Hovedrapport Hovedprosjekt 2012 Bachelor i ingeniørfag Lodve Langes gate 2, Postboks NARVIK Telefon: Telefax:

Transkript

1 Hovedrapport Hovedprosjekt 2012 Bachelor i ingeniørfag Lodve Langes gate 2, Postboks NARVIK Telefon: Telefax: Norsk Tittel: Effektive LCC-kalkyler basert på BIM-verktøy Engelsk Tittel: Effective LCC-calculations based on BIM tools Forfattere Olga Budarina Avdeling for IBDK Studieretning Allmenn bygg Dato Gradering Åpen Antall sider 41 Vedlegg 4 Veileder Eigil Roaldset Oppdragsgiver NCC Construction AS Oppdragsgivers kontaktperson Ekaterina Strelkova Sammendrag Denne oppgaven har undersøkt muligheten for å bruke Bygnings Informasjons Modellering (BIM) for Analyse av Livssykluskostnader (ofte kalt LCC-analyser etter det engelske uttrykket «Life Cycle Cost»). Arbeidet beskriver først LCC og deretter hvordan BIM og åpne standardiserte dataformater kan brukes til LCC-analyse. Til slutt vises det prinsipiell oppbygging av et verktøy som beregner LCC direkte fra en bygning modell. Utvikling av BIM-verktøy for LCC-analyse har stor betydning for hele byggebransjen fordi det fører til betydelig lavere forvaltningskostnader. For Statsbygg, som i dag forvalter 2,6 millioner kvadratmeter fordelt på 2300 bygninger betyr lavere forvaltningskostnader besparelser ikke bare for dem, men også for hele norske samfunnet. Konklusjonen av dette arbeidet er at gjennom bruk av BIM for LCC kan det oppnås bedre kvalitet på endelige produkt med flere muligheter for optioneering og kvalitetskontroll. I tillegg kan det gi mer adekvat LCC-analyse og evnen til å planlegge på mer detaljert nivå. For at disse fordelene vil man få i virkelighet er det behov å utvikle flere verktøy for både forvaltning og LCC. Den trenges også å utvikle flere kunnskapbaser for LCC, vedlikehold, energi og renhold. All utvikling bør være basert på åpne standardiserte dataformater. Norske stikkord Bygnings Informasjon Modellering (BIM) Analyse av livssykluskostnader (LCC-analyse) Forvaltning Drift Vedlikehold Utvikling (FDVU) Keywords Building Information Modeling (BIM) Life Cycle Assessment (LCA) Life Cycle Costing (LCC) Industry Foundation Classes (IFC)

2 Forord Denne rapporten er skrevet som en bacheloroppgave ment å tilfredsstille alle studiepoeng som kreves i siste semester ved HIN for våren Arbeidet med oppgaven og prosessen, har vært både inspirerende og lærerik. Lærdommen vil være en svært nyttig ballast å ta med seg videre. Denne bacheloroppgaven gir til sammen 15 studiepoeng. Forskningen evaluerer hvordan LCCA metodikken kan brukes på hele-bygningen skala, og viser betydning av forbindelser mellom et verktøy og databaser. Arbeidet fokuserer på Building Information (BIM) og livssyklus kostnader (LCC) som potensielle virkemidler for å effektivisere LCA prosessen og gjøre metoden mer tilgjengelig for byggeindustrien. Det endelige målet med denne forskningen er å avgjøre om BIM-baserte LCC er mulig, og hvis ja, å beskrive hvordan en slik løsning kunne oppnås. Takk Jeg vil takke alle ansatte ved NCC for deres innspill og støtte, samt mine andre klassekamerater, mange av dem har blitt nære venner gjennom disse to siste årene. Jeg ønsker å spesielt takke min veileder Eigil Roaldset, som gav meg sjansen til å følge mine interesser og støtte da jeg trengte det. 2

3 Innholdfortegnelse Forord... 2 Innholdsfortegnelse Sammendrag Innledning Bakgrunn Problemstilling Bakgrunnsteori LCC oversikt LCC standarder Standardisering - nasjonalt Standardisering - internasjonalt LCC-verktøy Utenlandske programvarer Norske programvare LCC i detalj Kostnadsbegreper Beregningsmetode (en rask innføring) BIM oversikt BIM standarder BIM-verktøy BIM dataformater Metode Inngangsinformasjon for LCC LCCWeb Et eksempel av inndata (beregning av renholdskostnader) Hvordan BIM kan håndtere og lagre LCC-data Organisering av informasjon Serverteknologi Beregningsplass Informasjonsoppdatering Åpen standard dataformat BIM-manual Hvordan BIM kan kvalitetssikre data gjennom prosessen Resultat Forslag til en prinsipiell oppbygging av BIM-verktøy for LCC-beregninger Konklusjon og anbefaling om videre arbeid Litteraturliste Vedleggsliste Vedlegg

4 Sammendrag Denne oppgaven har som formål å undersøke muligheten for å bruke Bygnings Informasjons Modellering (BIM) for Analyse av Livssykluskostnader (ofte kalt LCC-analyser etter det engelske uttrykket «Life Cycle Cost»). Prosjektet beskriver først LCC og deretter hvordan BIM og åpne standardiserte dataformater kan brukes til LCC. Til slutt vises det eventuell oppbygging av et verktøy som beregner LCC direkte fra en bygning modell. For en byggherre som er ansvarlig for drift kan resultater av LCC-analyse gjennomført ved hjelp av BIM-verktøy føre til betydelig lavere forvaltningskostnader. For Statsbygg, som i dag forvalter 2,6 millioner kvadratmeter fordelt på 2300 bygninger, betyr lavere forvaltningskostnader vesentlige besparelser ikke bare for dem, men også for hele norske samfunnet. Derfor er LCC-analyse en viktig metode for hele byggebrasjen. Nå finnes noen få verktøy som kan beregne LCC, men bedrifter som driver med LCC-beregninger mener at et bedre offentlig verktøy enn det som finnes nå hadde vært bra fordi eksisterende programmer ikke er brukervennlige. På grunn av det er den siste utviklingen innen BIM interessant. Hensikten med denne oppgaven er å beskrive og analysere muligheten for bruk av BIM for LCCA og deretter å vise hvordan en LCC verktøy kan utvikles. Konklusjonen av dette arbeidet er at gjennom bruk av BIM for LCC-analyse kan det oppnås bedre kvalitet på endelige produkt med flere muligheter for optioneering og kvalitetskontroll. I tillegg kan det gi mer adekvat LCC og evnen til å planlegge på mer detaljert nivå. For at disse fordelene vil man få i virkelighet er det behov å utvikle verktøy for både forvaltning og LCC. Den trenges også å utvikle kunnskapbaser for LCC, vedlikehold, energi og renhold. All utvikling bør være basert på åpne standardiserte dataformater. 4

5 1 Innledning I byggenæringen sammenheng, representerer livssyklus tenkning konvergens of Life Cycle Costing (LCC), Life Cycle Assessment (LCA), og Building Information Modeling (BIM). LCC gir en langsiktig perspektiv i form av kostnader, LCA viser hvor miljøvirkninger oppstår gjennom bygningen livssyklus, og BIM gir en plattform som kan holde og organisere denne informasjonen på en forståelig måte. Evnen til å modellere en bygning over hele levetiden skaper mulighet å ta beslutninger i det helhetlige perspektivet. Langsiktig tenkning kreves for å levere optimale resultater - både for private og offentlige interesser. LCA metodikk brukes ikke mye på byggeprosjekter i dag, men livssyklus tenkning blir stadig mer vanlig. Dette kan sees ved bruk av Environmental Product Declarations (EPD) på produktnivå, LCC på prosjektnivå, og støtte for grønn sertifisering systemer på bransjenivå. Den norske statens sentrale rådgiver i bygge- og eiendomssaker, byggherre, eiendomsforvalter og eiendomsutvikler, Statsbygg, har erklært et mål at EPD eller lignende LCA informasjon vil bli levert for alle de viktigste produktene i deres byggeprosjekter (Peuportier 2009). Dette er et signal til norske produsenter av byggematerialer at de må ta EPD prosessen på alvor hvis de ønsker å bli spesifisert på offentlige prosjekter i fremtiden. Statsbygg krever også at en LCCA skulle gjennomføres for alle byggeprosjekter, noe som tvinger kostnadsestimater å begynne å tenke om hele livssyklus. Måling av kostnader er selvfølgelig ikke det samme som måling miljøkonsekvenser - finansielle interesser har alltid hatt avgjørende betydning for byggeindustrien - men begynne å utvikle modell av en livssyklus for en bygning er et steg mot LCA. En prosess av mengdeuttak for kostnadestimering er svært lik prosessen av bygning et livsyklusvurdering for LCA. I tillegg ble godkjenning av grønne (miljøvennlige) bygninger stadig mer populær. De er verdifulle differensiatorer som kan øke leiepriser og etablere en positiv reklame for bedriftens leietakere. De to mest brukte systemer, LEED og BREEAM, har valgt å adoptere LCA metodikk som grunnlag for å måle stabilitet (Trusty 2006). Således, alle som er involvert i disse programmene, må i hvert fall bli kjent med det grunnleggende konseptet, hvis de ikke er så flinke til å øve seg i å bruke metodet i skala av hele bygget. Kombinasjon av alle disse faktorene foreslår at LCA vil bli mer vanlig og derfor vil få mer betydning i utforming av bygninger. LCA bransjen er liten i forhold til byggebransjen - anslått til $ 5,6 billioner globalt - dersom den ønsker å bli inkludert i prosessen, trenges det å følge visse regler. Dette betyr å bruke semantiske og syntaktiske systemer, utvikle verktøy for å passe med sine konstruksjonsprogramvarer og innlevere resultater som er forståelige og verdifulle for andre deltakere. Denne oppgaven representerer et første steg i den retning - den forsøker å vise hvordan LCC og BIM databaser kan formelt knyttes til hverandre for å automatisere filoverføring og lage en første ledd mellom de to feltene. Videre arbeid vil ta sikte på å utvikle BIM-verktøy med kapasitet til å 5

