objekt-orienterte produktmodeller i byggenæringen

objekt-orienterte produktmodeller i byggenæringen

hovedoppgave for eirik kalstveit 1997

Objekt-orienterte Produktmodeller i Byggenæringen

Av Eirik Kalstveit



Oppgaveteksten

• Innledning– Digital Produktmodellering

• Utvikling av konseptuell modell

Forstå produktetForstå produktetForstå produktutviklings-prosessenForstå produktutviklings-prosessenForstå produksjonsprosessenForstå produksjonsprosessen



Oppgaveteksten

• Innledning– Digital Produktmodellering

• Implementering i et datamaskinverktøy

Omsette konseptuell modell til et ”kjørbart” program i en datamaskin

Velge et høvelig verktøy



Oppgaveteksten

• Innledning– Internasjonale prosjekter

ISO/STEP(International Standardization Organisation)

POSC/CAESAR(Petrotechnical Open Software Corporation)

Standard for the Exchange of Product Model Data, ISO 10303

Felles informasjonsmodeller

for petroleumsindustrien



Oppgavebesvarelsen

• Tilgjengelig på internett etter 15. desember– http://www.selvaag.no/diplom97.htm

• Inneholder– Presentasjon av litteratur/web-studium– Modell av enebolig– Produkt/prosess-modell (eventuelt)



Informasjonsutveksling

System ASystem A System BSystem B

NURBS

Circle

Polyline

Neutralformat

Overføring av data er en tilnærming

Ulike konsepter fører til uønskede avvik

System A og B er bygget på forskjellig logikk, noe som gjør at dataoverføringen er lik, men logikken som tolker dataene avviker



Hva er et produkt

• Fysisk eller abstrakt objekt, med en kompleksitet som gjør det nødvendig med en eksakt definisjon, planlegging og koordinasjon for å realisere objektet

• Typisk produkt: Bygninger, skip, biler, industrianlegg

• Kan være enestående (Oljeplattform), eller masseprodusert (PC’er)



Hva er en modell?

• Et diagram er ikke en modell, men en representasjon av modellen.

• En modell kan brukes av en ”modellmaskin” (F eks en PC)

• En modell forenkler virkeligheten for å få frem ”kjernen” i det som skal produseres.

”A model is a structure that a systemcan use to simulate or anticipate thebehavior of something else” -Marvin Minsky

”A model is a structure that a systemcan use to simulate or anticipate thebehavior of something else” -Marvin Minsky



Ventil PCV0321

Utstyrs data-ark

3D DAK

Eksempel: Ventil PCV0321

Hentet fra POSC/CAESAR prosjektet

Eksempel på gjenbruk (flerbruk) av data.



Hvorfor produktmodell?

• Automatisere boligbygging– Fokus flyttes til kunnskapstilegning– Utveksling og deling av informasjon blir en

viktig del av prosessen.



Hvorfor produktmodell?

• Effektiv bruk av IT forutsetter omorganisering av arbeidsprosesser– Kommunisere på nye måter– Informasjon blir delt mellom aktører– Standardiseringer av konsepter for å unngå

feiltolkinger og kommunikasjonssvikt i byggeprosessen.



Hensikt med en produktmodell

• Kommunikasjon mellom involverte parter. (Gjensidig forståelse og idéutveksling?)

• Informasjon utveksles og deles

• Redusere kompleksiteten til et produkt.

”Everything should be made as simpleas possible, but not simpler”

-Einstein

”Everything should be made as simpleas possible, but not simpler”

-Einstein



”Livshjulet” for et produktGjennom konseptuelt design blir hovedtrekk

diskutert, og prinsipielle avgjørelser tatt.

Her betraktes produktet som en enhet, de ulike valgte

løsninger gir erfaringer og kunnskap

Her blir produktet realisert, fra bunn til topp (bottom-up) fra detaljert

til overordnet nivå

Detaljert design baseres på produktdefinisjonen, og

innebærer spesifiseringer av løsninger.

