Využití CDE v kontextu smíšené reality
Jak využít Common Data Enviroment (dále jen CDE) jako společného koordinačního prostředí k zefektivnění stavebních procesů? Zatímco virtuální či rozšířená realita neumožňuje přenést digitální modely staveb do reality, ta smíšená promítnutí digitálního modelu do reality umožňuje. Novou technologii využívají již i některé české a slovenské stavební společnosti, a to v celé fázi procesu výstavby.
Historicky tvoříme 3D modely staveb, nově i BIM modely, ale veškeré informace modelů konzumujeme jen pomocí 2D monitorů počítačů, tabletu či mobilních telefonů. Technologie brýlí Microsoft HoloLens dokáže takto připravený 3D model se všemi informacemi umístit do reálného světa. Toho se využívá primárně pro lepší představivost jednotlivých projektů, zefektivnění samotné výstavby a výroby a kontrolní mechanismy – soulad vs. nesoulad mezi digitálním modelem a skutečným stavem (stavba). V 3D brýlích lze prostřednictvím aplikace Trimble Connect a unikátního formátu IFC zobrazit jakýkoliv 3D BIM model vytvořený v jakémkoli softwaru. Umožněny jsou i základní funkce jako zobrazení informace o jednotlivých elementech modelu, měření, upravení velikosti modelu apod. Smíšená realita tak přináší zásadní inovaci do celého stavebnictví.
1. Úvod a historie rozšířené reality
Rozšířená, virtuální nebo smíšená realita na podtextu CDE? Jisté je, že každá je úplně jiná a jsou mezi nimi velké rozdíly i možnosti využití. Bez jakéhokoli zamyšlení je ale jasné, že nejdelší historii bude mít realita rozšířená. První zmínky o využití tohoto druhu virtuální reality totiž šahají až na přelom 14. a 15. století, kdy se italský architekt Filippo Brunelleschi, který je považován za průkopníka nového, renesančního architektonického stylu, roku 1401 zúčastnil soutěže na vytvoření severních dveří Baptisteria San Giovanni ve Florenci. Filippo vzal tehdy výkres s designem baptisteria a udělal do něj otvor. Vzal zrcadlo a vydal se na náměstí, kde se stavba nacházela. Tam se postavil zády ke stavbě, v jedné ruce držel výkres a v druhé samotné zrcadlo. Skrz otvor viděl „rozšířenou“ realitu navrženého baptisteria a zároveň realitu samotného okolí. Dokázal si tak lépe představit, jak bude samotný návrh vypadat přímo na místě a zda do celého konceptu okolí zapadá.
Obr. 1 Aplikace rozšířené reality na baptisterium San Giovanni v 14. století
Obr. 2 Filippo Brunelleschi a první zmínka o rozšíření realitě
2. BIM
Kolem metodiky a implementace Building Information Management (dále jen BIM) se objevuje celá řada informací. BIM je v dnešní době trendy. Základním principem by však měla být skutečnost, že pokud by měl být projekt zpracováván dle metodiky BIM, měly by být splněny 3 základní podmínky:
- Práce s 3D modely (stavba i profese)
- Vypracován tzv. BIM Execution Plan (BEP)
- Veškerá komunikace pomocí jednoho společného datového prostředí – CDE
3. CDE
Na trhu se objevuje celá řada programových platforem, které nabízí společné kolaborační prostředí umožňující výměnu dat a informací o projektu. Moderní BIM nástroje jako například Trimble Connect navíc kromě podpory dokonalé výměny dat a informací o projektu, umožňují hlídat a řídit kolize, obsahují nástroje na měření a další užitečné funkce. Nástroj dokáže pracovat s celou řadou formátů. Zobrazuje plnění jednotlivých úkolů, role jednotlivých členů týmu a umožňuje práci offline. Velkou výhodou je možnost sehrát neomezený počet referenčních modelů/podkladů do jednoho koordinačního pohledu. Novinkou mezi moderními technologiemi, které se na trhu v poslední době objevují, je možnost využít samotné CDE prostředí k zobrazení dat/modelů v brýlích podporujících smíšenou realitu. Tedy technologicky nejvyšší stupeň reality, který je momentálně na trhu dostupný.
4. Virtuální, rozšířená a smíšená realita
Trh pracuje se třemi různými druhy realit. Každá se používá trošku pro něco jiného. Lze ale říci, že nejvyšší úroveň všestrannosti prokazuje realita smíšená.
Virtuální realita (VR) (nebo virtuální prostředí) je technologie umožňující uživateli interagovat se se simulovaným prostředím. Technologie virtuální reality vytvářejí iluzi skutečného světa (např. při výcviku boje, pilotování, lékařství), nebo fiktivního světa počítačových her. Jde o vytváření vizuálního, sluchového, hmatového či jiného zážitku budícího subjektivní dojem skutečnosti pomocí zobrazovacího zařízení počítače, speciální audiovizuální helmy, brýlí atd., popř. oblečení snímajícího pohyb a stimulujícího hmat nebo jiné vjemy vyvolávající techniky.