6 automatisk lage LCCs, som vil kreve en ny IFC modell visningsdefinisjonen (MVD), eller annen programvare kobling for å knytte de to verktøyene. Det anslås at kostnadene ved å eie og bruke en kontorbygning over en 30 års periode har en forholdet som 1:5:200 - hvor total byggekostnad er en femtedel av vedlikeholdskostnader, og en tohundredel av driftskostnader med bemanning inkludert (Davis Langdon 2007b). Tilsvarende LCA resultatene indikerer at omtrent 80% av miljøkonsekvenser kan oppstå etter byggefasen av en kontorbygg (Glaumann et al. 2010). Disse fakta gir oss en sterk motivasjon for å finne måter å redusere FDVU kostnader og konsekvenser, og dermed viser viktigheten av en effektiv livssyklus modellering. Det er svært få absolutte svar når man skal vurdere alternative løsninger. En modell vil alltid være begrenset i et omfang - den kan bare optimalisere henhold til de utvalgte indikatorer og systemgrenser - men en større omfang gir en mer fullstendig grunnlag. Den livsløpsperspektiv er kritisk å oppnå best mulig fordi noe mindre gir ufullstendig bilde og upresis svar. LCC er et viktig steg for næringen, men det er ikke enden av veien. Å legge til energianalyse er også et krav, fordi tradisjonelt er det område hvor flertallet av virkninger forekommer, men det er fortsatt ikke helt bildet. LCAs av individuelle byggevarer er viktige byggesteiner i en LCA, men kan være misvisende når de brukes alene. Prosjekteringsgrupper vil ikke kunne se hele bilde før en LCA med akseptabel detaljeringsgrad og nøyaktighet skulle leveres innen en rimelig tidsramme under planleggingsfase. Forskjellige aktører trenger å dele data med hverandre, og LCA kan være en kilde til denne kunnskapen. BIM har fungert som en katalysator for å forenkle denne metodikken, men å forstå sammenhengen mellom energiforbruket og operativ energi, levetid planlegging og livsløpskostnader - på den måten vil bygninger komme til null utslipp, passiv standard og vil fungere med stadig mindre kostnader under FDVU fasen. I denne oppgaven skal vi se nærmere på LCC. LCC-konseptet løser ikke alle utfordringer, men kan gi et vesentlig bidrag til å skape bedre byggverk med lavere levetidskostnader, lengre levetid og med en miljovennlig bærekraftig profil. LCC-konseptet kan bidra til at beslutningstakerne kan gjore bevisste valg ut fra beregninger av alternative losninger. 6

7 1.1 Bakgrunn Bygninger er bredt estimert å bruke 40% av energien som produseres i den utviklede verden, og en enda større prosentandel av strøm. I tillegg mengden av naturressurser og innebygget energi som finnes i bygningsmaterialer er en stor investering. I Norge er det antatt at det bygde miljøet representerer 70% av anleggsmidler, og har en erstatning verdi av omtrent 5000 milliarder kroner. I Europa (EU15-landene), bygg- og anleggsbransjen har 14 millioner ansatte og en omsetning på rundt 1000 milliarder euro. Globalt mer enn 111 millioner mennesker jobber i sektoren, og anleggsvirksomhet utgjør ca. 10% av bruttonasjonalproduktet. På grunn av denne enorme innflytelse på samfunnet, er det avgjørende for bygg- og anleggssektoren å være bevisst på effekten, og utvikle effektivt modelleringsverktøy som er i stand til å måle hvor forskjellige kostnader kommer fra og hvordan de kan reduseres. Building Information Modeling (BIM) er en meget relevant plattform for slike løsninger fordi den har potensial til å måle både materialet og energiforbruk av en bygning. Tradisjonelt har prestasjonsindikatorer vært fokusert på konstruksjonsfasen av en bygning, men livssyklus tenkning muliggjør en mer helhetlig forståelse av hvordan bygninger skal oppføre seg over tid, og gir et bedre grunnlag for avgjørelser i prosjekteringsfasen. Life Cycle Assessment (LCA) eller Livsløpsanalyser er en felles metodikk som brukes til å modellere de miljømessige konsekvensene av et produkt eller en tjeneste, men er ikke mye brukt i byggebransjen. Det er uklart om LCA er en passende metode for hel-bygninger på grunn av sin kompleksitet, eller hvis slik data intensiv prosess kunne bli effektivt innarbeidet i BIM verktøysettet. Hvis mulig, ville BIMbased LCA gi byggenæringen et pålitelig verktøy for måling en miljøpåvirkning og et middel for å identifisere områder for forbedring - en klar fordel for samfunnet. 7

8 1.2 Problemstilling En analyse av livssykluskostnader har aldri vært enkelt, og dette er en stor utfordring for byggenæringen i Norge. En rekke problemstillinger har blitt identifisert av spørreundersøkelsen som gikk ut til nærmere 3000 firmaer i næringen. Svarene fra undersøkelsen viser manglende kunnskap om LCCA blant aktorer. Selve begrepene LCC og LCC-analyser er ukjent for mange aktorer, med unntak av Statsbygg og Forsvarsbygg. Opp til 1/3 del av bransjen kjente ikke til begrepene. Og kun 1/3 svarte at det ble gjort slike analyser i deres bedrift. (Holte Byggsafe, 2008) Slike analyser etterspørres vanligvis ikke av bygherrene. Dersom slike analyser etterspørres, blir de ikke honorert. (Da blir det heller ikke satt nødvendig fokus og ressurser på å gjøre slike analyser). Det finnes ikke gode verktøy, og det er vanskelig å finne tall for å foreta LCC analyser. Oppsummerte resultater av undersøkelse viser manglende langsiktig fokus i planleggingsfasen av byggeprosjekter. I tillegg til dette er mangelen på gode verktøy for å få til en endring fra et kortsiktig fokus til en balansert tilnærming der kortsiktige konsekvenser ses i en sammenheng, tilstede. I de siste årene, har utviklingen rundt bygningsinformasjonsmodellering (BIM) gått raskt fremover, og i dag drives stadig flere prosjekter ved hjelp av BIM. Dette muliggjør analyser og arbeidsmetoder i byggebransjen som aldri har vært mulig før. En av analysene der BIM har potensial til å forbedre den gamle arbeidsmåte, er LCCA som omfatter alle kostnader under bygningens hele livet. BIM har et potensial til å beregne en bygnings LCC på raskere og sikrere måte, men flere komplikasjoner oppstår når BIM og LCCA skal kommunisere. Rapporter viser at det oppstår behov for en veldefinert klassifiseringssystem for å kategorisere kostnader og andre data og utføre kvalitativ og sammenlignbar LCCanalyse. (Krigsvoll, 2008) Under fremdriften av IKT (Informasjons-og kommunikasjonsteknologi) var det utviklet en rekke systemer og programmer som arbeider med ulike typer dataformater. Dette fører til problemer når ulike aktører skal kommunisere med hverandre. En måte å få kommunikasjonen til å virke er å bruke en åpen internasjonal standard som Industry Foundation Classes (IFC). Det er en industristandard som er uavhengig av systemer og programvarer. IFC bygges på en objekt-orientert modell som håndterer geometri, relasjoner og egenskaper. IFC, sammen med International Framework for Dictionaries (IFD) og Information Delivery Manual (IDM) er grunnsteiner for organisasjonen Building Smart, som jobber for å oppnå en effektiv informasjonsflyt gjennom en åpen internasjonal standard. Denne standarden er under utvikling, og mens hver programvareleverandør opererer med sitt eget dataformat, skapes et kommunikasjonsproblem. Komme informasjonsflyten mellom BIM og LCC verktøy til å virke er en annen ting som må forbedres i samsvar med norsk Sintef. 8

