningar för att, i första hand förbättra och förenkla de egna processerna.” (Jongeling, 2008)
Så skriver Jongeling år 2008 i sin forskningsrapport. Detta är också ett förfarande som det fortfarande syns en tendens till där de olika aktörerna i viss utsträckning arbetar med enskilda processer. Däremot börjar gränsdragningarns mellan de olika aktörerna att suddas ut allt mer i takt med den utveckling som skett i byggbranschen de senast åren. Skillnaden från år 2008 mot idag år 2013 är att fler möjligheter har skapats till att kommunicera modellerna genom bland annat neutrala filformat och olika objektbaserade samordningsverktyg. Fördelarna enligt Jongeling (2008) med BIM i byggprocessen är bland annat högre kvalitet, högre produktivitet och en sänkning av kostnader. När många aktörer är involverade i ett projekt och anslutna till en modell eller en gemensam plattform minskar bland annat projektkostnaderna och projekttiden. Informationsutbytet underlättas och kvaliteten på slutprodukten blir bättre i och med att det enklare går att analysera och utvärdera arbetet.
Jongeling (2008) poängterar också de specifika nyttoeffekterna för varje aktör och hur arbetsbördan ser ut med BIM-projektering i jämförelse med 2D-CAD. BIM förutsätter att mycket arbete läggs ner i början av projekten för att på så sätt kunna generera färdiga listor och handlingar där näst intill ingen handpåläggning behövs. Detta betyder att insatsen i slutskedet där handlingar tas fram blir mycket lägre. Detta skiljer sig dock från det traditionella arbetssättet i projekteringen där insatsen successivt ökar och där den största insatsen läggs i slutskeden där handlingar tas fram. I BIM-projektering menar Jongeling (2008) att detta beror på att det läggs mycket tid i början av ett projekt på att ge objekt och
komponenter tydliga definitioner och rätt data för att sedan med mindre tidsåtgång generera handlingar. Förfarandet visas nedan i ett diagram där traditionell arbetsbörda jämförs med BIM-projektering.
Figur 3.4 Jämförelse av arbetsinsats mellan traditionell 2D-CAD och BIM-projektering.
Granroth (2011b) går in på byggprocessens olika delskeden där det utifrån ett BIM-perspektiv beskrivs hur dessa skall utformas för att skapa ett modernt arbetssätt. Här klargörs vikten av att initialt arbeta med BIM i projekteringen för att ha möjlighet till att skapa en väl fungerade BIM-process där behovet av en BIM-samordnare betonas. Om BIM-samordningen fallerar i ett så pass tidigt skede finns inte de rätta förutsättningarna för att uppnå nyttan med BIM, utan istället bör en mer traditionell projekteringsform väljas. Granroth (2011a) lyfter även begreppet “målsättningar” och poängterar att en BIM-modell inte innebär en automatisk helhetslösning. Istället betonas vikten av en strukturerad byggprocess som innebär att kvaliteten säkerställs vilket leder till en effektivare byggprocess i sin helhet.
3.5 Gemensam struktur i processen
Det har påvisats att ett behov av standardisering av program och processer finns. Informationsmodellering kräver ett mer strukturerat sätt att arbeta på idag än vid tidigare projektering. För att samverkan mellan de olika aktörerna ska vara effektiv finns ett behov av en gemensam plattform och ett gemensamt arbetssätt. Ett BIM-orienterat arbete handlar nödvändigtvis inte om att samma verktyg används, men däremot att ha ett neutralt sätt att tolka och hantera information i de olika leden i byggprocessen.
3.5.1 Industry Foundation Classes - Ett öppet filformat
Industry Foundation Classes (IFC) är ett filformat som är flitigt använt i tillverkningsindustrin. Formatet finns även inom byggsektorn men utnyttjandet av detta filformat är relativt litet i dagens läge. Formatet är utvecklat av buildingSMART som är en neutral, internationell och icke vinstdrivande organisation som stödjer BIM-utvecklingen (buildingSMART, 2013b).
