Erfaringsrapport Innmåling og modellgenerering BIM Prosjektinfo: Prosjektnavn: Prosjekteier: Kort beskrivelse av prosjektet: BIM FOU -Åna fengsel Statsbygg FOU Erfaringsrapport etter arbeidet med innmåling og modellgenerering BIM av byggene; Hovedbygning, Rødgata 2, Garasje Rødgata, Brannstasjon, samt Trafostasjon. Dokumentet: Dokumentnavn: BIM FOU -Åna fengsel Erfaringsrapport innmåling og modellgenerering BIM Ansvarlig: Øyvind Kjøllesdal -BIM Consult AS Dato: 05.11.2013 Bestiller av dokumentet: Diderik Haug, Statsbygg FOU Dokumentets gyldighet: Dokumentet omfatter erfaringen som ble gjort ifm. innmåling og modellgenerering av Åna fengsel 1
Revisjoner: Revisjonsnr: Dato: Beskrivelse: Utført av 2
Erfaringsrapport innmåling og modellgenerering av Åna fengsel Prosjektinfo:... 1 Dokumentet:... 1 Revisjoner:... 2 Dokumentets formål:... 4 Oppdraget:... 4 Situasjon:... 4 Grunnlagsdokumenter og informasjon i tilbudsinnbydelsen:... 7 Modellerte bygg:... 8 Innmålte og modellerte fagmodeller:... 8 Verktøy og filformat:... 8 Valg av metode:... 9 3D-laserscanning:... 9 1. Etablering av punktsky... 9 2. Opprydding og bearbeidelse av punktskyen... 10 3. Modellgenerering... 11 Analog innmåling og modellgenerering (Flexijet-metoden)... 11 Oppmåling og modellering av BIM ved bruk av Flexijet-metoden ble valgt fordi:... 13 Erfaringer med valg av metode i prosjektet:... 13 Andre erfaringer fra prosjektet:... 14 Leveransebeskrivelsen:... 14 Modellene:... 14 Informasjonsberikning:... 14 Tegninger:... 14 3
Dokumentets formål: Dokumentet beskriver erfaringene som ble gjort i forbindelse med innmåling og modellgenerering av Åna fengsel. Oppdraget: I forbindelse med behov for tegningsdokumentasjon for Åna fengsel ble det i april til juni 2013 gjennomført en full oppmåling av fem av byggene på Åna Fengsel, da eksisterende tegningsgrunnlag er mangelfullt. Modellene skal blant annet brukes til å høste tegningsdokumenter i forbindelse med forvaltningsplaner, og for etablering av evakueringsplaner. I tillegg til bygningsmessige konstruksjoner, ble brannvarslings- og redningsutstyr, samt overvåkings- og sikkerhetsutstyr innmålt og generert i den digitale modellen. Situasjon: Fengselets hovedbygning er fra begynnelsen av 1900-tallet med et areal på over 15 000 m2. 4
1 Fengselets hovedbygning består av seks fløyer. Fengselet har totalt plass til 219 innsatte og 195 av disse sitter i høysikkerhetsavdeling. 190 personer er ansatt ved fengselet. Under innmålingsarbeidet var det viktig at full drift av fengselet kunne opprettholdes, og den daglige driften måtte forstyrres minimalt. Av sikkerhetsmessige hensyn satte også Kriminalomsorgen som krav at de innsatte ikke måtte forlate sine celler og avdelinger i et større tidsvindu enn høyst nødvendig. Av disse årsaker var det ikke praktisk gjennomførbart med rydding og klargjøring av rom og arealer på forhånd. 5
6
2 Over ses eksempler på arealer uegnet for tradisjonell laserskanning. Grunnlagsdokumenter og informasjon i tilbudsinnbydelsen: Grunnlagsdokumentene for arbeidet var svært mangelfulle, og bestod av skannede håndtegnede snitt og fasader datert 1984, samt plantegninger datert 1992. Tegningssettene var ikke komplette. 3Eksempel på grunnlagsdokument Tilbudsinnbydelsen ga i liten grad god nok informasjon om den faktiske situasjonen på fengselet, antall rom osv, og det kom i liten grad frem hvordan oppdraget skulle gjennomføres samtidig som fengselet skulle ha full drift. I den praktiske gjennomføringen av prosjektet måtte den utførende i oppdraget vente på at innsatte ble låst inn og ut av hvert eneste rom, før utførende fra oss kunne låses inn. 7