9 Bakgrunnsteori 2 LCC Oversikt LCC kommer av engelsk Life Cycle Costing, på norsk livssykluskostnad. Når man foretar LCCberegninger av et bygg- eller anleggsprosjekt, ser man på kostnader for oppføring, såkalte investerings- eller kapitalkostnader, og årlige kostnader i driftsperioden som inkluderer vedlikehold, også kalt FDVU-kostnader. Summen av kapitalkostnader per år og FDVU-kostnader per år gir årskostnaden for bygget eller anlegget (Direktoratet for forvaltning og IKT, 2012). Når det gjelder bygninger, kan ulike designer sammenlignes, men enda viktigere å evaluere driftskostnader ved bruk av bygningen. Det er anslått at kostnadene ved å eie og bruke en kontorbygning over en 30 års periode har et forhold som 1:5:200 - hvor total byggekostnad, er en femtedel av vedlikeholdskostnader, og en to hundredel av driftskostnader med bemanning inkludert (Davis Langdon 2007b). Dette motiverer til å redusere vedlikeholdskrav og forbedre interne miljøkvalitet for personalet, samt som viser betydningen av LCC. Det er vanlig å foreta LCC-beregninger sent i detaljprosjektering og i løpet av byggeperioden for å sette opp drift- og vedlikeholdsbudsjett. En mer profesjonell bruk av LCC innebærer å foreta LCC-beregninger gjennom hele byggeprosjektet for å vurdere tekniske og bygningsmessige valg og hvilke konsekvenser dette får for årskostnadene i driftsfasen. Eksempelvis kan man analysere kostnader til drift og vedlikehold av ulike fasadeløsninger. Slike beregninger gjøres gjennom hele byggeprosjektet, fra tidligfase til utførelsesfase. Kalkylene vil være grove i tidligfase og inneholde flere detaljer jo lenger ut i prosjektet man kommer. Slik kan de involverte partene vurdere kostnadsmessige konsekvenser av de valgene som treffes. Figuren nedenfor viser de tre hovedkategorier for LCC - kostnadsdata, levetid, og energiforbruk. Kostnadsdata brukes som et multiplikator for å beregne utgifter i henhold til spesifiserte byggevarer og energiforbruk, men levetid forutser gjentakelse av disse utgiftene. Det er slike elementer som kan avsløre fordel for å bruke mer holdbare materialer med behov for større investeringskostnad. Figur 1. Grunnleggende LCC modell (Edvardsen et al. 2009) 9

10 Metoden for beregning som brukes mest i Norge, heter Årskostnadsteori og anses som relativt godt definert og testet (Nordisk Industrifond, 2001). Teorien er basert på en enkel finansmatematikk hvor alle kostnader forbundet med et bygnings liv konverteres til nåverdi, og deretter fordeles over byggets levetid ved annuitet. For en bygning, betyr det at alle FDV kostnadene er summert opp for hvert år, og deretter diskonteres ned til nåverdi, kalt levetidskostnader. LK = Levetidskostnad T = Brukstid r = Kalkulasjonsrenta K 0 = Projektkostnad t = År før kostnaden ÅK = Årskostnad R = Restverdi For å sammenligne disse med den årlige kostnader beregnes levetidskostnader om til årskostnadene, dvs bygnings gjennomsnittlige kostnaden for hvert år. 10

11 2.1 LCC Standards Standardisering - nasjonalt NS 3454: «Livssykluskostnader for byggverk Prinsipper og struktur» NS 3454 er den gjeldende standarden i Norge for beregning av livssykluskostnader. Den opprinnelige NS 3454 ble først opprettet i 1988, og var ment å bruke for beregning av de årlige kostnadene av bygninger. Så kom 2. utgave i 2000, og nå er standarden godt innarbeidet i den norske byggebransjen. Fra 2002 til 2005 har det pågått et arbeid med å samordne nordiske standarder på omradet, og det foreligger nå et forslag til en felles nordisk klassifisering. NS 3454 var den første standarden av slik type i Europa, og har blitt brukt senere i utviklingen av ISO og data standardiseringsarbeid Standardisering internasjonalt Internasjonalt foreligger det også en rekke standarder, samtidig som det pågår standardiseringsarbeid innenfor et område i forbindelse med LCC. 10 CFR 436 Subpart A: US DOE Methodology and Procedures for LCC Analyses Det Amerikanske Departement av Energi (DOE) definerte regler for utføring av LCC-analyse av investeringer for energi-og vannforbruk og fornybare energikilders prosjekter (US DOE 1990). Disse reglene gjelder nye og eksisterende bygninger som eies eller leies av staten. Siden 1990, å gjennomføre LCC analyser er påbudt for alle statlige prosjekter (Addison 2002). NIST Handbook 135: Life-cycle costing manual Denne håndboken bygger på metodikken og kriterier fastsatt i ovennevnte amerikanske DOE Federal Energy Management Program (FEMP) regler, det bidrar i gjennomføringen LCCA ved å forklare LCC metoder, beskrive forutsetninger og prosedyrer til beregning av eksempler og programvarer for rapportering (Fuller & Peterson 1996). Årlig oppdaterte energipriser og diskonterings faktorer er også tilgjengelig. Davis Langdon Study I , EU-kommisjonen finansierte en forskning for å etablere en felles LCC metode "in order to improve the competitiveness and overall performance of construction " (Davis Langdon 2007a). Da den eneste LCC-standarden i Europa var Norsk Standard ISO-standarden var fortsatt i planleggingsfase (Davis Langdon 2007b). Funnene i denne forskningen pekere på følgende barrierer for en bredere brukav LCC og LCCanalyse til å være: manglende offentlig støtte, mangel på gode erfaringstall, delte budsjetter mellom investering og drift, ingen kobling til miljøkostnader og brukernes behov. Davis Langdons Studien ble brukt under utviklingen av ISO-standarden. 11

12 ISO :2008: Buildings and constructed assets -- Service-life planning -- Part 5: Life-cycle costing Under ISO/TC 59 Building Construction subcommittee 14 Design life, utvikles det en standardserie på 10 delstandarder. Delstandard 5 Life cycle costing ble ferdigstilt i 2008, og representerer den nyeste LCC-standard tilgjengelig i Europa (ISO 2008). Sammen med andre ISOstandarder, den har som mål å etablere en klar terminologi, rammeverk, og noen av veiledende prinsipper. Men den gir ikke en steg-for-steg prosess. 12

13 2.2 LCC-verktøy Utenlandske programvarer Building Life-Cycle Cost Program (BLCC) US DOE BLCC er et verktøy utviklet av Federal Energy Management Program (FEMP) og National Institute of Standards (NIST) - det bygger på standarder fra American Society for Testing Materials (ASTM) (Addison 2002). Tabellen nedenfor viser en Excel-versjon som ble laget for brukere som ønsker å ha regneark av alle data og beregninger for å sikre full åpenhet, men et mer forenklet brukergrensesnitt også eksisterer. Programvaren er gratis å bruke og er programvaren for amerikanske offentlige byggeprosjekter (Fuller & Peterson 1996). Tabell 1. BLCC prøve regneark LCC-DATA European Commission LCC-DATA prosjekt ( ) var ment å forenkle lagring og tilgang til LCC- data for å utvide bruken av LCCA i konstruksjon og forbedre beslutningsprosessen (Grini & Krigsvoll 2007). Prosjektet bestod av seks arbeidspakker som dekket: ledelse, kostnad klassifisering rammeverk, datainnsamling, beregninger, kommunikasjon og datadistribusjon. Som sluttresultat ble det fått en interaktiv database for prosjekt LCC-data, datainnsamling fra mange forskjellige land og bygningstyper, samt tilbakemeldinger fra alle deltakende land (CRES og Kikira 2009). 13

14 Det er interessant å legge merke til at flere deltakerne nevnte tidkrevende dataregistrering som en stor hindring for data bidrag (CRES og Kikira 2009). Som en del av prosjektet, var det også opprettet en Information Delivery Manual (IDM) som hadde formål å generere LCC fra BIM, men en automatisert programvare ble ikke utviklet Norske programvarer Kostbart verktøy Versus - Holte Byggsafe Versus er en privat programvareløsning som ble utviklet av Holte Byggsafe og antatt å produsere LCCA. En prøveversjon er tilgjengelig for testing av programvare, men det tilbyr ikke full funksjonalitet og prosjekter kan ikke lagres. Versus ble ikke testet under dette prosjektet. Multimap Multiconsult Multimap er et verktøy som ble utviklet av Multiconsult for å hjelpe den norske staten i vurderingen av tilstand av offentlige bygninger. Verktøyet benytter NS 3424 prinsipper for å vurdere eksisterende bygningsmasse ved gradering på skala fra 0 til 3 - der null betyr at det er ingen problemer. I tillegg er det ca seksten parametre som brukes til å bestemme hensiktsmessighet og tilpasningsevne av design. Disse parametrene anses å være levetid indikatorer for nødvendige kostnader i fremtiden (Multiconsult 2011). Dette verktøyet er ment å bli brukt til å sammenligne livssykluskostnader ved ulike alternativer, inkludert: oppussing, gjenbruk eller riving og nybygg. Dette verktøyet er privateid programvare, og er ikke tilgjengelig for offentligheten. Var ikke testet under prosjektet. Gratis verktøy LCProfit Statsbygg Startet i 1998, bestemte Statsbygg at alle prosjektene skulle ha LCC-beregninger utført av design team. LCProfit er programvaren som de utviklet for å oppfylle dette kravet. Dette er et Excel-basert verktøy. Det var ikke så lenge siden det eneste utbredte verktøyet i Norge på beregning av livssykluskostnader for byggebransjen. LCProfit er lastet ned av ca brukere og benyttes i alle prosjekter for Statsbygg. Innføringen av LCProfit har hatt en positiv effekt på bruken av LCC verktøy og inneholder mange kvalitativt gode funksjoner. Men LCProfit gir ikke mulighet for å gjøre vurderinger av ulike alternariver opp mot hverandre. 14