IFC är ett öppet format som tillåter ett utbyte av olika typer av BIM-data och information mellan olika programvaror. Detta filformat är utvecklat så att det inte tillhör en specifik leverantör, utan är neutralt och kan tolkas av de flesta program. Formatet ställer dock krav på att rätt information läggs in direkt, vilket i slutändan innebär att rätt information blir
tillgänglig vid rätt tidpunkt och till rätt instans (buildingSMART, 2013a). Visserligen är IFC ett filformat precis som “.dwg” eller ett vanligt “.doc” men idag kan just detta specifika filformat användas i ett större perspektiv, det vill säga i ett arbetsflöde eftersom det är neutralt. Formatet medverkar till att förfina arbetsflödet, ta bort vissa mellansteg och förbättra processer (Eastman et al., 2010).
3.5.2 Information Delivery Manual - Informationshantering
Varje aktör har ofta sin egen process och sin egen information i modeller som skiljer sig från aktör till aktör. Med avseende på detta används ofta det generella begreppet Information Delivery Manual (IDM) i detta hänseende som är en anpassning enligt ISO. Detta syftar till att hantera och identifiera informations- och datakrav för de olika processerna inom BIM. Manualen ska fungera som handledning av vilken information som behövs, vid vilket tillfälle och till vem informationen är avsedd för. Arbetet med en sådan manual är kopplat till filformatet IFC och handlar egentligen om att kunna hantera filformatet som aktör i byggprocessen för att få den information som behövs i varje process (Granroth, 2011a). Om arbetet då går mot att bli mer BIM-anpassat med dagens verktyg krävs det därför att något liknande en IDM utvecklas nationellt, en anpassning som bland annat Danmark har gjort. I Sverige är denna utveckling på gång och normer har försökt tagits fram där bland annat även detaljeringsnivåer och informationsnivåer fastställs för de olika skedena.
3.5.3 Detaljeringsnivåer och informationsnivåer
Vid projektering med BIM-verktyg kan en osäkerhet uppstå gällande vilken detaljeringsnivå, respektive informationsnivå som efterfrågas med hänsyn till det aktuella skedet i byggprocessen. De programvaror som används idag möjliggör att ge objekt i modellerna oerhört mycket information. Då informationsförädling av en modell normalt innebär ett merarbete, kan en för hög detaljrikedom initialt i projekteringsskedet innebära att revideringar blir krävande. På så sätt kan projektören istället välja en lägre detaljeringsnivå i sin projektering för att undvika merarbeten, något som kan resultera i att modellen blir underarbetad (Nilsson, 2013).
I Sverige saknas någon form av utarbetad standard gällande olika nivåer vid informationsmodellering. Detta innebär svårigheter för beställaren att konkretisera olika nivåer vid upphandling i projekt och samordningsmöjligheterna försämras då olika projektörer arbetat på olika stadium. Många studier och undersökningar om BIM har tidigare gjorts och pågår kontinuerligt. Ett första exempel på ett arbete för standardisering av detaljeringsnivåer som nyligen inletts är en förstudie genomförd av Skanska med stöd av SBUF som heter ”Detaljeringsnivå i BIM” (Gustavsson et al., 2012), som föreslagit en femgradig skala, främst framtagen för husbyggnad. Denna skala är baserad på Level of Detail (LOD) som är framtaget av organisationen AIA i USA, Sveriges motsvarighet till SIS. Dessa nivåer beskriver de handlingar som ska tas fram under projekteringen och produktionen i byggprocessen och behandlar inte förstudien för ett projekt och inte heller förvaltningsskedet. Förslaget är även inspirerat av Danmark där det redan år 2007 gavs ut en handbok om olika detaljeringsnivåer där modelleringsprocessen delas in i sex olika stadium (Karlshøj, Chr. Bennetsen, Kjems, Svidt, Nybo, Jørgensen och Stenild, 2007).
