Klasyfikacja BIM – po co i dla kogo?

Klasyfikacja BIM – po co i dla kogo

Klasyfikacja jest jednym z systemów taksonomii, który w odniesieniu do budownictwa dotyczy wszystkich komponentów, procesów i informacji służących do ich jednoznacznej identyfikacji. Można wyróżnić dwa główne typy taksonomii – klasyfikacja lub kompozycja (strukturyzacja architektoniczna); takie rozróżnienie występuje w normie ISI 12006-2. Pierwsza rodzaj taksonomii to powiązanie obiektów w typy lub klasy zorganizowane w strukturę hierarchiczną według różnych atrybutów uwzględniających materiały, technologie, funkcjonalność itp. Inny sposób powiązania określa projektant poprzez strukturę projektową. Jest to struktura hierarchiczna, w której poszczególne poziomy opisują coraz bardziej detaliczne komponenty modelu – od złożonych do szczegółowych, np. budowla -> kondygnacje -> elementy kondygnacji: ściany, drzwi, okna etc. -> komponenty elementów: np. poszczególne warstwy ściany etc. Porównanie obu taksonomii ilustruje rys. 1.

Wokół klasyfikacji jest wiele niezrozumienia co do roli jaką odgrywa ona w procesie zarządzania informacją w cyklu życia budowli. Na tym tle rodzi się wiele pytań o:

  • rolę klasyfikacji przy współpracy w projekcie AEC (architects/ engineers/constructors),
  • związek z zarządzaniem informacjami o zasobach,
  • wykorzystanie klasyfikacji w 4D, 5D i innych wymiarach projektowania BIM.

Klasyfikacja może być w znacznym stopniu zautomatyzowana w oparciu o istniejące standardy bądź może być procesem ręcznym nadającym własne unikatowe kody.

Wymiana danych w obszarze AECO (AEC and Owner) wymaga lepszego zrozumienia klasyfikacji – dlaczego, jak, kiedy i kto klasyfikuje. Jest to zgodne z ideą BIM zakładającą jednoznaczność i uniwersalność danych opisujących model. Oznacza to zastąpienie niejednoznacznego opisu tekstowego kodem cyfrowym co otwiera drogę do automatyzacji przetwarzania danych.

Ilustracja hierarchicznego porzadku w klasyfikacji
Rys 1. Ilustracja hierarchicznego porządku w klasyfikacji (po lewej) i strukturyzacji architektonicznej modelu[1] (po prawej)

Systemy klasyfikacji

Projektanci stawiają pytanie, jaką cyfrową klasyfikację zastosować w projektach budowlanych i ewentualnie który jest najlepszy? Jest to kluczowa sprawa dla jednoznacznej wymiany informacji między uczestnikami projektu BIM w całym cyklu życia budowli. Biorąc pod uwagę fakt, że przedsięwzięcia budowlane coraz częściej realizowane są przez międzynarodowe zespoły, istnieje potrzeba unifikacji w zakresie jednoznacznej identyfikacji pojęć występujących w budownictwie.

Przez długi czas nie istniał jednolity międzynarodowy system klasyfikacji przeznaczony dla budownictwa. Niektóre kraje opracowały własne krajowe systemy klasyfikacji. Z uwagi na globalny wymiar przedsięwzięć budowlanych, międzynarodowe znaczenie mają systemy oparte na ISO 12006-2. Przykładami są amerykański standard OmniClass oraz Uniclass 2015 z Wielkiej Brytanii. Normy ISO 12006 która zawiera jedynie wytyczne dotyczące opracowywania systemów klasyfikacji nie należy mylić z konkretnym systemem klasyfikacji produktów budowlanych. Innymi słowy, nie można sklasyfikować danych w projekcie zgodnym z ISO 12006.

Wśród innych systemów opartych na ISO 12006-2 można podać Talo 2000 wprowadzony w Finlandii w 2008 r, BSAB używany w Szwecji do 2016 r. Nowy szwedzki BSAB 2.0 znany również jako „CoClass uwzględnia wytyczne nie tylko ISO 12006-2, ale także drugiej normy międzynarodowej – ISO / IEC 81346.

Wszystkie systemy są wielopłaszczyznowymi lub wielotablicowymi systemami klasyfikacji zgodnymi z ISO 12006-2. Omniclass i Uniclass podążają podobną ścieżką rozwoju, polegającą na stopniowej rozbudowie tablic. Uniclass oceniany jest obecnie jako bardziej zintegrowany i spójny niż Omniclass. Duński system klasyfikacji Cuneco (CCS) i szwedzki CoClass mają swoich krajowych poprzedników – CCS poprzedziły systemy DBK i BC / SfB; CoClass poprzedziły systemy BSAB i SfB[2].

