Rakennuksen tietomalli
Rakennuksen tietomalli (myös "rakennuksen tuotetietomalli" tai "rakennuksen tuotemalli", ) on rakennuksen ja rakennusprosessin koko elinkaaren aikaisten tietojen kokonaisuus digitaalisessa muodossa. Tietomalliin liittyy myös rakennuksen geometrian määrittäminen ja esittäminen kolmiulotteisesti havainnollisuuden ja erilaisten simulointitarpeiden vuoksi.
Tietomalliajattelu on pitkälti peräisin valmistavasta teollisuudesta, jossa se on "tuotetiedon" nimellä yleisesti käytössä oleva metodi tuotteiden suunnittelussa ja valmistuksessa.
Perinteisessä kaksiulotteisessa tietokoneavusteisessa suunnittelussa muodostetaan viivoja ja muita graafisia elementtejä, ja muodostetaan näistä piirustuksiin ja näytölle erilaisia rakennusta esittäviä kuvantoja, esimerkiksi leikkaus. Kuvanto ei itsessään sisällä informaatiota, vaan ryhmiteltyjä piirustusobjekteja, jotka ihminen tulkitsee tietosisällöksi. Tämän vuoksi esimerkiksi rakennukseen kohdistuvia voimia laskeva FEM-ohjelma ei ymmärrä rakennesuunnittelijan suunnitelmaa suoraan, vaan sille on syötettävä erikseen samat tiedot uudestaan. Toisaalta tietoa häviää suunnitteluprosessin aikana, esimerkiksi siirryttäessä suunnitteluvaiheesta toisen.
Tietomalli puolestaan sisältää digitaalisesti rakennuksen muodon kolmiulotteisesti määriteltynä, ja lisätietoja rakennuksen, sen prosessien ja rakennusosien ominaisuuksista. Tällöin rakennusta esittävä kuvanto saadaan muodostettua automaattisesti. Tiedoista voidaan muodostaa helposti myös erilaisia kustannuslaskelmia, aikatauluja, energialaskelmia tai simulaatioita, jotka perinteisillä suunnittelumenetelmillä vaatisivat runsaasti esivalmisteluja, tiedon keruuta ja tietojen yhdistelyä.
Koska tietomallin erityyppiset tulosteet ja näkymät tuotetaan samasta tietomallista, yhden tiedon päivittäminen malliin voi vaikuttaa lukuisiin piirustuksiin, laskelmiin, simulaatiohin ja mallinäkymiin. Perinteisessä suunnittelussa tieto olisi pitänyt päivittää erikseen jokaiseen näistä. Samasta syystä myös vaihtoehtojen esittäminen suunnitelmavaiheen aikana on nopeaa ja mallit ovat yhdenvertaisia.
Tietomallin sisällön perustana ovat rakennushankkeen määrittelytiedot ja suunnitteluvaiheen eri suunnittelualojen 3D-mallit. Tietokantaan lisätään toteutuneen rakennusprosessin ja rakennuksen käytön aikaiset tiedot. Näitä käytetään esimerkiksi peruskorjaushankkeen määrittelyssä, suunnittelussa ja toteuttamisessa. Peruskorjauksen päätyttyä sen toteutustiedot päivitetään tietomalliin ja palataan rakennuksen käytön aikaisen tiedon keruuseen ja tallentamiseen. Viimein, mahdollisesti useankin peruskorjaussyklin jälkeen tietomallin tietoja käytetään kun suunnitellaan rakennuksen purku tai muu tapa poistaa rakennus käytöstä.
Tietomallin oleellinen ominaisuus on tiedon käyttötapa: tieto tallennetaan tietomalliin vain kerran ja koska tietomalli on rakennuksen tietojen yhdistetty tietokanta, voidaan eri tilanteissa käyttää aina samaa lähdettä. Tietoa ei kopioida useaan paikkaan, mikä varmistaa helpon päivitettävyyden ja vähentää riskejä väärän tiedon esittämisestä.
Tietomallin käytön tarkoituksena on hallita rakennuksen vaatimukset, suunnittelu, rakentaminen, käyttö ja ylläpito paremmin kuin perinteisillä menetelmillä.
Tietomallintamisen keskeisiä etuja ovat:
Tarkemmin näitä ovat esimerkiksi:Tietomallin ideaalinen muoto olisi "integroitu tietomallipalvelin", tietokanta, joka sisältäisi natiivimuodossa kaiken tietomalliin liittyvän tiedon. Toistaiseksi rakennusten tietomallit sisältävät tietoa monissa eri formaateissa: eri suunnitteluohjelmien malleja omissa formaateissaan, word- ja excel-dokumenttejä, projektisuunnitelmatiedostoja, useita eri ohjelmilla tehtyjä simulaatiota jne. Jotta tietomallin käyttäjien eri ohjelmistot ymmärtävät mallin tietoja, on "yleinen tietoformaatti" välttämätön. Tietomallinnuksessa yleiseksi formaatiksi on noussut IFC, joka sisältää tietoja rakennusosien geometriasta ja niiden ominaisuuksista. IFC-määritykset eivät ole vielä täydellisiä, eikä formaatti tule sisältämään kaikkea tietomallin tietoa.