I jämförelse med ”Detaljeringsnivåer i BIM” finns ett pågående SBUF-projekt som Svensk Byggtjänst utför i samarbete med NCC som heter ”Fokus I – BIM med BSAB”. Projektet syftar till att skapa en gemensam standard för informationshanteringen inom BIM-processen och överbrygga informationsglappen i byggprocessens alla faser (Lundgren, 2013). Målet med systemet är skapa en informationstrappa som innebär en förädling av information längs byggprocessen. Denna studie grundar sig på det nuvarande BSAB-systemet som består av samverkande tabeller med information om exempelvis byggdelar, byggdelstyper, produktionsresultat och resurser. BSAB-systemet utvecklades för att skapa gemensam struktur och på så sätt säkerställa en högre kvalité inom byggsektorn (Svensk Byggtjänst, 2013). Anledningen till att systemet används som grund är för att det redan är väl etablerat i branschen vilket bör förenkla implementeringen av standardiseringen. Det gör det möjligt att på ett systematiskt sätt kategorisera information i byggnadsinformationsmodellering. För att göra detta möjligt definieras byggprocessen utifrån fem olika delar: utredning, projektering, produktion, förvaltning och rivning, samt vilken typ av information som behövs under varje skede. Detta med hjälp av informationsbärande BIM-objekt som BSAB-kodas. I sin tur innebär det att beställaren i det inledande skedet kan ställa krav på olika egenskaper som ska uppfyllas. Övriga aktörer kan sedan enkelt kontrollera att kraven uppnås.
I figur 3.5 görs en jämförelse mellan de två system som behandlats i detta avsnitt. Figuren bygger på byggprocessen definierat enligt Nordstrand (2008) som presenteras i avsnitt 3.1.1 i detta examensarbete. Det ska tas i beaktning att dessa system inte nödvändigtvis bygger på samma byggprocess, något som bör has i åtanke innan några slutsatser dras. Den vänstra kolumnen redovisar förslaget ”Detaljeringsnivå i BIM” (Gustavsson et al., 2012) som bygger på det amerikanska systemet LOD som omfattar handlingar som tas fram i projekteringen och produktionen enligt nivå 100 till 500. I den högra kolumnen presenteras förslaget enligt ”Fokus I – BIM med BSAB” (Lundgren, 2013). Detta förslag visar byggprocessen utifrån byggnadens livcykel och omfattar byggprocessens alla delskeden. Här delas byggprocessen in i nio steg som beskriver de typer av handlingar (rad 1), objekt (rad 2), BSAB-tabeller (rad 3) och kalkyler (rad 4) som tas fram i varje nivå. Angivandet av BSAB-tabeller avser för vilka BIM-objekt i vilka tabeller som kravställs längs med byggprocessen. Utifrån dessa olika exempel ses en stor möjlighet i att skapa en svensk standard för informationsmodellering och förhoppningsvis inom en snar framtid är Sverige i framkant med utvecklingen av BIM.
3.6 Verktyg
I tidigare avsnitt har gemensamma standarder, filformat och processer beskrivits och allt detta behandlas med hjälp av de verktyg som finns ute på marknaden som används för projekteringen. Vissa program är mer anpassade för BIM än andra och finns att tillgå för de olika aktörerna i byggprocessen. Några av de främsta modelleringsprogrammen som används av konstruktören är:
- Autodesk - Revit Structure (numera sammansatt med Revit Architecture) - Bentley - Microstation
- Tekla - Tekla Structures
De nämnda programvarorna har alla sina för- och nackdelar med olika funktioner men Revit och Microstation kommer inte att behandlas utförligt i detta examensarbete, utan avsikten är att endast behandla Tekla Structures och om hur detta program underlättar projekteringsprocessen ur ett informationsmodelleringsperspektiv.