Andre forhold som omfanget av diverse inventar og utstyr i rommene som skulle måles inn, kom også dårlig frem i tilbudsinnbydelsen. Prising av oppdraget ble gjort på bakgrunn av oppgitte arealer i tilbudsinnbydelsen. Vår erfaring var at arbeidsprosessen viste seg å gå greit, siden vi benyttet analog innmåling (Flexijetmetoden), men innmåling vha. tradisjonell laserskanning ville nok vanskelig latt seg gjøre. Vi skulle likevel ønske at tilbudsinnbydelsen i mye større grad hadde beskrevet de faktiske forholdene på fengselet, og at man muligens i forbindelse med tilbudsinnbydelsen burde overveid å avholde en forhåndskonferanse eller befaring med kriminalomsorgen og driftspersonalet på fengselet. Modellerte bygg: Følgende bygg ble modellert, og avvik mellom arealer oppgitt i tilbudsinnbydelsen og faktisk innmålt areal fremkommer i tabellen under. Den totale prisen på gjennomføringen av prosjektet ble justert iht. dette. Bygg Areal fra forespørsel: Målt BTA i Solibri: 8561 Hovedbygning 13,114 m2 15 109 m2 8543 Rødgata 2 303 m2 325 m2 14164 Garasje Rødgata 30 m2 32 m2 8567 Brannstasjon 63 m2 74 m2 8582 Trafostasjon 27 m2 13 m2 Sum: 13 537 m2 15 553 m2 Innmålte og modellerte fagmodeller: Det ble etablert separate modeller for følgende fagdisipliner. Fagdisiplin: Arkitektmodell Brannutstyr Sikkerhetsutstyr Innhold: Geometriske objekter, av bygningsmessige deler (tak, vegger, søyler, bjelker, dekker, dører, vinduer mv.) Varslere, meldere og slukkeutstyr Kamera- og overvåkningsutstyr I tillegg ble det generert terrengmodell ut fra UTM-underlag. Verktøy og filformat: I prosjektet ble følgende programvare og filformater benyttet: Programvare (versjon): Proprietær-format: Utveksling: Innmåling Flexijet (Ad-on til ArchiCAD.pln.pln +.pla +.ifc 8
Modellgenerering bygg + utstyr Modellgenerering terreng 16) ArchiCAD 16.pln.pln +.pla +.ifc ArchiTerra (Ad-on til ArchiCAD 16).pln.pln +.pla +.ifc Leveransene ble strukturert etter følgende prinsipp der arbeidsfiler ble hotlinket inn i georefererte modellfiler: Valg av metode: For innmåling og opptegning av eksisterende bygninger og konstruksjoner er det i dag i hovedsak benyttet to ulike metoder. Etablering av modell basert på punktsky fra automatisk 3D-laserskanner, og manuell laserinnmåling og direkte modellgenerering (Flexijetmetoden). I dette oppdraget ble Flexijetmetoden valgt. De to ulike metodene er nærmere beskrevet nedenfor. 3D-laserscanning: Ved bruk av 3d-laserskannermetoden gjennomføres innmåling og modellgenerering i tre trinn: 1. Etablering av punktsky Ved bruk av denne metoden setter man opp en automatisk 3D-laserscanner på som oftest 2-3 oppstillinger i et rom, og ved hjelp av laseren skytes det inn millioner av punkter som et øyeblikksbilde av situasjonen sett fra hver enkelt oppstilling. Slik får en samlet en punktsky, (en 9
digital avstøpning av det laserskanneren ser). Prosessen gjentas så i rom for rom, og hver og en av disse lokale punktskyene settes så sammen til en samlet punktsky som omfatter hele det innmålte området. 4 Eksempel på 3d-scanner 2. Opprydding og bearbeidelse av punktskyen En tradisjonell laserskanner har en ekstremt stor oppløsning og nøyaktighet, og samler inn all tilgjengelig geometri som den «ser» fra hver enkelt oppstilling. Dette kan være ønskelig i enkelte tilfeller, men ofte har en behov for å utelate geometri som løst inventar, diverse rot, personer som befant seg i nærheten ved skanningen osv. 5 Eksempel på punktsky Videre har en punktsky etablert av en automatisk laserskanner en ekstremt høy datamengde, noe som gjør den tung å håndtere, selv på spesielt kraftige datamaskiner. Arbeidet med opprydding og «slanking» av punktskyene er tidkrevende og utføres som regel ikke i der skanningen har blitt gjennomført. En har derfor ikke de alltid de rette forutsetninger til å gjøre de rette valgene i oppryddingsarbeidet, og det oppstår en risiko for feilkilder i materialet. 10
3. Modellgenerering Siste ledd i prosessen er modelleringen av selve BIM (modellen). Dette gjøres som tradisjonell oppbygging av en digital 3D-modell, men med bakgrunn i den bearbeidede punktskyen. Ulempen med dette er at modelleringsarbeidet som oftest blir gjennomført av personer som ikke har sett grunnlaget for punktskyen i virkeligheten og at det derfor igjen oppstår muligheter for feiltolkninger og sådan feil i modellen. En har heller ikke grunnlag for å informasjonsberike modellen ytterligere som ved for eksempel ved å legge til materiale og funksjon på de ulike objektene. Analog innmåling og modellgenerering (Flexijet-metoden) I oppdraget ble systemet Flexijet med ArchiCad benyttet. Dette består av en laser avstandsmåler (Leica Disto), montert på et stativ med en tilt- og svivelenhet, samt en plug-in for modelleringsprogrammet ArchiCAD. 