BIM MODEL PRE SMART RIEŠENIA V KONTEXTE IoT [Eurostav ]

Ing. Tomáš Funtík, PhD. Stavebná fakulta, STU v Bratislave BIM asociácia Slovensko
Recenzent: Ing. Rastislav Ingeli, PhD. Stavebná fakulta, STU v Bratislave
V projekte dnes nájdete množstvo informácií o stavbe, ktoré však zvyčajne nie sú vhodne prepojiteľné so skutočnou budovou, čo znemožňuje ich ďalšie využitie. Naproti tomu, s informačným modelom získate komplexný pohľad nielen na všetky časti budovy, vrátane vlastností jej konštrukcií a systémov. Navyše vhodne naplnený model môžeme využiť ako zdroj informácií pre inteligentné riešenia. Každé zariadenie by sme mali byť schopní monitorovať a ovládať (za predpokladu, že máme pripojenie na internet) cez príslušnú, ideálne mobilnú, aplikáciu.
Mnoho budov už dnes využíva SMART riešenia, ktoré umožňujú nielen zbierať údaje o systémoch, ale aj ovládať jednotlivé prvky a systémy na diaľku s cieľom efektívne narábať s energiou a dosiahnuť tak úsporu, resp. vyšší komfort užívania. IBM dnes predpovedá, že všetky tieto úlohy a rozhodnutia zvládnu budovy v budúcnosti samé. Určite im k tomu pomôže 29 miliárd IoT zariadení, ktoré by mali byť do roku 2020 v prevádzke. Spoliehajú sa tiež na usporiadanú databázu informácií o budove prevzatú z BIM modelu, pretože podľa IBM dnes až 90 % dát nie je použiteľných. Pri pohľade do budúcnosti sa javí byť BIM katalyzátorom projektov inteligentných budov.
Určite si viete predstaviť to množstvo údajov, ktorými vieme facility manažérov zasypať. Môžete vizualizovať trasy ľudí, ktorí sa pohybujú v budove, za účelom identifikácie najrušnejších oblastí. Tieto dáta viete využiť na optimalizáciu rozmiestnenia jednotlivých priestorov na danom projekte, alebo ako podklad pre ďalšie budovy, ktoré sa budú navrhovať. Takáto informácia môže prispieť k optimálnemu výberu typu podlahovej krytiny. Pomocou senzorov tiež môžete získať presnú informáciu o distribúcii tepla, prípadne CO2 v budove. Nie je to samozrejme nič, čo by sme dnes nevedeli realizovať. S napojením sa na BIM však tieto informácie môžeme oveľa efektívnejšie využiť a navyše facility manažér nemusí byť ten, kto bude dané dáta vyhodnocovať. Je predpoklad, že to zvládne budova sama a real-time monitorovanie a kontrola budovy bude interpretovaná prostredníctvom digitálneho dvojčaťa.
Kognitívne budovy (z angl. Cognitive Buildings)
Nová generácia architektúry nebude len inteligentnejšia prostredníctvom dizajnu, ale bude skutočne inteligentná. Kognitívne budovy využívajú internet vecí na predvídanie našich potrieb. Nielen to, predpokladá sa, že značne znížia napríklad uhlíkové stopy tým, že autonómne znížia spotrebu energie v priestoroch, ktoré sa aktuálne nepoužívajú. Nebude potrebné vypnúť svetlá alebo klimatizáciu skôr, než opustíte miestnosť! Projekt kognitívnych budov je úzko prepojený so super výkonným počítačom WATSON. WATSON je označovaný ako umelá inteligencia a je schopný rozpoznávať ľudskú reč, analyzovať otázky a následne formulovať odpovede. Pozostáva z 90 serverov, z ktorých každý používa 8-jadrový procesor s frekvenciou 3,5 GHz, systém má celkovo 2 880 procesorových vlákien a 16 TB RAM.
,,Kognitívne budovy sú schopné samostatne integrovať zariadenia IoT a naučiť sa správanie systému a používateľov s cieľom optimalizovať výkon."
Internet vecí (z angl. Internet of Things)
Internet vecí, skrátene IoT, je označenie pre prepojenie zabudovaných zariadení budovy s internetom. Prepojené zariadenie by malo byť schopné komunikovať (ideálne bezdrôtovo) a malo by priniesť nové možnosti vzájomnej interakcie nielen medzi jednotlivými systémami a tiež priniesť nové možnosti ich ovládania, sledovania a zabezpečenie pokročilých služieb. Napríklad, ak bude televízor schopný komunikovať s osvetlením miestnosti, tzn. že bude schopný nadviazať spojenie žiarovkou, bude možné zaistiť optimálne nastavenie farebnej teploty svetla, ktorou žiarovka svieti vo vzťahu k aktuálnemu nastaveniu jasu a farebnej teploty obrazovky televízora. Toto prepojenie umožní oveľa intenzívnejší užívateľský zážitok napríklad pri sledovaní obľúbeného filmu, alebo pri hraní hry. Internet vecí je neoddeliteľnou súčasťou rýchleho technologického vývoja posledných rokov. Kognitívne riešenia využívajúce platformu internetu vecí predstavujú dnes jeden z hlavných ťahúňov na zvyšovanie efektívnosti podnikania, znižovania nákladov a zvyšovania konkurencieschopnosti v mnohých odvetviach priemyslu a služieb, vrátane stavebníctva.