Midtsirkelen og kanalene i figuren

representerer produktmodellen og innfører en ny måte å

organisere byggeprosessen på, der

det ikke lenger er en bestemt rekkefølge på

når ”ting” skjer



Objekt-orientert tilnærming

• ”Naturlig” å dele inn ”verden” i objekter

• Fokus på dataoppbygging (struktur) for funksjon

• ”Sømløs” utviklingsprosess

• Utviklingsprosessen er iterativ (prøv og feil)

•Objekter har visse egenskaper og virkemåter•”Samarbeider” med andre objekter.•Kommuniserer med andre objekter

•Objekter har visse egenskaper og virkemåter•”Samarbeider” med andre objekter.•Kommuniserer med andre objekter

•Stabil base for utviklingsprosessen•Objekter er beskyttet mot uønskede forandringer

•Stabil base for utviklingsprosessen•Objekter er beskyttet mot uønskede forandringer

•Definerer problemorienterte objekter tidlig•Utvider disse objektene gjennom prosessen•Sømløs siden notasjonen er lik hele tiden

•Definerer problemorienterte objekter tidlig•Utvider disse objektene gjennom prosessen•Sømløs siden notasjonen er lik hele tiden•Hver iterasjon klargjør egenskaper i stedetfor å modifisere arbeid som allerede er gjort

•Hver iterasjon klargjør egenskaper i stedetfor å modifisere arbeid som allerede er gjort



Nordre Nes Enebolig nr 7

Konseptuell beskrivelse med notasjon etter Rumbaugh’s Object Modeling

Technique



Hva er en enebolig?

En plass å oppholde segVegger, vinduer,

dører og pipeetc etc

Tegninger

Mye arbeid!!!???

Kostnader



Hvordan modellere en enebolig

KOSTNADSOVERSLAG



Hovedfaser i modellen

DESIGN(Beskrivelse)

REALISERING(Slik det blir gjort)

GENERISK

SPESIFIKK

FOREKOMST

En KATEGORI av konstruksjoner, f. eks boliger

En TYPE av konstruksjoner, f. eks enebolig type Nordre Nes

En spesiell FOREKOMST av typen, f. eks Nordre Nes hus nr 7

ER

FA

RIN

GK

UN

NS

KA

P

På generisk nivå finnes ”generell” kunnskap, det kan være prinsipper, metoder og teorier...

Realiseringen gir erfaringertilbake til generisk nivå

Design er en prosess som tilfører kunnskap fra et overordnet nivå,

ned til en spesifikk forekomst



Design vs Realisering

• Design-nivå beskriver løsninger

• Mest arbeid på realiseringsnivå– Komponentbiblioteket– Standard løsninger– Varekataloger (Fra leverandører)



(Fra A Ekholm: ”A conceptual framework for classification of construction work”)

Skisse Plan Detalj

Økende detaljomfang

• Objekter må være i stand til å ta vare på økende detaljomfang etter hvert som designfasen skrider frem.



(Fra A Ekholm: ”A conceptual framework for classification of construction work”)

Klassifisering av objekter

• Objekter må kunne ha varierende funksjons- og komponent-egenskaper.

Objekter med en bestemt egenskap kan hentes fra en database, etter klassifisering

Slik kan tradisjonelle bygningsklasser, men også f eks lyd-isolasjon og brann-motstand, organiseres



”Ting” kan være både objekt og relasjon

Forbindelse er et objekt som realiseres ved en standard løsning, men erogså en relasjon mellomVegg1 og Vegg2



”Ting” kan være både objekt og relasjon

TV-stue

Et rom er en relasjon mellom gulv, vegg og tak samtidig som det er et eget objekt med plassering og betegnelse



Kommentar/beskrivelse av objekt

• Alle objekter bør referere til (eie) en kommentar som beskriver formål, funksjon og evt andre spesifikke ting.

• Kommentar er et eget objekt.

• Nyttig for å oppnå forståelse og entydighet

• Bør kunne tilordnes flere verdier



En attributt bør kunne ha flere verdier

Attributt

Operasjon

Komponent

Forventet

Skranker

Realisert

Planlagt

Kalkulering

Regler

Manipulering

Standard løsn.

Forskrifter Tvang

Selvaag standarder

Verdi tilordnes/settes etter hvor man befinner seg i design-/prosjektfasen



Eksempel: Kostnad

• Kostnader er usikre i planleggingsfasen, da bruker man planlagt og forventet kostnad som verdi.

• Egentlig kostnad får man først når bygget er ferdig bygget og regnskapet er sluttført.