61 Innmåling og modellgenerering vha. Flexijet. Metoden innebærer at en velger ut punkter i rommet som en ønsker å bruke for å generere modellen (punkter på vegg, gulv, himling, dører, vinduer, og andre installasjoner og utstyr), som en så skyter inn med laser, og videre benytter som grunnlag for plassering av objekter i den digitale modellen. Etableringen av BIM (modellen) skjer på plassen, samtidig som en etablerer den analoge punktskyen, og en har de beste forutsetninger for å velge de riktige innskytingspunktene, samt til å informasjonsberike objekter i modellen ytterligere (for eksempel materiale, typer, funksjon osv.) 11
7 Illustrasjonene over viser prosessen med innmåling og modellgenerering. 12
8 "Punktsky" av manuelt innmålte punkter. Oppmåling og modellering av BIM ved bruk av Flexijet-metoden ble valgt fordi: Mulige feilkilder kunne minimeres da innmåling og generering av modell skjer i en enkelt prosess. Siden den som modellerer opp modellen, hele tiden er på plassen, har en de beste forutsetninger for å strukturere og informasjonsberike modellen iht. prosjektets gjeldende krav og behov. Objekter i modellen (vegger, dekker, dører, vinduer, himlinger mv.) ble informasjonsberiket med typebetegnelse og funksjon. I tillegg ble brannvarslings- og slukkeutstyr, samt overvåknings- og sikkerhetsutstyr målt inn og modellert. Kontra tradisjonell laserskanning fikk en ved bruk av denne metoden mulighet til å tilpasse antall innmålingspunkter til ulike behov for detaljering i ulike områder av bygget eller ulike bygningsdeler. En kan kunne også utelate irrelevant informasjon som løst inventar, samt annet utstyr en ikke ønsket med i modellen. En var ikke avhengig av å tømme/rydde rom for innmåling, og innmåling av rom og arealer kunne også utføres med personer til stede. Erfaringer med valg av metode i prosjektet: Vi vurderer det nærmest som en umulig prosess om en skulle benytte tradisjonell laserskanning i prosjektet. Vår erfaring var at så store områder i fengselet var fulle av utstyr og løst inventar, at det ville vært umulig å få samlet inn et godt nok grunnlag for modellgenerering på bakgrunn av tradisjonell laserskinning uten å måtte beregne to til tre uker på rydding og midlertidig flytting av inventar og utstyr. I tillegg til å være kostnadsdrivende i seg selv, ville det i høy grad påvirket de daglige aktivitetene til de innsatte. Erfaringene i etterkant av prosjektet var at metoden fungerte svært godt. Risikotiden for utlåsing/flytting av innsatte ble minimert, og den daglige driften av fengselet ble i liten grad påvirket. 13
Andre erfaringer fra prosjektet: Leveransebeskrivelsen: I tilknytning til selve modellfilene ble det levert en leveransebeskrivelse for prosjektet. Her inngikk: Beskrivelse av hovedpunkter i arbeidsprosessene. Valg og forutsetninger som var gjort underveis i arbeidet. Opplysninger om kartgrunnlag og georeferering av de ulike modellfilene. Struktur på og oppbygging og sammenkobling av de ulike leveransefilene. Tilbakemeldingen på denne var at den var god, og helt avgjørende for å kunne jobbe effektivt med filene i etterkant. Modellene: Det ble levert både IFC-filer av alle byggene, samt proprietære filformater ArchiCAD PLN og PLA. Disse har blitt kvalitetskontrollert av oppdragsgiver, og tilbakemeldingene er at de er ryddige og riktige, og strukturen gjør de godt egnet både for videre informasjonsberikning og informasjonsuttrekk (tegninger, mengder mv.). Informasjonsberikning: I etterkant av leveransen har oppdragsgiver jobbet videre med å informasjonsberike modellene videre. Dette har i første omgang gått ut på å legge til beskrivelse og romnummer på romobjektene. Tilbakemeldingene er at modellene har vært godt egnet for dette. Tegninger: De proprietære modellfilene har også i etterkant av leveransen blitt benyttet til å generere tegninger. Under dette arbeidet har det kommet frem et ønske om at det vil være hensiktsmessig at en i andre fremtidige prosjekter av denne typen, klargjør den proprietære filen for tegningsuttrekk. Det vil si at en klargjør hensiktsmessige Viewsets (lagskombinasjoner), samt setter opp en standard layout med Statsbyggs tittelfelt. 14