Dalo by sa povedať, že prvé nasadenie IoT v stavebníctve neboli malé zariadenia, ale inteligentné stroje pre zemné procesy, ktoré vieme s využitím satelitných prijímačov GPS ovládať a definovať tak ich prácu s vysokou mierou presnosti. V poslednej dobe sa na stavenisku ukázalo, že roboty s GPS majú široké uplatnenie. Základom sú dáta derivované z 3D BIM modelov, ktoré sú cez cloud, satelity alebo internet následne bezdrôtovo komunikované s robotom (malé zariadenie akým môže byť vŕtacia súprava, alebo väčšie ako sú grader, prípadne dozér). Ak môžete zariadenie pripojiť k internetu buď fyzickým, alebo bezdrôtovým pripojením, môžete mu dať vzdialené pokyny. Takýto stroj napríklad môže pracovať sám v oblastiach, ktoré by mohli byť nebezpečné pre ľudí. Snímače v strojoch im umožňujú prenášať informácie o ich stave a potrebe servisu alebo opravy. Oprava stroja pred pokazením má väčší zmysel ako čakanie na poruchu, ktorá podľa Murphyho zákona príde v nesprávnom čase a môže ohroziť pracovníkov.
,,IoT prinesie veľa výhod pre stavebníctvo, najmä čo sa týka zvýšenia produktivity, bezpečnosti a kvality."
Príkladom môže byť rýpadlo vybavené poloautomatickou technológiou inteligentného riadenia, ktorá sa zameriava na riešenie typického problému akým je nepresný výkop, resp. výkop nadmerného množstva. Prípadové štúdie v tejto oblasti v niektorých prípadoch udávajú až 63-percentné skrátenie času, pri výrazne vyššej presnosti.
BIM model, alebo len 3D?
Vo svete je dostupných niekoľko metodík, ktoré hodnotia vyspelosť BIM modelu. Niektoré sú len pre interné použitie a neumožňujú identifikovať slabé stránky, iné sú zamerané viac na medzi projektové porovnanie, založené na princípe benchmark. Touto problematikou sa dnes zaoberá čím ďalej tým viac odborníkov. Vo svete sú už dnes aj k dispozícii rôzne metodiky na určenie vyspelosti BIM, resp. či sa o BIM dá vôbec hovoriť, a teda či váš model spĺňa minimálne požiadavky na BIM. Za všetky spomeniem najmä BIM Maturity Measurement tool, ktorú spracovala ICE BIM Action Group v spolupráci s ARUP alebo tiež I-CMM od NIBS (National Institute of Building Sciences) prípadne metodika spracovaná univerzitou v Indiane - BIM Proficiency Matrix. Všetky uvedené sú voľne dostupné a je možné ich vyhľadať na internete. Existujú ešte ďalšie, dnes ich už je viac ako 10 (napr. VDC Scorecard, BIM Cloud Score, Owner's BIM CAT, atď.).
I-CMM je jednoduchý interaktívny nástroj vyvinutý americkým Národným inštitútom stavebných vied (NIBS) a publikovaný ako súčasť NBIMS v 1. I-CMM je založená na koncepcii minimálneho BIM; to znamená, že projekt musí dosiahnuť minimálne celkové skóre vyspelosti, aby sa mohol považovať za ,,skutočný BIM". Minimálne skóre nie je fixné a môže sa meniť na ročnej báze, v závislosti od vyspelosti trhu a požiadaviek klientov. I-CMM sa zameriava predovšetkým na meranie správy informácií v BIM a nie je určený ako nástroj na porovnávanie jednotlivých BIM modelov. Existujú dve verzie CMM NBIMS. Prvým z nich je statická tabuľka identifikujúca 11 oblastí záujmu (AOI) meraných oproti 10 úrovniam zvyšujúcej sa vyspelosti. Druhým je interaktívny model vyspelosti (I-CMM), zošit Microsoft Excel založený na statickej tabuľke a body AOI. Nevýhodou je, že I-CMM môže teoreticky generovať rôzne výsledky (certifikáty) pre ten istý projekt BIM, ak je nástroj používaný rôznymi používateľmi alebo v rôznych časoch. Toto hodnotenie je teda ovplyvnené veľkou mierou subjektivity.
BIM Maturity Measurement tool je flexibilný nástroj, ktorý je navrhnutý tak, aby zohľadnil vyspelosť rôznych aspektov implementácie BIM v rámci projektu a zvýraznil dosiahnuté úspechy, prípadne identifikoval oblasti na zlepšenie. Hodnotenie je založené na súčasných multidisciplinárnych schopnostiach celého tímu a vypĺňa sa tiež v Exceli. Jednotlivé profesie sú na samostatných listoch a po vyplnení sa vygeneruje výsledné skóre s prehľadnými grafmi. Hodnotenie je v porovnaní s I-CMM komplexnejšie a rovnomernejšie.
Je dôležité, aby model obsahoval nielen grafickú reprezentáciu konštrukcií a prvkov, ale aj databázu parametrov (negrafické dáta), prípadne dokumenty. Samotná geometria pre SMART riešenia alebo IoT nie je postačujúca. Na základe uvedených metodík si môžete sami overiť, či váš BIM model spĺňa minimálne požiadavky a môžete ho hrdo označovať ako BIM projekt, ktorý bude jedného dňa zdrojom pre kognitívnu budovu.

[Eurostav 15/02/2018]
Autor: Ing. Tomáš Funtík, PhD.
Strana: 68,69