3.6.1 Tekla Structures
Tekla Structures är ett verktyg för bland annat konstruktörer, projektörer, betong- och ståltillverkare. I programmet sker modellering med hjälp av 3D-lösningar och komponenter i trä, stål och betong. Enligt Tekla Corporation (2013b) gör verktyget det möjligt att konstruera, analysera och förändra sin modell under tid och därmed sker all informationshantering i modellen. Varje ändring i modellen kopplas också till de delar som är berörda vilket underlättar arbetet. I programmet installeras den befintliga miljö och i Sverige finns det komponenter som är anpassade för svensk standard där också vissa företag tillhandahållit olika objekt och komponenter i programmet, vilka går att använda.
I programmet finns bland annat funktioner som att flera användare kan arbeta i modellen samtidigt och möjligheten att importera filer från andra program och discipliner. Möjligheten finns även till att exportera modellen och olika filformat såsom exempelvis IFC och NC till andra program vilket gör att Tekla Structures bidrar till en effektiv projekteringsprocess. Ytterligare fördelar med detta program är att arbetet med 4D och 5D, det vill säga tid och ekonomi underlättas då det enkelt i programmet går att skapa listor och förteckningar över bland annat vikt och volym för delar, grupper, faser och etapper. Informationen plockas direkt ur modellen och detta kan göras kontinuerligt (Tekla Corporation, 2013b).
I Tekla Structures 19 som behandlas i examensarbetet finns det vissa funktioner som är nya och dessa är bland annat en tydligare visualisering av svetsar, möjligheten att skapa komplexa former och ytor, snabbare ta en titt på alla dokument och vyer, samt underlätta samarbetet mellan företag genom smidigare IFC-exportering av exempelvis komplext spiralformad armering (Tekla Corporation, 2013a).
4 Kvalitativ studie
I detta kapitel redovisas resultaten av de intervjuer som gjordes utifrån fyra olika delområden: arbetssätt/process, konstruktörens roll, samordning, samt informationshantering. Samma indelning används också i kapitel 5 som behandlar modelleringen i Tekla Structures av Lilla Alby Skola. Uppdelningen görs för att en kvalitativ diskussion ska kunna göras där varje delområde behandlas var för sig.
4.1 Bakgrund
För att ta fram förslag till ett arbetssätt som kan tänkas tillämpas intervjuades personer med erfarenhet av 3D-modelleringsprogram. Intervjuerna gjordes delvis på BTB och även på andra företag för att skapa en kontrast mellan olika arbetssätt i analysen. Utifrån den definitionen av BIM som tidigare getts i avsnitt 3.4.1 med fokus på arbetssätt och hur information integreras och hanteras i byggprocessen valdes personer med varierad bakgrund av både erfarenhet och verktygsanvändning. Utifrån dessa intervjuer skapades en uppfattning om konstruktörens arbete ur ett BIM-perspektiv men också en bild av vilka förändringar som efterfrågas för ett modernt arbetssätt.
4.2 Avgränsningar
Intervjuerna avgränsades till BTB och två andra företag. Frågorna är öppet formulerade för att ge möjlighet till beskrivande svar samt för att lämna plats för reflektioner. Vid varje intervjutillfälle användes samma frågor för att utföra en mer kvalitativ analys.
4.3 Genomförande
Inledningsvis bestämdes de olika ämnen som skulle ligga till grund för intervjuerna och dessa grundades på examensarbetets syfte och frågeställningar. De områden som behandlades beskrivs nedan:
1. Allmänt: Här ställdes frågor om personernas bakgrund och här ombads de också att
göra en personlig definition av BIM.
2. Arbetssätt/process: Används för att få en syn på dagens projekteringsprocess och
skillnaden mellan dagens 3D-projektering och tidigare 2D-projektering och hur denna projektering upplevs. Frågorna i detta område är viktiga då dagens BIM-verktyg kräver ett annat arbetssätt vid projektering.
3. Konstruktörens roll: Syftade till att se om konstruktörens roll i framtiden skulle
kunna förändras med hjälp av de verktyg som finns idag. Bakgrunden till detta är att dagens verktyg skapar förutsättningar för ett mer effektivt arbete då vissa program innehåller färdiga komponenter som tillhandahålls av olika leverantörer som konstruktören kan använda sig av i projekteringen.