• Erfart kostnad gir da erfaringer tilbake til designfasen.



Informasjon på ulike nivåer

• 4 ”abstraheringsnivåer”• Informasjon kan

realiseres fra ulike nivåer (Hentes i strukturen)

• Alle subklasser kan ”arve” fra generisk ”superklasse”

Generisk

Spesifikk

Komponent

Bibliotek

Består av

Realiseres ved

BoligerObjekt,relasjon

"er en slags"

Standardkomponenter

Er en slags

F eks vegg

Boligtypenr 7



Eksempel: Boareal

• Boareal kan hentes fra totalt boareal som kan være f. eks 170 m2. Design-nivå.

• Boareal kan også kalkuleres vha alle roms areal. Verdien blir da hentet nedenfra i strukturen og fastsatt etter valgte løsninger. Verdien kan da være f. eks 168 m2.



Relasjoner

• Antall relasjoner mellom objekter i et system er stort

• Oppstår som følge av:– Fysisk sammenkobling– Geometrisk oppbygging (rom)– Hierarkisk posisjon



Ulike relasjoner

• består av– dekomponering

• er en slags– beskriver arv/slektskap

• forbinder– relasjoner mellom objekter



Ulike relasjoner

• realiseres ved– et designobjekt realiseres ved valgt løsning fra

komponentbiblioteket

• leveres av– relasjon mellom produkt og leverandør



Geometri/utforming

• Kan med fordel beskrives ved egen objekt-klasse, kalt f. eks RefGeometri

• Unngår problemer med kalkulasjoner fra f. eks transformasjonsmatriser som kan gi store numeriske operasjoner.*

• Mindre risiko for feil, mer effektiv konsistenskontroll.*

(*Kilde: Dale, S I: Object-oriented Product Modeling for Structural Design)



Referansegeometri

• To måter å representere oppbygning på:– Geometrisk– Topologisk

• Geometri beskriver form og plassering i rommet til en figur.

• Topologi er ”limet” som binder sammen geometrisk informasjon om punkt, linjer, flater og skall.



Geometrisk

• Er lagret i modellen som figurer, linjer etc.– En linje beskrives ved hjelp av en funksjon, f.

eks: y = 1 + x

• Kan ta unødvendig mye plass, da geometriske data er permanent lagret.



Topologisk

• Beskriver sammenheng mellom punkt, linjer og flater.– En linje, L1, beskrives som sammenkoblingen

mellom 2 punkt p1 og p2

• Fordelen med topologisk representasjon av geometri er at informasjonen kan genereres når man trenger det, og man unngår feiltolking av informasjon om tilstøtende objekter.



Hvordan behandle geometri?

• Man bør bestemme seg for en måte å representere ting på.

• Man bør bestemme hvilken geometri systemet kan behandle.

• Det vil i alle tilfeller ligge mye arbeid i å utarbeide og implementere en fornuftig og brukende geometri-beskrivelse.



Design-nivå

Beskrivelse av hvordan ”ting” bør gjøres



Felles attributter og beskrivelser

• Attributter for alle objekter:– Symbol (F eks ikon)– Kostnad (På forskjellig nivå)– Byggetid (Erfaringsmessig)



Design-nivå

• Setter krav til og beskriver løsninger – Byggeforskrifter oppfylles– Standarder– Andre

• ”Top-down”-design– Dekomponering av enebolig, man definerer hva

en enebolig består av og grupperer de ulike delene etter ting som er felles



Design-nivå

• Objekter på design-nivå har attributter som avhenger av andre attributter:– Et rom er ikke et fysisk objekt, attributter finnes

vha relasjonene mellom gulv, vegg og tak– Kostnad på design-nivå består av alle

komponenters kostnader.



Enebolig

FASADE

BYGNINGSSKJELETT

ETASJE

DØR TAK

VEGG

FUNDAMENTPIPE

VINDU

ALTAN

VEGG

ETASJE-SKILLER

+ MANGE FLERE+ MANGE FLERE



Enebolig

• Fasade– Som oftest sammenhengende over flere etasjer.– ”Dekorativ” del av en enebolig

• Bygningsskjelett– Beskriver oppbygning og tekniske løsninger ut

fra forskrifter og standarder



Enebolig, dekomponering

ENEBOLIG

VENTILASJONBYGNINGS-SKJELETT

INVENTAR VVSELEKTRISKFASADE

består av



Fasade

• Fasade er et ”dekke” som beskytter bygningsskjelettet mot vær og vind.