15 Tabellen nedenfor viser kostnadskategoriene som brukes i henhold til NS 3454, tallsystemet gir en måte å spesifisere kostnadene innenfor de større hovedkategoriene. Denne strukturen er svært lik BLCC system som brukes av US DOE. Tabell 2. Kostnadskategorier for LCC fra NS 3454 LCCWeb Statsbygg og Forsvarbygg i samarbeid med Norconsult AS Statsbygg har i samarbeid med Forsvarbygg, utviklet LCCWeb, et webbasert verktøy for beregning av livssykluskostnader. Beregningene følger NS 3454 "Livssykluskostnader for byggverk. Prinsipper og struktur". LCCweb er utviklet som en webversjon av LCProfit, men har et annet brukergrensesnitt. Verktøyet finnes på nettside er gratis, men tilgangsstyrt. Det kreves innlogging med brukernavn og passord. Som LCProfit kan LCCWeb benyttes for alle typer prosjekter og i alle faser av planlegging og drift av bygget. Beregningene kan gjøres på ulike detaljeringsnivåer i alle faser. Utover å forenkle samhandling mellom de ulike aktørene som bidrar i LCC-analysen, har webversjonen bl.a. følgende forbedringer: beregningene lagres i systemet (kun tilgjengelig for brukeren), beregningene for et prosjekt kan gjøres separat for ulike bygg og arealtyper, alternative løsninger kan beregnes for et prosjekt og sammenlignes i rapporter. Systemet er under utvikling. Som et eksempel på videreutvikling noe frem i tid, kan nevnes kommunikasjon blant annet mot BIM, sier senioringeniør Vigdis By Kampenes i seksjon for Økonomi og analyse i Statsbygg til FDV. Dette verktøyet ble valgt å teste under prosjektet for LCCA av ferdig prosjektert bygninger som bygges nå i Oslo. Beregninger av LCC gjennomførte ved bruk av verktøyet LCCWeb finnes i Vedlegg 3. 15

16 TidligLCC - Difi og Byggemiljø TidligLCC er et enklere gratis vektøy som er utviklet av Difi og Byggemiljø. Det krever mindre inngangsdata enn LCCWeb, og er derfor enklere å benytte. 2.3 LCC i detalj I eiendomsvirksomheten står beslutningstakere stadig overfor valg som har praktiske og økonomiske konsekvenser for framtidig drift, vedlikehold og utvikling av eiendommen. For å følge med i kostnadsutviklingen fra år til år må kostnadene registreres etter en kontoplan. NS 3454 definerer en kontoplan på to nivåer, se tabell 3. Standarden definerer hvilke kostnader som inngår under nivå 2. Man står fritt til å bestemme en eventuell egen nummerering på nivå 3 ( Livssykluskostnader for byggverk. Beregningseksempler). De som benytter denne kontoplanen, får et felles grunnlag som gjør det mulig å drive sammenlikning/benchmarking med nøkkeltall. NS 3454 gir anvisninger om hvordan man kan beregne framtidige kostnader og hvor store disse kostnadene er omregnet til dagens kroneverdi (nåverdi). Tabell 3. Kontoplan pa nivå 1 (ett siffer) og nivå 2 (to sifre). Fra NS

17 2.3.1 Kostnadsbegreper Generelt Figur 2 illustrerer sammenhengen mellom de forskjellige kostnadsbegrepene som inngår i en beregning av livssykluskostnader. Kostnadsbegrepene er definert videre. Fig 2. Sammenhengen mellom kostnadsbegreper som inngar i livssykluskostnader for et bygg Definisjoner Prosjektkostnad er summen av samtlige kostnader ved prosjektets ferdigstillelse. Merk at dette omfatter entreprisekostnader, generelle kostnader og spesielle kostnader i henhold til NS Ved festeavgift legges nåverdien av festeavgiften til. Årlige kostnader er beregnede eller registrerte kostnader for de enkelte årene. 17

18 Restkostnad er avhendingskostnad ved utgangen av brukstiden for å rive/fjerne bygget. Levetidskostnad er summen av prosjektkostnad og nåverdien av alle utgifter til forvaltning, drift, vedlikehold og utvikling (FDVU) i brukstiden, samt restkostnaden. Det vil si nåverdien av livssykluskostnadene, se fig. 2. Årskostnaden er annuiteten av levetidskostnaden. Merk at årskostnader ikke er det samme som årlige kostnader. Nåverdi er den summen som må settes til forrenting for at man på et nærmere angitt tidspunkt skal disponere beløpet som forfaller til betaling. Livssykluskostnader er et samlebegrep på alle bygningsrelaterte kostnader som forekommer i bygningens livsløp. Det vil si prosjektkostnader pluss restkostnader pluss årlige kostnader til forvaltning, drift, vedlikehold og utvikling (FDVU). Service-/støttekostnader til kjernevirksomheten som sentralbord, kantine, møbler, tele og IT, post og kopiering (konto 7 i NS 3454) inngår ikke i livssykluskostnadene. Annuitet. Ved beregning av annuitet fordeles nåverdien ut pa like store utbetalinger hvert år. Nøkkeltall er registrerte kostnader, forbrukstall o.l. per enhet (f.eks. pr. m) over tid eller samtidig registrerte kostnader, forbrukstall o.l. for like enheter Beregningsmetode (en rask innføring) Beregning av nåverdi For beregning av levetidskostnadene må man omregne framtidige kostnader til nåverdi. Formelen for nåverdien er: N = K (1 + r) -n (kr) der: K er kostnader (kr) r er realrenten (%) n er antall ar (1 + r) -n kalles diskonteringsfaktoren Beregning av nåverdi av årlige kostnader. For beregning av nåverdi av årlige kostnader benyttes følgende formel: 18

19 der: Å er registrert kostnad for et enkelt år (kr) Beregning av realrente NS 3454 definerer følgende uttrykk for realrenten r: r = (r n - i)/(1 + i) (%) der: r n er den nominelle renten som betales til banken (%) i er inflasjonen (prisstigningen) (%) Beregning av annuitet Annuiteten finner vi ved å bruke formelen fra pkt. «Beregning av nåverdi av årlige kostnader». Lost med hensyn på Å får vi: Annuitetsfaktoren,, er den inverse av sumfaktoren. Annuitetsfaktoren, sumfaktoren og diskonteringsfaktoren kan hentes henholdsvis fra tabeller 5 c, 5 b og 5 a i ( Livssykluskostnader for byggverk. Beregningseksempler). 19

20 3 BIM Oversikt Begrepet Building Information Modeling (BIM) representerer et vidt begrep som ikke har en universelt akseptert betydning på tvers av bransjen. Statsbygg og Building Smart har to forskjellige definisjoner av BIM avhengig av situasjonen når forkortelsen brukes. De mener at BIM står for Bygningsinformasjonsmodell når man snakker om produksjon av modell, og Bygningsinformasjonsmodellering når vi snakker om arbeidsprosesser som utføres. Videre legger de merke at en BIM er ikke nødvendigvis bare en 3D-modell, men også et sted hvor alle opplysninger om en bygning samles med krav til funksjoner eller områder. Disse kravene kan senere bli beriket med informasjon om geometri og design (Building Smart, 2010). 3.1 BIM Standards NBIMs The National BIM Standard (NBIMs) ble utviklet av Project Committee fra USAs avdeling av buildingsmart allianse (bsa)) - som befinner seg i National Institute of Building Sciences (NIBS). Den første versjonen ble utgitt på slutten av 2007, og var ment å bidra til av en utvikling av en åpen BIM standard (NIBS og bsa 2007). Betydningen av denne standarden for interoperabilitet er at den klart definerer - som CAD standarder gjør - riktige rutiner på tvers av all AECOO bransjen. NBIMs gir veiledning - for å sette inn, ta ut, oppdatere eller endre informasjon i en modell, det er en informasjonsutveksling standard (NIBS og bsa 2007). Å ha en slik ressurs betyr sikkerhet og en redusert risiko for alle aktører. Den er ment å gi markedet inspirasjon til å komme til en interoperabel strategi. Software Development skjemaer Under utvikling av programvarer i løpet av mer enn ti år, har det vært gjennomført en kontinuerlig arbeid med å opprette en universell standard eller skjema som kan skiftes mellom de ulike programvareplattformer som brukes i byggebransjen. International Alliance for Interoperability (IAI) ble opprinnelig dannet for å løse dette problemet, og nå fortsetter å arbeide med disse spørsmålene som buildingsmart allianse (bsa)) med medlemsorganisasjoner over hele verden. De etablerte Industry Foundation Class (IFC) skjema som en plattform for industriens utviklere for utveksling av data. Parallelt har Green Building XML (gbxml) skjema vært utviklet for dataoverføring til energi simuleringsprogram. Disse to datamodeller er de mest brukte i industriens, men IFC er et eneste skjema som har potensial til å bli fullstendig interoperabel (Khemlani 2004). Den største utfordringen, enten i kommunikasjon mellom mennesker eller datamaskiner, er å beholde egenskaper av objekter når man utveksler informasjon. Disse skjemaene er utformet for å gjøre nettopp det - et vindu i en BIM beholder sine spesifiserte egenskaper i en energi-modell. Selv 20