Międzynarodowa norma ISO 81346 początkowo dostosowana do produkcji określała zasady dotyczące referencyjnych oznaczeń konkretnych obiektów przemysłowych, w których oznaczenia elementów są niezależne od rodzaju ich zastosowania. Dopiero od maja 2018 r., gdy opublikowano część 12 normy ISO 81346, stała się ona odpowiednia również do klasyfikacji elementów budynków.

Obecnie na całym świecie stosuje się 2 rodzaje systemów klasyfikacji informacji o budynku:

  • międzynarodowa norma ISO / IEC 81346, w tym część 12, określająca zasady dotyczące systemów strukturalnych, klasy komponentów do prac budowlanych i usług oraz zasady kodowania;
  • oraz różnorodne klasyfikacje na poziomie krajowym oparte na ISO 12006.

Zgodnie z normą ISO 120006_2 Building construction – Organization of information about construction works – Part 2: Framework for classification, celem systemu klasyfikacji budowlanej jest uporządkowanie pojęć i terminów obejmujących:

  • zasoby (np. kształtowniki stalowe, inżynier budowlany etc.),
  • procesy (postępowanie przetargowe, opracowanie projektu etc.),
  • rezultaty (szpital, obiekt gastronomiczny, tunel, system ochrony przeciwpożarowej…),
  • właściwości (ciężar, metoda montażu, kolor, …)

W klasyfikacji obiekty są pogrupowane w klasy, z których każda jest zbiorem złożonym przez nią elementów z określonymi właściwościami. Właściwości określające klasy występują w definicji każdej klasy. Definicja opisana jest tekstowo. Klasy mogą być organizowane na różnych poziomach poprzez zwiększenie stopnia szczegółowości z ogólnego na bardziej specjalistyczny.  

Obiekt do sklasyfikowania może obejmować wszystko, od złożonych formacji budowlanych i infrastruktury (np. kampusów uniwersyteckich, hoteli i estakad) po elementy wyposażenia (np. meble, urządzenia sieci internet).

Struktura klas jest hierarchiczna, z podziałem na zagłębione podklasy. Zapewnia to elastyczność – z jednej strony można zbudować klasyfikację o wymaganej szczegółowości, z drugiej pozwala agregować na klasach wyższego poziomu, jeśli jest taka potrzeba. Klasa (węzeł w systemie klasyfikacji) jest zwykle kombinacją nazwy klasy (nazwy czytelnej dla człowieka) i numerycznej wartości klasy („kodu” opisującego jej miejsce i poziom w hierarchii klas).

Klasyfikacja a Strukturyzacja architektoniczna modelu

Projektanci w trakcie pracy projektowej posługują się strukturyzacją architektoniczną – budują strukturę hierarchiczną (kompozycję) elementów modelu (rys.2), która jest widoczna gdy otworzymy model w przeglądarce (tutaj BIMvision). Rysunek 3 przedstawia ten sam model w strukturze klasyfikacji; wybranemu elementowi na modelu odpowiada klasyfikacja widoczna na prawej części rysunku.

Struktura tzw. drzewiasta modelu z widocznym podzialem na kondygnacje i elementy kondygnacji
Rys 2. Struktura tzw. drzewiasta modelu z widocznym podziałem na kondygnacje i elementy kondygnacji
W modelu moga byc uzyte rozne klasyfikacje zorganizowane w drzewko inne niz w strukturze modelu
Rys 3. W modelu mogą być użyte różne klasyfikacje, zorganizowane w drzewko (inne niż w strukturze modelu)

Jak widać, opisowi tekstowemu klasyfikacji towarzyszą kody liczbowe. Przykładowe dwie tabele klasyfikacji Uniclass ilustrują ich hierarchiczną budowę, w której na kolejnych niższych poziomach klasyfikacji występują coraz bardziej rozbudowane kody liczbowe.

Complexes (376 pozycji)

Klasyfikacja w IFC
Spaces (2218 pozycji)
Klasyfikacja w IFC 2

Zainteresowanie właściwościami pewnych elementów przez określonych uczestników zaangażowanych w procesie budowy może się znacznie różnić.

Na przykład okno, może być opisane przez ponad 200 właściwości3; poszczególne zestawy informacji mogą być różne bądź częściowo pokrywać się dla poszczególnych interesariuszy:

  • klienta (funkcjonalność, przezroczystość, trwałość, kolor i współczynniki przepuszczalności, pochłaniania i odbicia),
  • architekta (zamocowanie, materiał, powierzchnia, kolor, współczynniki energetyczne, wymiar i typ profilowania),
  • inżyniera (rodzaj szkła, współczynnik przenikania ciepła, współczynnik izolacji, ochrona przeciwpożarowa, stopień bezpieczeństwa, bezpieczeństwo i pękanie termiczne),
  • producenta (liczba tafli szkła, wymiary, materiał, typ, koszt, czas produkcji i oznakowanie CE),
  • wykonawcy (rodzaj okna, ilość, znak jakości, informacje o montażu, czas montażu i cena przetargowa),
  • obsługi technicznej (producent, nazwa producenta, długowieczność, okres serwisowy, lokalizacja, dostępność i koszt usługi).