Tietomallinnuksen mahdollistavia, IFC-yhteensopivia ohjelmistoja on tarjolla kaikille rakennussuunnittelun osa-alueille, ja kaikilla niillä myös tehdään tietomallinnusta jo yleisesti. Kaksiulotteinen piirustuksiin perustuva suunnittelu on kuitenkin maailmalla yhä yleistä, vaikka esimerkiksi suuret rakennushankkeet toteutetaan jo lähes poikkeuksetta ainakin osin tietomallinnuksen periaatteita noudattaen.
Tuotemallia käyttävät ohjelmat ovat oliopohjaisia. Oliot ovat ennalta määriteltyjä tietopaketteja, joita käsitellään yhtenä kokonaisuutena. Oliot vertautuvat käytettyihin rakennusosiin, esimerkiksi pilari, ovi, ikkuna tai seinä. Olioille on määritelty tietoa määrätyssä formaatissa, jonka useat ohjelmistot ymmärtävät. Olioon voidaan myös määrittää käyttäytymistä joissakin erityisissä tilanteissa. Olion sisältämät tiedot sisältävät useita eri näkökulmia: muun muassa visualisointi, mitat, materiaaliominaisuudet, lämpötekniset ominaisuudet jne. Tuotetieto sisältyy tällöin olioon ja sitä kautta itse mallitiedostoon. Esimerkiksi laskentaohjelma saa tuotemallista suoraan rakennusosan mitat, materiaalin ja muut tarvittavat ominaisuudet, joiden avulla se voi laskea voimasuureet rakennusrunkoon. Samaten esimerkiksi teräsrungon palkin suunnittelutiedot voidaan saada mallista tiedostona ja syöttää suoraan tuotteen valmistuksesta huolehtivalle koneelle.
Piirrettyjen objektien vahvuus on yleensä niiden helppo toteuttaminen, koska ne voidaan toteuttaa ohjelmistojen normaaleilla piirto-ominaisuudella. Tyypillisesti niihin on vaiketa lisätä pitkälle menevää älykkyyttä ja niiden tiedostokoko tekee ne vaikeasti hallittavaksi. Piirettyillä objekteilla on käytännössä mahdotonta suunnitella suuria tietomallikokonaisuuksia.
Ohjelmoimalla toteutetut objektit ovat tiedostokooltaan pienempiä ja niiden hallitseminen suurissa malleissa on huomattavasti kätevämpää kuin piirettyjen objektien. Ohjelmointi mahdollistaa niihin myös huomattavasti monimutkaisempien ja suunnittelun kannalta älykkäämpien ominaisuuksien lisäämisen. Ohjelmoinnilla tapahtuva objektien kuvaaminen vaatii ohjelmoinnin perussääntöjen ymmärtämistä.
Rakennuksen tietomalli syntyy vaiheittain, iteratiivisissa suunnittelusykleissä tarkentuen. Malli aloitetaan karkeasta tietosisällöstä, vaatimuksista kohti toteutettavaa rakennusmallia. Oleellinen tieto siirtyy aina seuraavalle portaalle, ja jokainen vaihe tallennetaan lisäksi versiotietona.
Arkkitehti toteuttaa asiakasvaatimukset tarveselvitysvaiheessa ja vastaa pääsuunnittelijana mallinnuksen etenemisestä. Sisältää asiakasvaatimusten lisäksi oleelliset viranomaisvaatimukset. Myöhemmissä vaiheissa tietoja tulee aina verrata vaatimusmalliin.
Inventointimalli:
Olemassa olevan rakennuksesta laadittu tietomalli. Inventointimalli laaditaan yleensä rakennuksen mittauksen, esimerkiksi laserkeilauksen, pohjalta. Inventointimalliin syötetään tarvittava tietosisältö.
Tilaryhmämalli:
Arkkitehdin tarveselvitysvaiheessa vaatimusmallin pohjalta luoma alustava tilaryhmittelymalli.
Suunnittelumallit: suunnittelijoiden suunnitelmaratkaisut (ARK, RAK, LVI, S, TEK):
Yhdistelmämalli: eri suunnittelualojen mallien yhdistetty malli.
Toteutusmalli: tuotantosuunnitteluun käytettävä rakentamisen toteutuksen malli; tehtävät, ajoitus, resurssit jne.
Toteutumamalli: rakennuksen lopullinen, toteutunut tuotetieto. Päivitetään rakennustyön aikana; tarkoitus on saada ajantasainen tieto rakennuksen ylläpitoon.
Ylläpitomalli: käytön ja ylläpidon aikaiset tehtävät, muutokset, peruskorjaus jne.
Käytännössä tietomallien toteutus on toistaiseksi liittynyt varsin tiiviisti suunnitteluvaiheessa syntyvään tietoon ja sen käyttöön. Vaikka yleisiä tehtävä- ja prosessikuvauksia on tehty, ovat rakennushankkeen eri toimijoiden rajapinnat ja toimintatavat vielä vakiintumattomia. Tietomallin käyttöön ja päivitykseen rakennuksen käytön aikana ei ole vielä yleistä toimintamallia lainkaan.
Vuosina 2002–2006 rakentamisprosessin eri toimijoiden laaja yhteistyöprojekti ProIT kokosi tuotemallitiedon perusteita ja määritti tuotemallirakenteita eri osapuolille. Tuloksena julkaistiin sanasto, tuotemallinnuksen prosessimalleja, rakennetyyppejä, tiedonsiirron käyttötapauksia ja tuotemallisuunnitteluohjeita eri suunnittelualoille.