21 om denne prosessen har pågått en stund, er evnen til å problemfritt overføring av denne dataen fortsatt ikke perfekt på grunn av varierende krav til data i forskjellige applikasjoner. Men til tross for disse begrensningene, kan programmer som Revit, ArchiCAD og annen BIM programvare generere en IFC- eller en gbxml - fil. Noe av geometri må kanskje justeres for å sikre nøyaktighet, men det fortsatt representerer en enorm effektiv mulighet. IFC - Industry Foundation Classes IFC skjema er en fullstendig BIM datamodell som er basert på en rekke objektegenskaper beskrevet i OmniClass konstruksjon klassifiseringssystemet. Dette gjør det aktuelt for alle industriens domener, men betyr også at den enorme mengden av informasjon i en IFC-modell ikke kan overføres effektivt på en gang - for å bruke IFC skjema, må Model View Definitions (MVD) opprettes. Programmer utviklet for å få tilgang til spesifikk informasjon skal gå gjennom en IFC sertifiseringsprosess for å bevise at de oppfyller sitt formål og oppfyller IFC interoperabilitet standarder. MVDs sørger for at bare riktig data er hentet fra en BIM-modell og overført til ulike programmer. ISO BIM Information delivery manual Part 1: Methodology and format Denne ISO-standarden er utviklet for å gi grunnlag for pålitelig informasjon utveksling / deling, og for å danne en metodikk og format for etablering av en IDM (ISO 2010). Denne standarden, sammen med bsa veiledningsdokumenter og eksempler av IDMs, kan brukes til detaljert beskrivelse av IDM metode. ISO Standard based on IFC2x4 BuildingSMART alliansen har også levert en IFC-spesifikasjonen som en ISO offentlig tilgjengelig spesifikasjon, og New Work Item var igangsatt med ISO-gruppen for å gjøre IFC2x4 spesifikasjonen en ny internasjonal standard - ISO (Liebich 2010). 21

22 3.2 BIM-verktøy Grunnleggende kostnadskalkyler Autodesk QTO og Tokmo BuildingSMART AECOO-1 brukte Tokmo programvare for kostnadsberegninger, men arkitektur verktøy som Revit kan eksportere til Autodesk QTO for å utføre mengde uttak. Programvarer for modellsjekking som Solibri også har evnen til å produsere enkle objektlister. Da alt som trengs er et regneark med mengder av materialer, så dette grunnleggende funksjon er tilstrekkelig. Den største fordelen ved å bruke et spesialisert kostnadsberegning verktøyet er at den har innebygd antagelser om konstruksjon mengder, levetid planlegging, og vedlikehold som går utover grunnleggende materielle innganger. ISY Calcus ISY Calcus utviklet av Norconsult benytter prisinformasjon fra eksisterende databaser - som for eksempel Building Cost Information Service (BCIS) - for å knytte BIM objekter til materialkostnader. Effektiviteten av denne løsningen er begrenset av materialet klassifiseringssystemet, og dens evne for å identifisere BIM objekter som de er merket i en modell. I praksis, hvis objektene ikke er tilstrekkelig merket, gjør det etablering av en pålitelig kostnadsmodell mer utfordrende og arbeidskrevende. I Vedlegg 2 finnes det data om kapitalkostnader for prosjektet Østensjøveien 27 som var eksportert fra ISY Calcus til Excel fil. Summen av kapitalkostnader brukes i beregninger av LCC gjennomført videre ved hjelp av eksisterende LCC-verktøy, nettbasert LCCWeb. Rapportene fra LCCWeb finnes i Vedlegg 3, 4. 22

23 3.3 BIM Dataformater IFC Informasjon lag Diagrammet nedenfor viser den generelle strukturen av IFC skjema, og beskriver progresjon fra grunnleggende begreper til spesifikke bygningsdeler. Hvert lag består av elementer fra de forrige, og det er Interoperabilitet og Domain lag som til slutt blir elementer innen utveksling krav som fyller en MVD. Figur 3. IFC skjema på konseptuelt niva (Khemlani 2004) The resource layer inneholder grunnleggende egenskaper som geometri, materiale, mengde, enhet, dato, pris, og mer. Disse egenskapene er ikke spesifikke for bygninger, og mange av de ressurs definisjoner kommer fra STEP-standarden. IFC arbeid er veldig lik forsøk av annet samarbeidsprosjekt kalt STEP (STandart for the Exchange of Product model data) (Bazjanac 1997). The International Standards Organization (ISO) opprettet STEP for å definere standarder for representasjon og utveksling av produktinformasjon. The core layer definerer abstrakte konsepter som knytter the resource layer og øvre lag. Dette inkluderer Kernel skjema som definerer begreper som aktør, gruppe, prosess, produkt, og forholdet. The Product Extension-skjemaet brukes til å definere abstrakte bygningsdeler som mellomrom, site, bygning, bygningsdel, og merknader. De andre to skjemaene beskriver tilsvarende abstrakte elementer vedrørende prosess og kontroll i byggebransjen. 23

24 The interoperability layer inneholder kategorier for vanlige enheter som brukes under bygging og drift. Som et eksempel, The Shared Building Elements Schema inneholder definisjoner for bjelker, vegger, dører og vinduer. The Shared Facilities Elements inneholder definisjoner av beboer eller møbler type. The top layer, eller the domain layer, inneholder spesifikke definisjoner for arkitektur, konstruksjonsteknikk, og VVS sammen med andre. Eksempler på dette er fotfeste, haug og plate for konstruksjonsteknikk, og kjeler, kjølere, og sløyfer for VVS (Khemlani 2004). På toppen av dette skjemaet er MVDs som gir mulighet for konkrete informasjonsutveksling under byggeprosessen, for eksempel designet BPEA og designet QTO. Før programvaren kravspesifikasjon (MVD Bindinger) kan opprettes, må ikke-tekniske utveksling krav først bli bestemt av de domene eksperter (arkitekter, ingeniører, entreprenører, etc.) innenfor The Information Delivery Manual (IDM) (See 2009b). OmniClass CCS Omniclass Tabell 49: Egenskaper er grunnlaget for IFC skjema og hvor de to datamodeller møtes (Grant & Ceton 2006). Et slikt system muliggjør QTO funksjon av en BIM å levere entydige resultater som kan knyttes direkte til en spesifikasjon referanser som for eksempel The Construction Spesifikations Institute's (CSI) MasterFormat. I tillegg har det vært utviklet kommersielle søkeverktøy av McGraw-Hill Construction og Autodesk ved bruk av OmniClass Tabeller 23 og 49 til å integrere deres produkt database med BIM programvareprodukter som Revit (Jones & Lien 2009). Autodesk Seek tillater brukeren å søke etter et produkt med OmniClass klassifiseringssystemet og leverer produsentens spesifikke og generelle BIM gjengivelser av bygningen element. Globalt unike identifikatorer (GUID) Det tekniske grunnlaget for å lage en katalog over alle objekter knyttet til modeller er GUIDer - en 32 tegn kombinasjon bestående av tall og bokstaver som gir en uendelig rekke gjenstander identifiserte unikt. Dette nivået av spesifisitet er nødvendig på grunn av det store antall produkter og egenskaper som kan eksistere i byggebransjen. Dette sikrer at det aldri vil være en grense på klassifiseringssystemet uansett at flere og flere objekter inkluderes i en modell, og det gir mulighet for presis søk av informasjon fra en BIM som fungerer som en sentral prosjektdatabase. IFD IFD står for International Framework for Dictionaries og er en objekt-orientert database som inneholder definisjoner av ulike begreper som brukes i byggebransjen. Ved hjelp av databasen, kan begreper som brukes i en bygningsmodell være entydig definert i hele bransjen over hele verden. For at kommunikasjonen mellom dataprogrammer ville fungere, kreves det ikke bare at de støtter samme modelleringsspråk som IFC, men også data som beskriver geometrien og 24

25 egenskapene må standardiseres. Nå klassifiseres dette på ulike måter, og for mye innsats går med på å navngi objekter (IFD Library, 2008). Et eksempel er at begrepet døren i den norske byggebransjen innebærer både en dør og ramme rundt den, mens en dør i den engelske byggebransjen omfatter bare dørbladet. Ved hjelp av IFDbibliotek klassifiseres forskjellige begrep slik at de er unike i en såkalt "global unique identifier" (GUID) som kan sammenlignes med en personnummer. GUID kobles til hvert objekt og brukes til å tolke begrepet og gjør kommunikasjonen mulig. Begrepene vil også motta et sett av navn og definisjoner, slik at de kan brukes på flere forskjellige språk. Et allment akseptert klassifikasjonssystem muliggjør en effektiv kommunikasjon (Ekholm Wikforss, 2003). Figur 4 IFD gjør det mulig for ulike system å kommunisere med hverandre (Building Smart). IFD- bibliotek er navnet på den norske IFD- referansebibliotek som er tilgjengelig gjennom en åpen og gratis API (Application Programming Interface). Dette gir ingeniører, arkitekter og brukere muligheten til å definere produkter og konsepter gjennom en standardisert struktur. IFDbiblioteket fører til en felles forståelse som er nødvendig for at ulike applikasjoner og språk kunne kommunisere med hverandre (Bjørkhaug, 2005). Arbeidsprosesser - IDM IDM står for "Information Delivery Manual; retningslinjer og prinsipper for å beskrive krav til leveranser av informasjon til og fra bygningsinformasjonsmodeller (BIM). IDM-standardene er grunnleggende både for programvareutvikling og for bruk av BIM i prosjekter, eller som sikringen av kvaliteten på informasjonsutvekslingen (Building Smart, 2010). 25

