themaBIM++, software of strategie?620098themaBIM++, softwareof strategie?De computer is voor de ingenieur al weer enkele decennia h?t hulpmiddel. Aanvankelijk ging het omkleine zelfgeprogrammeerde programma's of het rekenen met spreadsheets. Later deden steedsmeer softwarepakketten hun intrede. Met de opkomst van CAD verdween de tekentafel en verschoofook het tekenwerk naar de computer. Ongeveer twintig jaar geleden deed Building InformationModeling (BIM) zijn intrede. Langzaam begint de bouwindustrie meer interesse te krijgen in dezetechnologie. In dit artikel wordt besproken hoe Arup met deze technologie omgaat en waarom hetnodig is software in een strategie toe te passen.BIM++, software of strategie? 62009 91 Architectonische impressie van het Oostenrijkse paviljoenvoor de Expo 2010 door SPAN i.s.m. Arkan Zeytinoglu2 Een goed voorbeeld van ontwerpgereedschap voor de vroe-ge fase van een gebouw is de zogenaamde Tall BuildingSimulation tool die Arup met Aedas, Hilson Moran en DavisLangdon heeft ontwikkeldCentraal bij de strategie staat de gedachte dat elk project uniekis en een unieke aanpak vergt. Veel van de projecten bij Arupworden gekenmerkt door een complexiteit. Deze complexiteitis echter veelvormig: soms betreft het de geometrie, dan weerde informatiedichtheid, soms het ontwerpproces enz. De soft-warestrategie moet hierop worden aangepast. Bovendienontwikkelt technologie zich razendsnel. Daarom wordt gepro-beerd voor elk project een strategie te ontwikkelen, voortbor-durend op (internationale) ervaring en nieuwe technologie?n.Van boutje tot regioDe BIM++-strategie betreft de kleinste schaal tot aan de grootsteschaal. Op niveau van een regio of stad bij gebiedsontwikkelingen stedenbouw, op het niveau van een gebouw 1) of onderdelenvan het gebouw zoals de constructie. Tot uiteindelijk hetontwerp van de onderdelen van de constructie, installatie enz.Het gaat ook om alle fases: vanaf het eerste initiatief bij eenopdrachtgever, tot aan sloop en hergebruik.1ir. Jeroen CoendersArup/TU Delft, fac. CiTG2Building Information Modeling en BIM++BIM en 3D werden door Arup al in een zeer vroege fase in deontwikkeling opgepakt. Aanvankelijk werd BIM nog vooralgezien als een softwaretechnologie voor 3D-tekenen op basisvan object-ori?ntatie. Intussen is er meer technologie aan BIMtoegevoegd, zoals clash detection, 4D (planning) en 5D(kosten). Overigens niet altijd in dezelfde software.De software is ondertussen ook verder ontwikkeld. Het blijft inde ogen van Arup echter nog steeds experimentele technologie,die tekortschiet ten opzichte van de oorspronkelijke BIM-belofte. Toch gelooft Arup voor de toekomst sterk in een 3Dcomputerondersteund ontwerpproces. Daarom wordt continuaan de zogenoemde `BIM++-strategie' ontwikkeld. Dit betekentzoiets als: BIM plus andere technologie, integraal toegepastvanuit een centrale strategie. Verschillende technologie?n ensoftwarepakketten worden, samen met een gedeelte manage-ment, samengevoegd tot ??n totaal, dat het ontwerp-, uitvoe-rings- en beheerproces ondersteunt. Arup heeft alle gangbareBIM softwarepakketten in huis en gebruikt de software die hetmeeste aansluit bij de strategie.1) In dit artikel gaat het niet over een specifiek projecttype. Indien sprake is van eengebouw, moet hier ook brug, constructie of in zijn algemeenheid project wordengelezen.themaBIM++, software of strategie?6200910De BIM++-strategie richt zich vooral op het vervangen vandatgene wat k?n worden vervangen. Maar de overige zakenblijven vooral intact. Je hoort vaak dat het mogelijk is tijdenshet ontwerpproces continu veranderingen aan te brengen inhet computermodel. Softwaretechnisch is dit helemaal waar envaak zelfs erg eenvoudig. Echter, een simpele geometrischewijziging betekent vaak vele technische implicaties voor deconstructieve werking, de berekeningen, de prestatieberekenin-gen van andere disciplines enz. Het verkrijgen van eencompleet nieuw beeld van de gevolgen van een