Bruk av BIM i reguleringsplaner, skisseprosjekt og tidlig prosjekteringsfase hos arkitekter
I denne artikkelen vil jeg belyse metoder å bruke BIM i tidlig faser av byggeprosjekter for å frigjøre ressurser for arkitektfaget å øke effektiviteten i prosjekteringsfasen, studiet ser etter måter å hel- eller halv-automatisere kontroller rundt bestemmende faktorer, faste elementer, og å kunne vektlegge verdier for å oppnå parametriske justeringer av prosjektet.
Artikkelens tema vil utforskes gjennom et litteraturstudie i beslektede og relevante oppgaver skrevet om temaene rundt bruk av BIM i tidlige prosjekteringsfaser, og siden drøfte deres relevans og mulig overføring til artikkelens fokus. Problemstillingen handler om kartlegging av dagens bruk av BIM og prosesser i tidlig prosjekteringsfase hos arkitekter, byggherre, planleggere, rådgivende ingeniører. Artikkelen er todelt, med en introduksjon til hvorfor det er aktuelt å se på bruk av BIM hos arkitekten (førstemann på ballen prinsippet) og insentiver arkitekten har for å bruke BIM, fulgt av materiale som belyser muligheter og metoder som eksisterer i dag i BIM. I drøftingen vil jeg kommentere hvor BIM er kommet langt, og hvor det, etter min erfaring, er kommet til kort for tidlig prosjekteringsfaser. Artikkelen baserer seg kun på utført litteraturstudie av fagbøker og fagoppgaver om tema, grunnet tidsbegrensningene er det ikke utført særlig til kildekritikk. Kildene bruker igjen sine kilder, som jeg i tilfeller har fulgt for å få mer utdypende kommentarer som omfavner tema i denne artikkelen.
Om Arkitekten og BIM
Bruk av BIM i tidligere prosjekteringsfaser og skissefaser hos arkitekter er en utfordring fordi det i det tradisjonelle “normaloppdraget” for arkitekter gjerne bare allokeres 10-15% av prosjektets ressurser. Erfaringsmessig vil et arkitekt-team kun bruke 15-25% av arkitektoppdragets honorar fram mot rammesøknad, i tillegg er det “i Norge vanlig at utredninger i tidligfase, mulighetsstudier og programmeringsarbeid betraktes som en egen oppgavetype med egen kontrakt” (Lundevall, 2015, s. 57). “Prosjekteringsmetodikken og BIM-teknologien forutsetter i dag at en rekke spørsmål - ikke minst knyttet til materialbruk og detaljutforming - må fastlegges tidligere enn før. (...) Ressursbruken i “normalprosjektet” endres.” (Lundevall, 2015, s. 56). Med andre ord, arkitekter lager skisseprosjekter og tilbudsmateriale, på små andeler av det totale arkitekthonoraret, med den forutsetningen at det er behov for stor andel av arkitektarbeid i sammenheng med detaljprosjekteringen av prosjekter.
Arbeidet i detaljfasen vil av mange arkitekter oppleves som det faglig mest krevende. Årsaken kan være mange: Det skal tas endelige valg av materialer og konstruksjoner, all dimonsjonering og tekniske detaljer skal tilfredsstille forskriftskrav, og tegningsmaterialet skal være forståeli og presist for ikke-arkitekter (Lundevall, 2015, s. 63)
Det virker å være konsensus både fra arkitekt-standen men også fra akademia, og entreprenørsiden at “BIM endrer prosessene og når ting bør utføres for å få ut gevinsten” (Godager, 2018, s. 80) Dette betyr at for gode BIM prosjekter, med det eksisterende top-down spredningen av BIM i byggebransjen er det de som er først på ballen, ie. arkitekter som bør være lengst fremme i bruk av BIM for at hele byggebransjen skal tjene på den digitale utviklingen som BIM tilbyr.
Om prosjekterendes bruk av BIM-basert modellsjekking og rammeverk for smart modellsjekk for universell utforming
“I dagens prosjekter som prosjekteres med BIM er det vanlig å kjøre modellen gjennom en kollisjonskontroll (Clash Detection). Dette er en kontroll som sjekker modellen for kollisjoner mellom bygningselementer.” (Leer-Salvesen, 2016, s. 11) BIM-kollisjonstester er derimot bare overflaten av hva en BMC, BIM-based Model Check, kan gjøre. Kollisjonstester av rør, ventilasjon mot konstruksjon er eksempelet som oftes brukes, men dette er i seg selv en reaktiv kontroll, ikke en parametrisk støtte for prosjekterende. BMC består av tre hovedelementer, programvare, regelsett og BIM-filer. Utfordringen med BMC er avhengigheten til kvalitet på BIM-modellen, men også definisjon av regelsettet.