26 IDM-standardene har vært etterspurt i fagkretser i lengre tid og vil bidra til betraktning (og kontraktfesting) av informasjon på linje med leveranser av varer og tjenester i bygge- og anleggsprosjekter. IDM består av tre deler, Exchange Requirements, Functional Parts og Process Maps (Building Smart, 2010). Figur 5 Grafisk illustration av IDM (Building Smart). Exchange Reqhhuirements (ER) IDM kan ta ut deler av informasjonen i IFC-modellen gjennom Exchange Requirement (ER). Dette angir hvilken informasjon skal hentes ut avhengig av fasen prosjektet befinner seg i og hvilke krav må oppfylles. Hver prosess eller en oppgave som må gjøres refereres til en ER som beskriver både hvilke opplysninger trengs og hvilken informasjon skal produseres. En ER bryter ned den nødvendige informasjonen til ulike konsepter. Functional Parts (FP) Functional Parts er algoritmen som utfører data prosessen, de er igjenbrukbare og kan bestå av en eller flere ER. Process Maps (PM) Figur 6 Grunnleggende IDM teknisk arkitektur (Wix 2007) Et program skal støtte brukerne i flere ER som støtter den totale arbeidsprosessen. Prosess Maps behandler informasjon som er nødvendig for den aktuelle arbeidsprosessen. 26

27 4 Metode 4.1 Inngangsinformasjon for LCC Inndata for LCC er nøkkeltall eller normtall som hentes enten fra eksterne databaser eller fra Statsbygg egne nøkkeltall. Dette gjøres siden 2002 en gang per år, og en middelverdi fra tre siste års kostnader brukes som nøkkeltall for videre LCC. Kostnadene er delt inn i åtte til ti ulike bygningskategorier og delt i henhold til Norsk Standard NS Innenfor hver bygningskategori viser tallene summen pr kvadratmeter på en to-sifret nivå. Statsbygg sier at deres erfaringsgrunnlag har noen svakheter. Under slike bygningskategorier har kulturarvensbygninger en betydelig forskjell fra FDVUkostnader. Derfor er det et håp at den nye versjonen av LCCWeb, der data lagres på kun ett sted i en database, bør være en god grunnlag for anskaffelse av nye indikatorer. Videre sier de at de ikke har kartlagt hvor stor avvik de har mellom beregninger og faktiske kostnader, men de har diskutert å starte et prosjekt for å undersøke hvor nøyaktig det er med analysen LCCWeb LCCWeb er et webbasert LCC verktøy. LCCWeb inneholder både de samme funksjonene som i LCCProfit (forrige LCC-verktøy fra Statsbygg), men også nye funksjoner, prosjektfaser og rapporter. Programmet er tilgjengelig på nettet, men støtter ikke import / eksport av IFC-modellen eller ifcxml. Utvikling av verktøy fortsettes. Figur 7 Funktionalitet i LCCWeb (Statsbygg). 27

28 Figur 7 viser strukturen LCCWeb, og det ser ut at beregninger kan gjøres i ulike faser og med ulike funksjoner, og forskjellige alternativer kan sammenlignes. Under hovedpostene kan beregningene deretter gjøres på ulike nivåer der nivå 0 krever et minimum av inndata, men også genererer et resultat med størst usikkerhet. Nå er LCCWeb et verktøy som brukes mest for LCC-beregninger i Norge, både av offentlige og private bedriftene. Beregningsprosessen kan starte ved bruk av BIM-verktøy ISY Calcus, programvaren, utviklet av Norconcult AS. Fra ISY Calcus kan man eksportere data om kapitalkostnader til Excel fil. Så fortsetter man beregninger ved bruk av eksisterende verktøy for LCC-analyse LCCWeb. Data settes in manuelt, og programvare bruker egen database av nøkkeltall. Som prakrisk del av dette prosjektet ble LCC-beregninger gjennomført ved gjelp av eksisterende verktøy, ISY Calcus og LCCWeb. Data som brukes i beregninger ble fått fra oppdragsgiver, NCC Construction AS. Bygningen som analiseres er ferdig prosjektert og bygges nå i Oslo. Opplysningen fra ISY Calcus finnes i Vedlegg 2, rapporter fra LCCWeb i Vedlegg 3, 4. Figur 8 Kontorbygg Østensjøveien 27, fasade. Prosjektet bygges nå i Oslo. (NCC Construction AS) Et eksempel av inndata (beregning av renholdskostnader) Beregningene baserer seg først på en FDV-nøkkel som gir kostnader per kvadratmeter utfra erfaring basert på ulike bygningstyper. Innen rennhold bygger underlaget på følgende data: 28

29 Nivå 0 Renholdskostnader basert på nøkkeltall (kr/kvm) for bygningstypen. Nivå 1 Renholdskostnader basert på nøkkeltall (kr/kvm) for bygningstypen. Administrasjonskostnader basert på nøkkeltall (kr/kvm) for bygningstypen. Nivå 2 Administrasjonskostnader basert på nøkkeltall (kr/kvm) for bygningstypen. Renholdskostnader baseres på nøkkeltall (kr/kvm) for ulike romtyper som kontorer, korridorer, toaletter etc. Renholdskostnader for vinduer basert på nøkkeltal. (kr/kvm) Nivå 3 Administrasjonskostnader basert på nøkkeltall (kr/kvm) for bygningstypen. Renholdskostnader baseres på tidsbruken per rom med følgende parametere: Renholdsintervall per uke (ganger/uke) Renholdsareal (BTA) Tid per kvm for rengjøring (sek/kvm) Lønnskostnader (kr/t) Utstyr og materielle kostnader (kr/t) Tillegg for hovedrenhold og vindu vasking (%) Renholdsuker per år (uker/år) Ved beregning på et tredje detaljeringsnivå baseres beregningen på tiden det tar å rengjøre gulv. Disse tallene tas fra FDV-nøkkelen avhengig av hvilken gulvmateriale det skal være på hvert rom. Ihht Sintef 50% av renholdskostnader kommer fra rengjøring av gulv, og derfor gir valg av gulv stor effekt i beregningen. Sintef mener også at for å få et nøyaktig beregning, må avstanden mellom et renholdsrom og påfyllingsplasser tas i beregning, og også utformingen av inngangene har en stor innvirkning på de totale renholdkostnader. Et vått gulv kan ta 3 ganger så lang tid til å rengjøre som et tørt gulv. Data for å utføre beregninger på nivå 3 (kostnadene basert på de ulike romtyper, deres areal og gulvmaterialer) vil være tilgjengelig relativt tidlig i byggeprosessen. Statsbygg arbeider nå med et program som heter Droofus hvor funksjoner og krav med romareal defineres i konseptfasen. 4.2 Hvordan BIM kan håndtere og lagre LCC- data. I dette kapitlet beskrives hvordan informasjon om LCC- kan organiseres, lagres og håndteres ved hjelp av BIM og åpen-standardiserte dataformater. 29

30 4.2.1 Organisering av informasjon All informasjon som genereres av BIM må lagres fysisk på ett sted. Å sende filer med e-post eller meddele gjennom hosting er den vanligste måten å håndtere data. Alternativet til dette er å lagre data på en server der brukeren enten arbeider direkte med serveren, eller henter nødvendig data fra serveren og arbeider med den lokalt. De store fordelene med serverteknologien er at informasjonen finnes tilgjengelig på ett sted, server kan håndtere store datamengder, og informationsflytet gjennom hele livssyklusen er tilrettelagt. Dette er fordi samme modell på et sted berikes med informasjon fra den tidlige fasen til forvaltningsfase. Bildet viser hvordan en sentral server for håndtering av informasjon kan føre til at informasjonen verdien øker kontinuerlig gjennom en hel arbeidsprosess. Figur 9 Sentral lagring av data fører til økt informasjonsverdi (5dInitiativ) Serverteknologi I et byggeprosjekt er det flere ulike typer informasjon som skal håndteres. Det er kontrakter, tegninger, analyserer, teknisk beskrivelse, forvaltningsplaner, kalkyler osv. For dette formålet, behøves et system som kan håndtere all informasjon generert under prosjektet. En serverløsning kan brukes til å lagre, validere, endre og gjennomføre analyser av data. 30