4. Samordning: Avsåg att tydligöra samspelet internt och externt mellan de olika
aktörerna eftersom modellbaserat arbete ställer nya krav på samordning och kvaliteten på samordningen ofta speglar hur slutprodukten och slutresultaten blir.
5. Informationshantering: Syftade till att förstå hur informationen behandlas i
projekteringen och vilka normer och standarder som används vid framställning av handlingar. Dessutom undersöktes om det önskades några förändringar i arbetet vid framställning av handlingar.
Intervjufrågorna inleddes med en intervjuguide (se bilaga 1) för att ge en bild av examensarbetet och syftet med intervjuerna. Intervjuguiderna skickades sedan ut i förväg till respektive respondent.
4.4 Allmänt
Samtliga respondenter har en yrkesroll som konstruktör och de har erfarenhet av ett antal olika program där ibland Revit, Tekla, Navisworks, Prosteel, ArchiCAD, Solibri och Building Designer framgår. Erfarenheten varierar allt från två års erfarenhet till tolv år med varierade arbetsuppgifter såsom projektering/dimensionering till samordningsfrågor inom BIM.
4.4.1 Personliga definitioner av BIM
Vid intervjutillfällena framkom ett visst samband mellan de olika definitionerna som gavs angående BIM. Dessa redogörs nedan:
- En arbetsmetod.
- Informationshantering i flera led. - Informationsmodeller.
- Knyter information till olika objekt och geometrier. En definition av vad det inte är ges också utav respondent 3:
- Ett program. - En fil. - En modell.
- Det behöver inte vara i 3D. 4.5 Arbetssätt/process
4.5.1 Nya verktyg, gamla processer
En enhetlig bild kring dagens projektering är att moderna verktyg appliceras i föråldrade arbetsprocesser vilket leder till att programmen inte utnyttjas fullt ut och att arbetet blir ineffektivt1. Projekteringen sker i 3D men de handlingar som levereras motsvarar fortfarande de handlingar som skapas med hjälp av 2D-projektering, det vill säga målsättningen är densamma trots att projekteringsförfarandet ser helt annorlunda ut. Dessutom används modelleringsverktygen sällan vid visualisering för att på så vis kunna förbättra redovisningen.
1
4.5.2 Intensivt arbete inledningsvis
En förändring som framkom vid intervjuerna var att 3D-modellering inneburit att projekteringen utgår från en modell istället för olika perspektivbilder som kan ritas separat. Detta förändrar arbetet på det sätt att exempelvis sektionsritningar inte går att få ut förrän hela stommen är modellerad. Tidigare gick det att skjuta upp vissa delar av projekteringen och lösa dessa frågor senare, exempelvis att först ta ut planritningar för att sedan rita upp sektioner och detaljer2. Vid 3D-modellering måste en stor del av projekteringstiden läggas på att utveckla själva modellen med information och detaljer innan arbetet med ritningarna kan påbörjas. Att det krävs en större insats initialt och högre noggrannhet i den information som anges delas av alla personer som intervjuades och det går inte längre att rita upp en sektion utan att reflektera över modellern i sin helhet. Ett särskiljande drag för ett BIM-projekt är att det kräver mycket tid och input innan det går att ta ut handlingar eller rapporter ur modellen, något som kan upplevas som oroande för vissa ovana uppdragsledare. Det är viktigt att få en förståelse för detta behov och för att processen måste förändras då det krävs mer resurser i ett tidigt skede vid BIM-projektering3.
Respondent 4 förklarar att för att kunna dra full nytta av BIM med exempelvis 4D och 5D förutsätter det att modellen i sig nästan är helt klar. När projekteringen påbörjas mer eller mindre i samband med produktionsstarten försämras processen avsevärt för alla parter. Exempelvis ökar revideringsarbetets komplexitet för projektören och entreprenören blir tvungen att ständigt uppdatera modellen för att kunna få ut korrekt information för exempelvis kostnadskalkyl och tidsplanering. Tidtabellerna måste hållas isär mellan projektering och produktion för att möjliggöra en fungerade och utnyttjad BIM-process.