• Inneholder åpninger til vinduer, dører og ventiler. (Slf også til strøm, tlf o.a.)

• Oppbygd av kledning, utlekting og forhudningspapp



Bygningsskjelett

• Trapp– Griper inn i 2 eller flere etasjer.– Trappeåpning beskrives spesielt

• Etasje– Oversikt over rom og plassering av vegger,

vinduer og dører.

• Forbindelse– Realiseringen av forbindelsen er et eget objekt,

men forbindelsen er også en relasjon.



Bygningsskjelett

• Pipe– Går gjennom alle etasjer og tak

• Tak– Har en viss skråvinkel og kan være flere typer

• Altan– ”Hektet” på en etasje

• Fundament– Husets plassering i et boligfelt



Bygningsskjelett

TAKFORBINDELSE ALTANTRAPP

BYGNINGS-SKJELETT

ETASJE PIPE FUNDAMENT

består av



Etasje

VEGGETASJESKILLERROMDØR VINDU

ETASJE

består av

• Etasje har objekter som hentes fra komponent-biblioteket.



Trapp

• Muliggjør adkomst fra en etasje til en annen

• Har en relasjon til en etasjeskiller ved en forbindelse.

• Relasjonen beskriver bl a plassering i etasje.

• Kjøpes som regel fra leverandør som en del, eller i flere små deler som settes sammen på byggeplass



Forbindelse

• Beskriver alle forbindelser mellom objekter

• Har en standard utførelse og hentes fra komponentbibliotek.

• Realiseres som et objekt, men er også en relasjon mellom objekter



Rom

• Relasjon mellom vegg, gulv og tak

• Har plassering og betegnelse

ROM

KLEDNING

GULVKLEDNING VEGGKLEDNING TAKKLEDNING

har

består av



Pipe

• Går gjennom etasjer og tak. Som regel spesialutførelse på fundament

• Kan kjøpes eller lages selv.

• Ved kjøp er det også relasjoner til leverandør og objektet hentes fra varekatalog



Tak

• Takdekke velges spesielt (Panne, skifer, shingel etc) (...og leveres av leverandør?)

• Kan være flere typer, men Nordre Nes nr 7 har skråtak.

• Kan ha et takark. (Nordre Nes nr 7 har)



Takark

• Spesiell utførelse: Består av knevegg, skråvegg, vindu og tak



Altan

• Forbindelse til etasje

• Består av søyle, drager, rekkverk og dekke

• Forbindelse til etasje



Fundament

• Forbinder boligen med boligfeltet

• Har standard utførelse og beskrivelse kan hentes fra komponentbibliotek



Realiserings-nivå

Hvordan ”ting” gjøres

Utvikling av komponentbibliotek



Realiserings-nivå

• 2 ”hovedgrupper”– Komponenter som kjøpes

• Har en leverandør

• Hentes fra leverandørkatalog

– Komponenter som lages på byggeplass

• En stor innsats vil ligge i å utforme komponentbiblioteket...



Realiserings-nivå

• Komponentbibliotek– Kjøp

• Leveres fra leverandør

• Velges fra varekatalog

• Pris og leveringstid avhenger av leverandør

– Selvaag• Lages selv

• Pris og leveringstid bygger på erfaringer.

– Detaljer, forbindelser• Selvaag-prinsipper og standarder



Komponenter

• Komponenter fra biblioteket kan enten monteres på byggeplass, eller produseres.

• De som monteres har da en relasjon til en leverandør.



Detaljer og forbindelser

Hentes fra bibliotek

De ulike verdier blir attributter til objektene



Attributter på realiserings-nivå

• Faktiske verdier på ”virkelige” objekter– Pris fra leverandør– Byggetid på byggeplass– Leveringstid fra leverandør– Antall m2 kledning på fasaden



Produkt-prosessmodell

Arbeidsprosesser som utvikler modellen



Aktiviteter

Tomtekjøp

Hovedgrep

Hus-utvikling

Produksjon

Hovedaktiviteter



THE END

objekt-orienterte produktmodeller i byggenæringen

Documents