Klasyfikacja w IFC

W modelu zawsze mamy do czynienia ze strukturyzacją architektoniczną wprowadzoną przez projektantów, w której występuje podział na poszczególne segmenty takie jak kondygnacje, ściany itd. Dodatkowo na tę strukturę może być nałożony jeden lub więcej systemów klasyfikacji co ilustruje poniższy rysunek. Prawidłowo klasyfikacje powinny być zdefiniowane jako ClassificationReference a nie jako PropertySets; praktyka w tym zakresie jest jednak różna. Przykładowo:

ARCHICAD i SketchUp ma pełną implementację klasyfikacji. BricsCAD BIM wykorzystuje swoją wewnętrzną sztuczną inteligencję do przypisywania klas IFC elementom geometrycznym. Jest to forma automatycznej klasyfikacji. W systemie Revit stosowane jest rozwiązanie Keynote. Obecny eksporter Revit IFC pozwala zidentyfikować konkretny parametr do wyeksportowania jako IfcClassificationReference. Wśród przeglądarek Solibri i BIMvision mają zaimplementowaną funkcję czytania klasyfikacji, w tym także własnych klasyfikacji użytkownika. Co ciekawe kilka przejrzanych bibliotek elementów, wśród nich bimobject, zapisują klasyfikacje błędnie we właściwościach, a nie w ifcclassificationReference.

Widok modelu oraz podzialu na klasyfikacje w modelu sa podswietlone elementy wybranej klasyfikacji
Rys 4 Widok modelu oraz podziału na klasyfikacje; w modelu są podświetlone elementy wybranej klasyfikacji
Konkretne drzwi podswietlone na zielono wg. klasyfikacji Omniclass maja nazwe „Interior Swinging Doors i oznaczone sa kodem
Rys 5. Konkretne drzwi podświetlone na zielono wg. klasyfikacji Omniclass mają nazwę „Interior Swinging Doors” i oznaczone są kodem 21-03 10 30 10

Zastosowanie systemów klasyfikacji

Klasyfikacje mogą mieć szerokie zastosowanie w wielu obszarach.

  • Analiza projektu – do wstępnego opisu projektu, klasyfikacji wymagań i specyfikacji technicznych, tworzenie list sprawdzeń (Checklists) w celu kontroli poprawności wykonania projektu.
  • Analizy ekonomiczne – jednym z najważniejszych obszarów zastosowań klasyfikacji jest szacowanie kosztów na każdym etapie inwestycji budowlanej, klasyfikowania robót w kosztorysach, harmonogramach i CashFlows, analiz cyklu życia obiektu (Life-Cycle Cost) i analiz ryzyka.
  • Automatyzacja wyceny. Odrębny problem, niezależny od klasyfikacji to obliczenie przedmiaru na podstawie modelu. Wiadomo, że różne aplikacje AEC podają te ilości w różny sposób. Dane przedmiarowe niektórych elementów konstrukcyjnych mierzone przez różne aplikacje mogą różnić się nawet o 15-20%[3]. Niektóre aplikacje mierzą np. pole powierzchni od wewnątrz, niektóre na zewnątrz, a niektóre na powierzchni środkowej elementów konstrukcyjnych. Jak ten dylemat ten został rozwiązany w BIMvision zostanie opisane w oddzielnym artykule.

Dane przedmiarowe można powiązać ze ścieżkami do kalkulacji kosztów i zautomatyzować proces wyceny.

Podsumowanie

W niniejszym artykule omówiono podstawy zagadnień związanych z kategoryzacją modeli BIM oraz systemów klasyfikacji stosowane w OpenBIM. Jednoznaczna identyfikacja elementów dokonana jedynie na podstawie struktury architektonicznej jest niemożliwa; ten sam model może być reprezentowany na różne sposoby o identycznej geometrii. Nałożenie na daną strukturę określonych klasyfikacji powoduje, że są one jednoznacznie zdefiniowane.


[1] Źródło: INTERNATIONAL STANDARD ISO 12006-2  Figure 2 — Illustration of a classification hierarchy and a composition hierarchy

[2] Pod adresem https://www.icis.org/wp-content/uploads/2018/07/2018_Classification-system-comparison.pdf można znaleźć porównanie Omniclass, Uniclass, CCS, CoClass i ISO 81346‐12

[3] https://www.icis.org/wp-content/uploads/2017/11/ICIS-report_Classification_Identification-_and_BIM_final_2017-10.pdf