Ved riktig bruk av BIM-elementer med egenskaper knyttet til bruk og dimensjoner kan regelsettet knyttes mot elementer i modellen for en modellsjekk. Dette forutsetter at modellen er utviklet med disse kvalitetene. Jo mer ryddig jo bedre, her finnes det derimot også detaljeringsgrader som overgår behovet for å hente ut kontroller. (Leer-Salvesen, 2016, s. 22)
Regelsettet kan utvikles til å se på for eksempel universell utforming. I Leer-Salvesens studier bruker han innebygde UU kontroller basert på ISO standard i Solibri Model Checker, men støter gjennom sine intervju med informanter på utfordringer både i regelverker som ikke er tilpasset en digital hverdag, men også problemer med behov for detaljeringsgrader som går forbi nivået man ønsker å ligge på i den aktuelle fasen av et prosjekt. En av informatene beskriver dette på en veldig gjenkjennelig situasjon, som jeg som arkitekt kjenner igjen fra utallige samtaler på kontoret rundt dørslag og TEK10/17s krav til 30cm felt fra vegg til dørblad (egentlig til dørhåndtak?)
”(...)Ta for eksempel sidefeltskravet. Den går ikke fra der du har tatt ut hull for døra. Regelen sier at det skal være 300mm fra vegg til dørblad. Men så ligger det gjerne en liten karm der, en liten fuge, og en toleranse her på 10mm, og så en karm og så kommer dørbladet. Men det er vanskelig å konfigurere akkurat den avstanden der i modellen. Så da må en eventuelt sette seg ned og se på døra, hvor bred er døra, hva er toleransen og så videre. Og dette kan forandre seg fra dør til dør, og da må du bruke tid på å lage en spesialsydd regel. De centimeterne der, særlig i leilighetsbygg, er veldig viktige. (Aktør 1)” (Leer-Salvesen, 2016, s. 42)
En annen utfording er regler som ikke er kvantiserbare, men skjønnsspørsmål.
“Aspelund (2010) skrev en masteroppgave der bestemmelsene i NS 11001-1:2009 og NS 11001-2:2009 ble systematisert i tabeller og vurdert hvorvidt de egner seg for implementering i digitale regelsett. Hennes konklusjon var at om lag 16% og 17% av de respektive standardene kan implementeres og sjekkes av en regelsjekker” (Leer-Salvesen, 2016, s. 25)
Hva ligges egentlig i regelen om offentlige bygg som sier “Kommunikasjonsveier skal være enkle å finne fra atkomsthallen og resepsjonsområdet”? Er det direkte sikt-linje? Korrekt skilting? Naturlige gangmønstre? Kan det kvalitfiseres?
Videreutviklingen av ISO standarder for kontroll av elementer som UU er å lage egne regelsett. Salvesen beskriver her at man kan lage custom regelsett om “hva som helst”, for eksempel best-practice valg og andre regler som ikke nødvendigvis kommer fra en ISO standard, men personlige preferanser for kontoret. (Leer-Salvesen, 2016, s. 48)
Om parametrisk design som beslutningsstøtte
Kan regelsetting brukes til å gjøre designavgjørelser? I en masteroppgave skrevet av Martin Diklestad i 2018, kalt BIM - Parametrisk Design som beslutningsstøtte (Dagslysberegninger) utforsker masterstudenten Diklestad mulighetene for å kode parametere for å la programmet i seg seg gjøre designavgjørelser, og teste disse mot et ideal. Computational Design eller parametrisk design i sammenheng med BIM gir muligheter for å ta direkte design-avgjørelser basert på parametere, regler. Dette gir anledning for å simulere flere alternativer og vekte disse mot hverandre i generasjoner, med intensjoner om å skape mutasjoner som er bedre enn tidligere inputs. (Dilkestad, 2018, s. 29) Dette kan skje semi-automatisk, hvor bruker-input kan skje mellom generasjoner for å vekte forskjellige kvaliteter i parametere. Denne vektingen kan også være automatisk, eller etter lister og regelsett. Når mutasjonen når sitt zenit kan forslagene fremstilles enten visuelt, i modell eller matematisk, avhengig av framtidig bruk av data. (Dilkestad, 2018, s. 56)
Dilkestad bruker først og fremst Revit og Dynamo som rammeverk for å utføre de parametriske vurderingene, men ser mer potensiale enn han får resultater i sin master oppgave:
“De valgte verktøyene (Revit og Dynamo) gir delvis positive resultater, men lever de fremdeles ikke opp til forventningene. Bruken av NSGA II-funksjonen er antatt å levere gode resultater i henhold til problemstillingen, men verktøyene klarer ikke å gjengi denne til sitt fulle potensiale. Hovedproblemet med verktøyene er tid og minneforbruk (RAM), noe som gjør dem ugunstige for større prosjekter.“ (Dilkestad, 2018, s. II)
Om BIM i tilbudsfasen hos entreprenørbedriften
Kravene til BIM hos arkitekter er stadig økende, og presset kommer fra entreprenørsiden. Dette skyldes mye at selv med lav LOD, Level Of Development, modeller, så åpner det døren for mye mer effektiv kalkulering av bygg enn ved den tradisjonelle ark, tusj og tommestokk metoden. Det er viktig at nivået av LOD må være definert før kalkylen er startet. BIM kan kun kalkulere mengder av objekter som er i modellen, og abstraksjoner, tegnefeil vil føre til at man ikke kan stole på resultatet av kalkylen. (Aarnes, 2017, s. 40) Igjen vises forskjellen mellom ideell bruk av BIM som metode, og kontraktsbaserte leveranser slik de foreligger i dag mellom arkitekter, rådgivende fag, entreprenør og andre aktører:
To av hovedgrunnene til at arkitekter og rådgivere ikke ønsker å dele modellen med entreprenør er nettopp at de ikke ønsker å gi dem tilgang til firmaets private objektbiliotek, men også at de ikke ønsker å holdes ansvarlig for feil med modellen dersom det er kun plantegninger som er fastsatt igjennom kontrakt (Hardin & McCool, 2015).
Varierende kvalitet på leverte IFC filer, skaper mistillit til IFC modeller for kalkulatører, uten at de nødvendigvis har midlene til å rette eller prosjektere på filene, eller i det hele tatt se hva som er problemet med modellen. Dette betyr at IFC filene burde holde en standard, som pt. Ikke er definert.
I dag tyder mye på at nytten av å anvende IFC-modellen ikke er like stor som den burde være og at det ikke finnes en felles forståelse av hva man kan forvente av IFC-modellen. At kalkulatørene er skeptisk til å ta i bruk BIM er resultatet, så lenge man ikke kan stole på kvaliteten til IFCmodellen, noe som vil være en barriere for anvendelse av BIM i tilbudsfasen.(Aarnes, 2017, s. 85)
I oppsummering;
Det er flere alternativer for bruk av BIM i tidligfase, i reguleringsplaner og skisseprosjekt, men basert på undersøkte studier virker det for meg som at det i stor grad er mye potensiale, og lite tilrettelagt nytte. Det er på et pilotstadie, hvor metodene så vel som mulighetene og utfordringene stadig oppdages fortløpende. Mange av studiene omtalt konkluderer med at det er best om det føres inn i en slags standard, for å skape tillit og brukbarhet av modellene som kommer ut av skisseprosjekter mot en detaljprosjekteringsfase og senere bygge og driftsfaser.
Det er definitivt en utfordring at for BIM er en fremoverlent og tungt investert i arbeid tidlig, noe som totalt gjennom byggeprosessen gir gode muligheter, samtidig som de finansielle investeringene ofte er svakest akkurat i dette leddet av byggeprosessen. Å anvende BIM i skisseprosjekter kan definitivt være til arkitektens beste, og mulighetene for å bruke BIM for å gjøre egenkontroller, teste alternativer, gjøre studier er et gode, et gode som ser ut til å lide av kontraktuelle forhold i byggebransjen, da arkitekter ikke vil “gå god for” kalkulerbare masser fra et skisseprosjekt, nettopp fordi det i seg selv er akkurat det; en skisse. BIM brukt slik som kalkulatørene, entreprenørene og ingeniørene ser verdien i, er ikke den type BIM arkitekten ser for seg, BIM må gjøre jobben din enklere eller bedre, for at man skal ønske å benytte det. Og overvekten av fordelene med BIM er ironisk nok etablert tidlig, men utnyttet sent, heller enn en cost-benefit fordel som kommer samtidig. Arkitektene investerer i BIM, og entreprenører og sluttbrukere henter ut gevinsten. Dette insentiverer ikke mye til å utvikle BIM på tidligfase i byggeprosjekter. Det kan derfor virke som at den tradisjonelle metodikken i arkitektbransjen motstrider metodikken i BIM, fordi up-front kostnadene av å bruke BIM gjerne presses over på arkitektkontoret, som må forskuttere store poster for å etablere en BIM-modell som skal følges og utvikles gjennom senere prosjektering.