31 Figur 10 Master Data Management ved hjelp av modelleringsverktøy (5dInitiativ). Data bør organiseres mellom ulike databaser mens bygningsmodellen og all informasjon som tilhører prosjektet skal lagres på en modellserver. I tillegg skal det være kunnskapdatabaser, produktdatabaser, kalkyldatabaser osv. for å gjennomføre analyser og beregninger. Figur 10 viser hvordan en serverløsning muliggjør kobling av modelleringsverktøy til databaser og ekspertsystemer i ulike felt som LCC, 4D, 5D, CO2. Den viser også hvilket type systemer er: enten grafisk eller databasebasert og hvordan de inngår i "Process Management" der data kan hentes ut enten fra tegninger til venstre eller analyserer og tabeller til høyre. Metode å administrere og organisere alle data som påvirker en bygning fra tidlig planlegging og videre under forvaltning heter Master Data Management. Dette hjelper for eksempel å søke farlige stoffer, forvaltnings kostnader eller produktsantall av alle bygninger under forvaltning. For å gjennomføre en LCC må følgende data lagres og håndteres: Geometri, for eksempel, arealer av bygningsdeler, golv Nøkkel- og normtall,for eksempel, renholdstid for ulike typer av bygninger, soner, rom Produktdata, for eksempel, vedlikeholdstid for ulike golvmaterialer Kalkyldata, for eksempel, rente, diskonteringsfaktor, annuitetsfaktor. Kalkylresultat, for eksempel totale årskostnader. Geometri som behandler arealer av golv, vegger og vinduer finnes i de fleste av dagens bygnigsmodeller. Derimot er det stor behov for databaser for nøkkeltall of produktdata som er IFC-kompatibel. Krigsvoll skriver at LCC-analyser kommer til å bli mer brukbare når inndata er tilgjengelig og kan forflyttes automatisk mellom modeller, databaser og applikationer (Krigsvoll, 31

32 2008). Et expertsystem som beregner LCC skal kunne hente nøkkeltall for tidlig beregning fra en database og knytte dem til ulike objekter i bygningsmodellen. Ved senere faser i prosjekt når bygningen planlegges mer detaljert, skal et ekspert system kunne hente data fra en database og knytte dem til ulike deler av bygningsmodellen. Etter ulike ekspertsystemer har beriket bygningsmodell med mer informasjon, for eksempel om energi eller vedlikehold, gjennomføres en ny LCC-beregning med større presisjon, og resultatene er lagret i Project Server Beregningsplass Beregninger og analyser som gjennomføres i ekspertsystemer kan enten direkte kobles til modellserver eller lokalt. Å utføre analyser lokalt betyr at aktører først samler all nødvendig informasjon fra bygningsmodell i modellserver og deretter arbeider på en lokal arbeidsstasjon. Der kan de samle mer data som trengs for analysen fra andre databaser. Etter at all data finnes på plass, kan analysen gjennomføres, og data som skal leveres sendes tilbake til modellserveren. Denne tankegangen gjør at ulike programvareleverandører ikke trenger å oppgi alle sine underlagsdata for en beregning eller analyse til en felles server. Det illustreres ved figur 11 med Modellserver som det sentrale lageret for data. En av de viktigste fordelene med Modellserver er at det brukes standardiserte metoder for beregning, og store datamengder ikke behøver å flyttes for analyse. Figur 11 Modellserver for lagring og validering av informasjon (Teknisk Ukeblad, 2008) Informasjonsoppdatering I LCC analysen kommer data fra flere ulike aktører, og i tillegg kan de endre data flere ganger under et prosjekt. Derfor er det viktig å kunne gå tilbake og se når og hvem opprettet eller endret 32

33 data. Delvis kan det gjøres ved hjelp av funksjon i IFC modellen - Ifc.OwnerHistory. Den gir både informasjon om hvem som eier data, når og av hvem det ble opprettet, så når data ble sist endret og av hvem. Ifc.history kan festes til ulike objekter eller p-sets, men det kan ikke knyttes til enkelte parametre, noe som gjør det umulig å få eierskap til enkelte data hvis de er innenfor et og samme p-set Åpen standard dataformat For å oppnå interoperabilitet mellom programvare er et internasjonalt standardisert dataformat et krav, hvor IFC, IFD og IDM kan være løsningen. Men utvikling og standardisering av datamodeller tar tid, og nå er det bare noen få programvareleverandører som bruker alle tre komponenter. De fleste programvareleverandører bruker sine egne dataformater, mer eller mindre støttende IFC. IFC For å koble kostnader og andre nødvendige data til ulike typer bygninger og områder, finnes det en funksjon i IFC-modellen, der ulike egenskaper (Property Sets) ligger under hvert enkelt objekt som for eksempel Ifc.Building eller Ifc.Space. Det finnes også funksjon som Ifc.Zone, og den kan gruppere og organisere flere rom i ulike soner med forskjellige formål. IFC er utviklet med Base Quantities og Common Properties som inneholder de universelle egenskapene forbundet med et objekt. Tankegangen er at hver enkel utvikler skaper sine egne property sets i IFC-modellen med egenskapene de har behov for. Bakgrunnen for dette er at det anses å være umulig for IFC-modellen holde seg med nye property sets under pågående kontinuerlig utvikling, dette til tross for at det gir et kommunikasjonsproblem når utviklere definerer sine propertysets sets på forskjellige måter. Et stort potensial i IFC-modellen bygger på geometri, og hvordan den kan brukes til å foreta validering og beregninger av ulike løsningsalternativ. Det samme gjelder for beregning av gulv vegg og vindu arealer. IFD Pga kommunikasjonsproblemet er det behov for et entydig klassifiseringssystem der objekter og propertysets er organisert i en struktur som enten kan brukes direkte eller for å tolke ulike egendefinerte propertysets. IFD benyttes for dette formålet, og er en forutsetning for å få interoperabilitet i byggebransjen. Implementering av IFD er under utvikling, nå finnes det et et utviklet IFD-Library som gjør det mulig å knytte en unik IFD GUID til hvert objekt, men det er ingen programvareleverandør som kunne implementere det fullt i sin løsning. I dagens IFD-Library finnes ikke mye ferdig stoff som berører LCC. Det kreves derfor mer innsats på implementering av LCC i IFD-Library. IDM Hver gang data skal leveres eller valideres må det være spesifisert hvilke opplysninger som skal være med i prosessen. For dette brukes IDM: Exchange Requirements (ER) bestemmer hvilke data 33

34 som skal brukes. For hver LCCA som skal utføres kreves ulike ER fordi det er ulike dataunderlag for beregning avhengig av hvor lang byggeprosessen har kommet. Tilsvarende ER spesifiserer hvilke data hentes ut fra et forvaltningssystem. En av utgangspunktene for bruk av en bygningsmodell for LCC- beregninger er at all nødvendig informasjon er tilgjengelig i bygningsmodellen. Derfor er det viktig å vise hvem som skal levere informasjonen og når under byggeprosessen BIM-manual For å få interoperabilitet og kunne koordinere informasjon samt prosesser er BIM-manual nyttig. Nå har flere bedrifter BIM-manualer i papirform, men det er svært sparsommelig med et digitalt system som kobler IFC, IFD, IDM og kan brukes direkte mot en bygningsmodell. Dette er spesielt viktig når BIM skal brukes til LCC-analyser dels fordi dataene for analyse kommer fra flere ulike aktører og databaser som for eksempel om kostnader, energi, CO2, men også fordi informasjonen i en LCC er brukbar senere i prosessen under forvaltning. For at tre åpne standarder IFC, IFD og IDM kunne fungere sammen, behøves det metode for å få dem koble til hverandre, og dette kan gjøres gjennom en BIM-manual. Manualen bygger på IFDmodellen der bygningsobjekter som for eksempel vegg eller dør er definert som ulike konsepter og er en del av en klassifiseringsstruktur. Under hver koncept ligger ulike attributter, krav og egenskaper, og de kan kobles på en IFD-tag (IFD-guid), hvilket gjør dem unike og gir dem evne å kommunisere med andre system. I BIM-manualen kan IDM-prosesser utføres og kobles til ulike metoder og funksjoner. IFD-koncepten er nødvendig for denne metoden. IFD kobles til IFCmodellen, og prosessen vet derfor hvilke data som skal brukes fra den bygningsmodellen som BIMmanual kjører mot. 4.3 Hvordan BIM kan kvalitetssikre data gjennom prosessen BIM fører til at flere beregninger og analyser utføres automatisk gjennom ulike beregningsprosesser. Det er derfor vesentlig at data som brukes i beregninger alltid valideres. For kvalitetssikring av LCC-data kan bl.a. følgende momenter kontrolleres: 1. Kontroll at alle deler av bygningen er koblet til en space. 2. Kontroll at alle spaces inngår i en sone. 3. Kontroll at alle objekter som trenges for beregninger finnes i modellen samt at de inneholder riktige propertyset og properties. 4. Kontroll at det finnes data under alle de properties som inngår. 34

35 5 Resultat 5.1 Forslag til en prinsipiell oppbygging av BIM-verktøy for LCC-beregninger Figuren nedenfor viser metode som kan brukes for å gjennomføre LCC beregninger. Denne metode eller BIM-manual definerer de metoder som skal benyttes til beregning og validering, data som skal inkluderes, og hvordan data skal presenteres. Define exchange requirements in form of IDM BIM in form of *.ifc file or object from common project database Geospatial and climate data from database or the same BIM-model Data from existing buildings Validation with help of IFD Mathematical models Statistical data Implementation of business logic layer Compare with reference values Data from manufacturers and suppliers Update BIM with calculated data Reports (If exist) Figur 12 En prinsipiell oppbygging av BIM-verktøyb for LCC-beregning Programvare som vil beregne LCC etter å ha tatt en *.ifc fil som input data i utgangspunkt kan bli utviklet på flere forskjellige måter som for eksempel en web-service som bruker SOAP-protokoll eller returnerer data i form av websider, eller klient - tjener applikasjon. De kan også være utviklet i form av rammeverket som vil støtte forskjellige former av analyse og vil kunne brukes ved videreutvikling av programvare. Det finnes mange ferdiglaget biblioteker skrevet på Java og.net som kan håndtere IFC og det finnes åpen API for å jobbe med IFD. For å kunne oppdatere IFC modell må programvare støtte IFC standart. 35