4.5.3 Modellbaserat ritande
Respondent 3 poängterar betydelsen av att dagens projektörer som arbetar i 3D måste ha en större förståelse för konstruktion och byggteknik jämfört med tidigare. I och med att information kan integreras i objekten, information och attribut som inte syns visuellt, måste projektören ha detta i åtanke vid sitt modellerande. Det krävs en förståelse för detta så att oönskad information/attribut inte följer med objekt vid exempelvis kopiering. Ett begrepp som ofta kom upp var “att fuska”, att exempelvis bortse från vissa aspekter på ritningen och låta detta lösas på plats. Detta upplevs som enklare att göra vid 2D-projektering kontra 3D-projektering där det inte längre går att “blunda” för problemen. I och med en modellbaserad projektering synliggörs problem på ett helt nytt sätt då allt ritas upp och då moderna projekteringsverktyg dessutom möjliggör samgranskning i 3D, ökar detta kraven på projektören. Däremot leder detta till att kvaliteten kan höjas och framförallt säkerställas på ett mycket bättre sätt gentemot tidigare. Respondenterna tror inte att deras arbete i sig kommer att effektiviseras i någon större mån då flera moment blir mer krävande. Dock finns möjligheten i form av en “ketchup-effekt” där en initialt ökad arbetsinsatt ger utdelning i ett senare skede4.
2
Respondent 3; konstruktör på BTB. 2013. Intervju 30 april.
3
Respondent 4; konstruktör på Ramböll. 2013. Intervju 7 maj.
4
4.6 Konstruktörens roll
4.6.1 Diffusa möjligheter
Intervjuerna resulterade inte i någon entydlig bild av vilka möjligheter som kan skapas i att arbeta mer med integrerade produktkataloger i programmen. En viss entydlighet finns kring att detta skulle kunna effektivisera en del av projekteringen men även flera problem och frågetecken dök upp. Möjligheten till att få en snabbare projektering där mer tid kan ges till att säkerställa kvaliteten på slutprodukten ses som en positiv inverkan genom att få bort onödig tid i modelleringen. Därtill möjliggörs en återkoppling och lärande som resulterar i en förbättring av befintliga lösningar så att samma fel inte görs om flera gånger5.
Problematiken i detta är att det inte alltid går att bestämma tillverkare/fabrikat åt entreprenören utan det måste lämnas öppet. Exempelvis är det oftast krav på att “eller likvärdigt” ska anges vid förslag på produkter. Dessutom påpekar Respondent 3 att arbetet i byggsektorn skiljer sig mot tillverkningsindustrin där serietillverkning är standard. Denne poängterar att det oftast är individuella produkter som beställs som mer eller mindre byggs och testas på samma gång. Även den juridiska frågan väcks om hur det går att säkerställa att produkterna är korrekta och vem som bär ansvaret, något som tros kan komma att bromsa utvecklingen för detta6.
4.6.2 Rollberoende utvecklingsmöjligheter
Avgörande för hur ett komponentanpassat modellerande kan utvecklas beror också till stor del på vilken roll som betraktas. Fördelarna är mer tydliga för de som arbetar med standardkomponenter och har kontinuerlig tillverkare/leverantör, det vill säga prefab-konstruktörer. Däremot blir det inte lika fördelaktigt för de konstruktörer som arbetar med mer komplexa och oregelbundna projekt där repetitionerna är färre och där fler speciallösningar krävs.
4.7 Samordning
4.7.1 Granskning
Respondenterna är eniga om att dagens samordning kräver ett helt annat förfarande då exempelvis mycket mer information anges i modellen än vad som finns på en ritning. Generellt granskas projekten av de som har lite mer erfarenhet men som kanske inte är vana vid en modellbaserad arbetsform och därför blir också granskningen på en lägre nivå än vad som skulle behövas. Det efterfrågas någon som går igenom och kontrollerar om rätt information angetts i modellen7.