Når det er sagt så er mulighetene, forbi det som er demonstrert i byggebransjen i dag store. Spesielt med regelsjekk og parametrisk design. For arkitekter er det i estetiske-, praktiske- og tekniske-nøkkelsituasjoner at arkitekturen ligger. Man lager seg et sett med regler, “minst 3.6m benkeplate på 3r leiligheter”, “etterstrebe alltid tosidige leiligheter”, “snusirkel som overlapper stiplet garderober i gangen skaper gode entréer for funksjonsfriske brukere”, “lettvegger uten mye elektriske føringer gir fleksibilitet i planløsningen”; er alle eksempler på “regler”/nøkler en arkitekt kan ha når han designer planløsninger i store prosjekter. Dersom disse reglene kan kodes, og parametrisk reagere på avgjørelsene i leilighetsplaner, gjerne modulært, så er man kommet langt i å utnytte noen av mulighetene BIM gir arkitekten i tidligfase. Sjekker på TEK regler likeså, en pålitelig UU-kontroll ville frigjort veldig mye ressurser på arkitektkontor, og trygget framtidig framdrift.
Dersom man snur litt på metoden, og tenker på arkitektur som en programmerer er det kun evne som setter begrensninger til muligheter, eksempelvis kan jeg lett se for meg at jeg selv skulle kunne lage en prototype av parametrisk design av våtrom, et rom så er så tettpakket i teknikk og regler at det nesten er binært om rommene er gjort riktig eller ikke, variasjoner av teknisk, sjakter, membraner, snusirkler, også en subjektiv arkitekt-vurdering av overflater vil være alt som trengs for å “kode” et ferdig baderom uten å selv tegne et eneste objekt.
Bruk av BIM i reguleringsplaner er allerede her, og det er på sin plass i denne artikkelen å nevne start-ups som Spacemaker (www.spacemaker.ai) som allerede i dag tilbyr profesjonelle aktører digitale analyser av tomter, hvor man parametrisk kan vekte forskjellige verdier på tomter, sollys, støy, typologi, og få utforsket mulighetene ved dette.
Det er allerede i studiene beskrevet over sett på analyser av solforhold, og reaktive justeringer i arkitekturen som følge av vekting og regelsett. Dette er computational design, og viser klart at parametrisk design kan brukes til å langt mer enn å kun lage interessante former.
Jo flere av slike ting som kan automatiseres, sjekker, regelsett, parametere. Og jo flere bestemmelser som kan kodes og analyseres av programvare, jo mer frihet vil en arkitekt få til å revidere og vurdere disse reglene, både eksterne og interne. Det skjer lite debattering og tenkning rundt riktig bruk av regler, og denne søken etter gode løsninger for å skape gode rom ligger i kjernen i det å drive med arkitektur.
Kilder:
Aarnes, Anders Akre. (2017). BIM i tilbudsfasen,(Masteroppgave, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet). Hentet fra https://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/2452275
Dilkestad, Martin. (2018). BIM - Parametrisk Design som beslutningsstøtte (Dagslysberegninger),(Masteroppgave, Universitetet i Stavanger). Hentet fra https://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/2565722
Hardin, B. & Mccool, D. (2015): BIM and Construction Management : Proven Tools,
Methods, and Workflows. Hoboken, Wiley.
Godager, Bjørn. (2018, 22. august).Digitalisering og bruk av BIM i bygge-prosjekter. Innlegg presentert ved NTNU Gjøvik.
Leer-Salvesen, Philip. (2016). Prosjekterendes bruk av BIMbasert modellsjekking og utvikling av rammeverk for en smart modellsjekk for universell utforming,(Masteroppgave, Norges miljø- og biovitenskapelig universitet). Hentet fra https://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/2402959
Lundevall, T. (2015). Arkitektarbeid, Profesjonskunnskap for arkitekter (1. Utgave). Bergen: Fagbokforlaget.
Spacemaker. (u.å.). Products. Hentet 17. Okt 2018 fra https://spacemaker.ai/