dergelijke wijzi-ging kost vaak veel tijd. Een wijziging is dus veel complexerdan enkel en alleen de geometrie. Continu wijzigen zoukunnen leiden tot een chaotisch proces waarin de totaalpresta-tie van het ontwerp in het geding kan komen.Het is daarom raadzaam de verwachtingen bij een BIM++-proces realistisch te houden. Het traditionele proces kan bestworden verrijkt met computerondersteuning, maar daar waardit gebeurt moet expliciet worden gesproken over het proces,verantwoordelijkheden, beslissingen, gevolgen, tijds- en koste-nimplicaties enz.De vroegste faseEen goed voorbeeld van ontwerpgereedschap voor de vroegefase van een gebouw is de zogenoemde Tall Building Simula-tion tool, dat vanuit Amsterdam is ontwikkeld samen met deLondense architecten Aedas, installatieadviseur Hilson Moranen kostendeskundige Davis Langdon. Dit gereedschap kan inde initiatieffase van een gebouw een inschatting maken van deimpact van beslissingen op zogenoemde key performancedrivers, zoals kosten, toekomstig energiegebruik en duurzaam-heid, om zo tot beter ge?nformeerde beslissingen te komen.Geometrische complexiteitVeel BIM-software biedt helaas niet de mogelijkheden om metde geometrische complexiteit van de hedendaagse architectuurom te gaan. Om een complexe geometrie te kunnen modellerenen analyseren past Arup ook softwarepakketten afkomstig uitandere industrie?n toe, zoals de vliegtuig-, maritieme of auto-mobielindustrie. Ook het zelf ontwikkelen van software hoorttot de mogelijkheden.Een voorbeeld hiervan is het ontwerp van het Oostenrijkse pavil-joen voor de Expo 2010 in Shanghai (fig. 1, 3). Om de complexegeometrie te kunnen beschrijven hadden de Oostenrijkse archi-tecten (SPAN, Matias del Campo i.s.m. Arkan Zeytinoglu) voorhet ontwerp gebruikgemaakt van software afkomstig uit de film-industrie. Om tijdens het ontwerpproces verschillende opties tekunnen analyseren heeft Arup ten behoeve van het constructieveontwerp een parametrisch en associatief model gemaakt.Een veranderd procesVaak wordt beweerd dat BIM zal leiden tot een totaal anderontwerpproces. Volgens Arup klopt dit slechts gedeeltelijk.Het is zeker waar dat werknemers een andere vooropleidingmoeten hebben, dat er andere hulpmiddelen worden gebruikten dat een andere bedrijfsomgeving gewenst is. Maar daar-naast blijft het belangrijk dat de ingenieur zijn of haarverstand gebruikt. Een goed ontwerpproces tussen opdracht-gever, architect, verschillende adviseurs en aannemer bevatvele elementen die niet eenvoudig door een computertechno-logie kunnen worden vervangen en kwaliteit cre?ren in hetontwerpproces.3a3c3e3g3b3d3f3hBIM++, software of strategie? 62009 113 Serie afbeeldingen die de`construction sequence'weergeven zoals door Arup bedacht ten tijde vande competitie voor het Oostenrijkse paviljoenvoor de Expo 20104 Gerenderde weergave van een MassMotionsimulatie5 MassMotion simulatiesteuning. De kostenadviseur en/of projectmanager moet dannatuurlijk wel in staat zijn te werken op basis van computermo-dellen en databases voor kosten. En hij moet op basis van degeproduceerde gegevens een inschatting kunnen maken van dehoeveelheden en kosten. Immers, een model bevat slechts eendeel van de werkelijkheid en het overige deel moet wordengeschat. Ook hier is het voordeel eenvoudig te zien. Beslissin-gen kunnen worden genomen met meer inzicht in de gevolgen.Ten behoeve van facilitymanagement is de opkomst van deintegratie met zogenoemde virtual asset management toolsbelangrijk. Hierbij kan het model na het ontwerp wordenhergebruikt om het gebouw en alle relevante gegevens, zoalsleveranciersinformatie, te beheersen.Multi-disciplinary performance simulationBij het ontwerpen van een gebouw worden de presentatiescontinu berekend om deze te verbeteren. Dit geldt voor zowelde constructie als voor installaties, lichtontwerp enz. ArupDaarmee is de ontwerpcompetitie gewonnen, omdat sterkvisueel kon worden aangetoond dat een dergelijk ingewikkeldarchitectonisch