Samordningen på de olika företagen skiljer sig något åt och är olika från projekt till projekt, men det som enhetligt ses som en del av samordning och granskning är krocktester. Det är fördelaktigt med 3D eftersom krockar syns bättre, i kontrast till tidigare 2D-CAD.
5
Respondent 2; konstruktör på Sweco. 2013. Intervju 24 april.
6
Respondent 4; konstruktör på Ramböll. 2013. Intervju 7 maj
7
En annan fördel är att det går att ha kontinuerliga samordningsmöten och se över problem tillsammans istället för att det som förr, löstes i produktionen8. Med detta sätt undviks också “fusk” men önskningen är att möten sker oftare så att fel kan åtgärdas tidigt. Respondent 3 hävdar dock att det kan vara att sikta lite lågt med bara krocktester då en modell även består av annan information och inte bara objekt som fysiskt krockar och att det inte heller endast går att granska de färdiga pappersritningarna i dagens projektering. På ett utav företagen löstes detta med en administratör som granskar informationen i modellen genom exempelvis “filtrering” med färgkodning eller olika scheman. Respondent 3 trycker också på vikten av att granska sig själv och att företaget internt måste granska och samordna den enskilda modell som skickas vidare eftersom de som tar emot leveransen gör antaganden utefter det som blivit levererat.
4.7.2 Gemensam fil
Av intervjuerna framgår det att om alla skulle arbeta med endast ett program skulle en centralfil vara mycket fördelaktig då exempelvis mer resurser kan sättas in i en modell om så behövs. På ett utav företagen där arbetet sker med hjälp av Tekla görs modelleringen i samma modellfil och det har hittills fungerat bra. Det som i allmänhet ses som problematiskt är åter igen den juridiska aspekten när det kommer till vem som har ansvaret i och med att det finns möjlighet att påverka varandras modeller. Respondent 4 ger exempel på den lösning att de har en administratör som därtill också städar modellen. Detta görs även på grund av att det kan bli problem med att attribut och liknande glöms fyllas i.
Ett annat problem med en gemensam fil är många gånger stora modeller där databegränsningar uppstår. Förslag ges till att lösa detta med att kanske ha en gemensam databas eller server där den information som behövs kan hämtas. Alternativt styckas modellen och länkas mellan aktörerna där de sedan slås ihop i slutskedet. Respondent 3 exemplifierar ett sätt att arbeta där Excel används för att ta hand om information som nödvändigtvis inte behöver stoppas in i modellen, utan exporteras till ett Excel-ark som kan granskas och detta kan sedan fyllas på med mer information och granskas kontinuerligt. Respondent 4 ser i kontrast till detta att helst allting görs i modellen så långt det bara är möjligt för att det lättare ska gå att ha kontroll över modelleringsförloppet och den information som stoppas in.
4.7.3 Olika programvaror
Som belyst tidigare används många programvaror i dagens projektering vilka kan medföra vissa problem. I ett projekt som exemplifieras arbetade arkitekterna i Revit där konstruktörerna som använde Tekla fick anpassa sig då Revit inte riktigt stödde IFC-exporter. Ett annat stort problem som belyses är att det inte finns någon klarhet i vilken information som behövs och i vilket skede. Nivån på modellerna skiljer sig också avsevärt9 och det är tvunget att många gånger lösas med att en ny modell modelleras upp i ny programvara. Respondent 2 ger ytterligare ett exempel där processleverantörerna som de arbetar med, inte kan jobba i Revit och då sker arbetet istället med exporter, dessvärre uppstår då den tidigare nämnda problematiken med att för mycket information kommer med. Detta tynger ner
8
Respondent 1; konstruktör på BTB. 2013. Intervju 24 april.
9