36 6 Konklusjon og anbefaling om videre arbeid Det er mange gode grunner til a bruke LCC-konseptet ved planlegging, bygging og forvaltning av boliger og andre byggverk. Et byggverk skal normalt kunne brukes i flere årtier før det rives. Spesielt innenfor næringsbygg-siden ser man dessverre flere eksempler pa at relativt nye forretningsbygg rives, da det er bedre og billigere å bygge nytt enn å ombygge de gamle. De gamle byggene innehar ofte for liten grad av fleksibilitet, tilpasningsdyktighet, og effektivitet til at de er lønnsomme å ombygge i forhold til brukernes/eiernes ønsker og behov. Et ferskt eksempel er foretningsbygget/hovedkontoret til Sparebank 1 Midt-Norge i Trondheim. Bygget var nytt i 1977, men allerede i 2005 startet banken utredningsarbeider med nytt hovedkontor. Resultatet ble riving av gammelt bygg, og bygging av nytt kontorbygg som ble ferdig til Bygget er planlagt å være et Signalbygg med en effektiv kapasitet pa 500 arbeidsplasser og en levetid større enn 100 år (NTNU, 2008). LCC-konseptet løser ikke alle utfordringer, men kan gi et vesentlig bidrag til å skape bedre byggverk med lavere levetidskostnader, lengre levetid og med en miljøvennlig bærekraftig profil. LCC-konseptet kan bidra til at beslutningstakerne kan gjøre bevisste valg ut fra beregninger. Forskningen fra 2002 viser at i de fleste bedriftene som utfører LCC-analyse har budsjettene en tendens til å være for optimistiske. I noen tilfeller er virkelige tall i LCC-budsjett dobbelt så store som i planlagte kalkyler (CIOB, 2002). Derfor er det viktig at LCC beregninger utføres med god nøyaktighet og detaljeringsgrad. Selv om forskningen viser manglende kompetanse i LCC-analyse mellom bedrifter i byggenæringen, livssyklus tenkning blir stadig mer vanlig. Dette kan sees ved bruk av Environmental Product Declarations (EPD) på produktnivå, LCC på prosjektnivå, og støtte for grønn sertifisering systemer på bransjenivå. Den norske statens sentrale rådgiver i bygge- og eiendomssaker, byggherre, eiendomsforvalter og eiendomsutvikler, Statsbygg krever at en LCCA skulle gjennomføres for alle offentlige byggeprosjekter, noe som tvinger kostnadsestimater å begynne å tenke om hele livssyklus. Det største problemet er at nå finnes det bare noen få programvarer for LCC beregninger som er tilgjengelige for alle. Det mest brukte dagens verktøyet for LCC-beregninger er LCCWeb, utviklet av Statsbygg. Men det er ikke veldig brukervennlig og forståelig, man trenger innsette data manuelt, prosessen er tidskrevende. Altså BIM for LCC-analyse kunne ha vært en god løsning. Men fortsatt finnes ikke koblingen mellom LCC og BIM. Bygningsmodell må opprettes separat både i BIM og LCC verktøy uten direkte informasjonsflyt mellom modellene. En mulig platform for å bygge bro mellom BIM og LCC er IFC. For at dette skal være mulig, må det skapes forbindelse mellom kunnskapdatabaser som inneholder data om bygningsdeler og kostnader, og de skal være basert på standard av åpen dataformat. Derfor er det krav til større 36

37 samarbeid mellom brukere og IT-utviklere. Her er en organisasjon som Statsbygg en stor fordel fordi de har stor kompetanse innen LCC og BIM i organisasjonen. Et annet viktig område som må utvikles for å bruke BIM for LCCA er å definere IDM, og dermed hvilke opplysninger som kreves for ulike LCCA under prosjekteringen. Det er viktig fordi det er mange ulike aktører som skal levere informasjon, og ansvar for levering bør avklares. Ellers finnes det en risiko for misforståelser og feilaktig eller manglende leveranser. Det er behov for opplæring i byggebransjen, særlig innen utforende virksomhet. I kommunal virksomhet ma kompetanse okes, særlig i sma kommuner, og kontraksformularer med byggeledelse/prosjekterende må oppdateres (inneholde krav om levering av LCC-analyse og alternativsvurderinger). I tillegg er det behov for et pilotprosjekt som vil få teste muligheter av utviklet verktøyet for å se om det fungerer. 37

38 Litteraturliste 5dInitiative, Initiative of the European construction industry for the development of new IT tools for design, realisation and operation of buildings and infrastructure. URL: Byggforvaltning. Begreper og definisjoner. SINTEF Byggforsk Kunnskapssystemer URL: Livssykluskostnader for byggverk. Beregningseksempler. SINTEF Byggforsk kunnskapssystemer URL: Intervaller for vedlikehold og utskifting av bygningsdeler. SINTEF Byggforsk Kunnskapssystemer. URL: Addison, M., "Use Friendly" Life-cycle Costing: The BLCC Procedure in an Easy-to- Use Spreasheet. URL: Bazjanac, V., THE IMPLEMENTATION OF INDUSTRY FOUNDATION CLASSES IN SIMULATION TOOLS FOR THE BUILDING INDUSTRY, Berkeley, CA: LBNL. URL: Bjørkhaug, L. Bell, H. Krigsvoll, G. Haagenrud, S.E. (2005) Providing Life Cycle Planning services on IFC/IFD/IFG platform-a practical example. International Conference on Durabilityof Building Materials and Components Lyon. s. 133 URL: Blom, Daniel, Kopplingen mellan Livscykelkostnader och Building Information Modelling URL: Building Smart, Building Smart, Information Delivery Manual - Guide to Components and Development Methods URL: CIOB Treasury Adjusts Discount Rate for Construction Costs and Benefits [ EB/ OL ]. URL: CRES & Kikira, M., LCC-DATA Common Evaluation Report. Davis Langdon, 2007a. Life cycle costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: a common methodology. 38

39 Davis Langdon, 2007b. Life cycle costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: Guidance on the use of the LCC Methodology and its application in public procurement. Direktoratet for forvaltning og IKT, URL: Direktoratet for forvaltning og IKT, verktøy for beregning av LCC-kostnader i tidlig fase av prosjektet. URL: Edvardsen, D. et al., Information Delivery Manual for Service Life Planning. Fuller, S. & Peterson, S., NIST Handbook 135: Life-cycle costing manual for the Federal Energy Management Program. Glaumann, M. et al., GUIDELINES FOR LCA CALCULATIONS IN EARLY DESIGN PHASES, ENSLIC - Energy Saving through Promotion of Life Cycle Assessment in Buildings. URL: Grant, R. & Ceton, G., OmniClass and IFD Library. URL: Grini, C. & Krigsvoll, G., LCC-DATA Classification system for facility management information, SINTEF. Holte Byggsafe, Bedre Bygg Billigare slutrapport. URL: IFD-Library, White Paper, URL: ISO, International Standard ISO Buildings and constructed assets - Service-life planning - Lifecycle costing. ISO, Building information modelling - Information delivery manual - Part 1: Methodology and format. Jones, S. & Lien, J., Towards Interoperable Building Product Content. Journal of Building Information Modeling. Khemlani, L., The IFC Building Model : AECBytes Feature. AECbytes. URL: Krigsvoll, G., Life-Cycle-Costs in the Planning Process. Constructing Energy Efficient Buildings taking runnit cost ino account. D13-5 National Evaluation Report URL: SINTEF-National_Evaluation_report.pdf LCCWeb, et webbasert verktøy utviklet av Statsbygg URL: 39

40 Liebich, T., buildingsmart technical resources. URL: MultiConsult, Multimap.no. URL: NIBS & bsa, National Building Information Modeling Standard, National Institute of Building Sciences. URL: Nordisk industrifond, LCC for byggverk Rapport fra kartleggingsprosjektet i de fem nordiske land. URL: Peuportier, B. et al., State of the art for use of LCA in building sector, ENSLIC - Energy Saving through Promotion of Life Cycle Assessment in Buildings. URL: Rist, T., A path to BIM-based LCA for whole-buildings URL: See, R., Concept Design BIM 2010, buildingsmart Alliance. URL: Teknisk Ukeblad, URL: Trusty, W., Integrating LCA into LEED Working Group A (Goal and Scope), USGBC. US DOE, Methodology and Procedures for Life Cycle Cost Analysis. URL: Wikforss, Ö., Björnson, H., Sundell, G., Sandesten, S., Von Line, R.B., Eckerberg, K., Ekholm, A., Tarandi, V., Jägbeck, A., Löwnertz, K. & Lundequist, J. (2003). Byggandets Informationsteknologi Så används och utvecklas IT i Byggandet. Uppsala: Facklitteratur Wix, J., Information Delivery Manual Guide to Components and Development Methods, Norway: buildingsmart. URL: 40

41 VEDLEGGSLISTE: Vedlegg 1 Prosjektstyring Vedlegg 2 Kapitalkostnader fra ISY Calcus Vedlegg 3 LCC - analyse utført ved hjelp av LCCWeb Vedlegg 4 Rapport - Årskostnad pr hovedpost 41

42 Vedlegg 1 Prosjektstyring

43