ontwerp kon worden gebouwd met een betrek-kelijk eenvoudige constructie, beperkt materiaalgebruik en eenrelatief eenvoudige uitvoering. De genoemde parametrische enassociatieve software is geen BIM-software, maar wordt bij Arupwel samen met BIM-software in de BIM++-strategie gebruikt tenbehoeve van het ontwerp van complexe constructies.Het ontwerp kon bovendien met een overtuigende visualisatieworden toegelicht wat grote voordelen met zich mee bracht.Bouwsimulatie en clash detectionEen van de centrale technologie?n in BIM en BIM++om geco-ordineerde modellen te maken tussen verschillende partijen endisciplines, is de zogenoemde clash detection. Bij deze techno-logie worden knelpunten (clashes) tussen de geometrie?n vanverschillende modellen opgespoord om fouten op de bouw tevoorkomen. Het bekende voorbeeld is een installatiesparing ineen constructieve balk. Bij bouwsimulatie wordt de bouw virtu-eel `nagespeeld', in combinatie met de vierde dimensie ? tijd,oftewel de bouwplanning ? en tijdelijke constructies en eventu-eel zelfs logistische bewegingen zoals kranen.Deze technologie vormt een groot voordeel. Schattingen overhet financi?le voordeel op de bouwsom lopen sterk uiteen,maar het vooraf oplossen van knelpunten in het ontwerp isaltijd veel effici?nter en van hogere kwaliteit dan ad hoc oplos-singen tijdens de bouw.Ondersteuning van project- en facilitymanagementEen ander interessant gebied voor het toepassen van BIM++isde ondersteuning van project- en facilitymanagement. Tenbehoeve van projectmanagement kan naast bovengenoemdebouwsimulatie ook het ontwerpproces worden ondersteundmet continue inschattingen van hoeveelheden, kosten en impli-caties op de bouwplanning ten behoeve van beslissingsonder-45BIM++, software of strategie?62009126 en 7 3D BIM-model van een deel van het nieuwe station in Arnhemheeft Total Design hoog in het vaandel staan en multi-discipli-naire performanceberekeningen zijn een integraal onderdeelvan de BIM++-strategie.De simulaties lopen uiteen van eenvoudige constructieve 2Deindige-elementenmodellen tot geavanceerde 3D-modellen.Voorbeelden zijn fysisch en geometrisch niet-lineaire construc-tiemodellen, maar ook: warmte- en koellastberekeningen,daglicht- en bezonningsberekeningen, lichtberekeningen voorelektrisch licht, computational fluid dynamics (CFD).Om het ontwerpproces effectief te kunnen laten verlopen,moeten data tussen de verschillende modellen eenvoudigkunnen worden uitgewisseld. Arup onderzoekt en ontwikkeltdaarom continu nieuwe zogenoemde interfaces tussen dezesoftwarepakketten, zodat de modellen eenvoudig en met zomin mogelijk invoerproblemen kunnen worden gemaakt enge?valueerd. Zo is de vestiging in Amsterdam betrokken bijde ontwikkeling van DesignLink, een softwaretechnologieoorspronkelijk ontwikkeld in Australi?, die data-uitwisselingen het zelf bouwen van softwaretools eenvoudiger maakt.thema6Koppeling tussen tekenen en rekenenMet een aantal softwarepakketten kan automatisch een driedi-mensionaal constructief rekenmodel uit het 3D BIM-modelworden gegenereerd. Dit lijkt nuttige technologie, maar voor deontwerpfase ontmoedigt Arup het gebruik ervan. Het isbelangrijk dat ingenieurs zich realiseren dat een rekenmodeleen model is van de werkelijkheid, met het doel de werkelijk-heid nauwkeurig te beschrijven. Maar het hoeft niet per se tegebeuren door een zo ingewikkeld mogelijk model. Het isbelangrijk het constructieve gedrag te doorgronden en tebeheersen ten behoeve van ontwerpkeuzes. Hiervoor zijn vaakverschillende modellen nodig met verschillende gradaties vancomplexiteit, die een totaalbeeld moeten geven.Dit betekent niet dat er bij Arup geen (3D) rekensoftwarewordt gebruikt in het ontwerpproces, in tegendeel zelfs. Dejuiste modellering moet worden gebruikt voor het juiste doel.Dat vergt menselijke keuzes.Arup komt te vaak in de prakijk ontwerpen tegen waarbij degeometrie klakkeloos in een rekenmodel is overgenomen, maarwaarbij geen kritische vragen over de werking van de construc-tie (constructieve concept) zijn gesteld. Arup probeert dit bijhaar eigen ontwerp te voorkomen door eerst een conceptontwerp te maken, ondersteund met modellen in plaats van hetmodel leidend te laten zijn. Technologie en ervaring gaan danhand in hand.ContextEen strategie zoals BIM++vereist naast kennis en ervaring metde technologie ook de juiste cultuur, opleiding, ervaring,backup en infrastructuur.BIM++, software of strategie? 62009 13mensen in de publieke ruimte kan worden gesimuleerd opbasis van een `agent' die het gedrag van een individu simuleert.Hiermee kan worden geanalyseerd wat het gedrag van groepenonder bepaalde omstandigheden is; bijvoorbeeld waar mensenheen vluchten in het geval van brand of welke roltrappentijdens het spitsuur overbelast zijn in een station.Een ander voorbeeld is zogenoemde Bridge Information Mode-ling (BrIM). Voor dit proces bestaat nog geen ge?ntegreerdpakket waarbij alle multidisciplinaire informatie voor een brugcentraal en integraal beschikbaar is en kan worden gebruikttijdens het ontwerp. Arup is betrokken bij de ontwikkeling vanprototype software om deze omissie in te vullen.Een andere interessante technologie zijn automatische algorit-mes om constructies te optimaliseren. Ook al moet er niet tesnel te hoog van de toren worden geblazen over de toepasbaar-heid van deze algoritmes ? de uitkomsten zijn immers sterkafhankelijk van waarop wordt geoptimaliseerd. Toch is dezetechnologie noemenswaardig, omdat hiermee vooral bijcomplexe staalconstructies grote winsten in de toegepastehoeveelheid staal kunnen worden gehaald.De zin en onzin van de computerZoals gezegd gelooft Arup sterk in computerondersteuning bijhet ontwerp- en uitvoeringsproces, en voor de toekomst ook decomplete levensduur van een gebouw of constructie. De tebehalen voordelen zijn enorm en kwaliteit en effici?ntie kunnenin de toekomst nog enorm worden verbeterd door middel vanstrategie?n zoals BIM++. Echter, het belangrijkste is dat de inge-nieur zijn of haar verstand blijft gebruiken. Bij het modelleren,maar ook bij het inrichten van het ontwerpproces. Computersdoen nog steeds alleen dat wat we ze vragen, en niet meer.Cultuur en opleiding zijn belangrijk omdat de werkwijze vaakgepaard gaat met complexe projecten, en omdat een hoger oplei-dingsniveau nodig is. Maar flexibiliteit in het uitproberen vannieuwe processen en technologie?n is ook nodig. Hierbij is hetbelangrijk terug te kunnen vallen op een solide basis van kennisen ervaring met complexe projecten. De cultuur van Arup stimu-leert mensen contact te hebben met specialisten over de helewereld, die expertise hebben in de meest uiteenlopende gebieden.Backup is erg belangrijk bij experimentele componenten in eenstrategie. Zowel in technologie als in proces moeten altijdbackup-opties aanwezig zijn, mocht in een project toch eenprobleem ontstaan. De vestiging in Amsterdam kan hierbijaltijd terugvallen op een team van softwareontwikkelaars diezelf zowel bestaande software kunnen aanpassen als compleetnieuwe software kunnen ontwikkelen. Een voorbeeld hiervanheeft zich recent voorgedaan tijdens het ontwerpproces van eengebouw met schuine kolommen. De gekozen BIM-applicatie,Revit, had destijds nog niet de mogelijkheden deze eenvoudigte modelleren. Arup Amsterdam heeft toen zelf een software-link ontwikkeld om de kolommen vanuit de rekensoftware,GSA, met ??n druk op de knop in Revit te importeren.Er is tot slot een adequate infrastructuur nodig, zoals docu-mentmanagementsystemen en kwaliteitsmanagementsystemen.Ook moet het mogelijk zijn professionele softwaretools teontwikkelen.Nieuwe technologieArup ontwikkelt en experimenteert met nieuwe technologieom meer informatie te krijgen tijdens het ontwerpproces oftijdens de levensduur om het project beter te kunnen beheren.Een voorbeeld hiervan is MassMotion (fig. 4 en 5). Dit is zoge-noemde crowd simulation software, waarmee het gedrag van7