Rozšířená realita (zkratkou AR) (angl. augmented reality) je označení používané pro reálný obraz světa doplněný počítačem vytvořenými objekty. Jinak řečeno jde o zobrazení reality (např. budovy nasnímané fotoaparátem v mobilním telefonu) a následné přidání digitálních prvků (třeba informací o daném objektu).
Obr. 3 Rozdíly mezi virtuální, rozšířenou a smíšenou realitou
Ať už virtuální nebo rozšířená realita, obě mají jedno společné. Přežily všechny tři globální technologické vlny – vynález počítačů a rozšíření mezi lidstvo, éru objevení a zavádění internetu i objevení mobilních telefonů a přístup k datům kdykoli a odkudkoli. Technologické vlny ovlivnily zásadně lidstvo v myšlence zefektivnění práce. Jednu věc ale ani jedna technologická vlna nezměnila. Způsob, jakým konzumujeme data – na pozadí 2d monitorů počítačů či mobilních telefonů. Jsou tak od sebe výrazně odděleny fyzické a digitální prostředí.
Obr. 4 Technologické vlny (Zdroj: Digi-Capital 2016)
Až 4 technologická vlna – pojmenovaná jako MR (Mixed Reality) – smíšená realita-, která je momentálně na vrcholu odbourala tyto bariéry. Společnosti byly schopny tvořit 3D modely staveb, některé dokonce 3D BIM modely, ale nedokázaly data konzumovat efektivně. Nyní můžeme díky správným technologiím kombinovat digitální a fyzický svět – jednoduše „vyjmutím“ modelu z 2D obrazovek a umístěním do reálného světa – prostředí. Tuto technologii například podporují brýle Microsoft HoloLens a CDE Trimble Connect.
5. Využití dat z CDE pro smíšenou realitu
Využití smíšené reality ve stavební praxi je velké. Smíšená realita se u nás využívá nejvíce ve třech případech:
5.1 Představivost
Plnohodnotné 3D BIM modely jakýchkoli staveb (dokonce i s vysokým LOD) lze v brýlích načítat z aplikace Trimble Connect velice jednoduše a umísťovat je kamkoli do prostředí. Tuto možnost využívají především projekční kanceláře a BIM koordinátoři. Několikanásobně zvětšený model stavby/konstrukce dokáže zvýšit samotnou představivost, případně odhalit jednotlivé nedostatky, například kolize mezi různými technologiemi. Brýle dokáží pracovat dokonce v tzv. „collaboration mode“, tedy kolaboračním prostředí, kdy se dokáží propojit s jiným totožným nebo podobným zařízením a přenášet zvukovou i obrazovou stopu. Lidé na různých místech se tak mohou s touto moderní technologií jednoduše propojit a spolupracovat i na dálku. Tato možnost se využívá především jako konzultace mezi osobami na stavbě a dotyčnými v projekční kanceláři.
Obr. 5 Využití smíšené reality - představivost
5.2 Technologie
Stejně tak jako pro představivost se tato technologie využívá přímo na stavbách, a to pro odhalení možných kolizí, případně kontrolní činnost – soulad vs. nesoulad - provedení stavby s dokumentací. V mnohých případech je smíšené reality na stavbách využíváno také pro samotnou představivost umístění technologií a odhalení možných nejasností ještě před samotnou montáží zařízení.
Obr. 6 Využití smíšené reality - technologie
5.3 Stavba
Tato možnost nabízí využití brýlí Microsoft HoloLens přímo během samotné stavby. V rámci železobetonových projektů se využívá hojně pro představivost umístění bednění, případně samotných výztuží přímo v místě výstavby. Na obr.7 vidíme pohled na cíp monolitické části stavby v Bratislavě, na níž je reálně umístěno pouze bednění. Samotné pruty jsou ale viditelné prostřednictvím 3D modelu v brýlích Microsoft HoloLens díky aplikaci Trimble Connect. Umístěním BIM modelu 1:1 je možné snadno a rychle zjistit například umístění výztuže, odhalit možnost vzniku kolizí a lépe koordinovat celou stavbu. Díky skutečnosti, že uživatel vidí model ale i samotné okolní prostředí, splňuje tato technologie i ty nejpřísnější bezpečnostní požadavky.
Obr. 7 Využití smíšené reality – železobetonové konstrukce
6. Závěr
CDE s rozšířenou realitou přináší do stavebnictví inovaci, která znamená zefektivnění stavebního procesu a urychluje samotnou výstavbu. I když jsou tyto technologické novinky stále ve vývoji, můžeme již dnes na našich trzích nalézt celou řadu firem, které je dokázaly implementovat do svých procesů a staly se každodenními nástroji, které jsou využívány na pravidelné bázi. CDE a smíšená realita je již skutečností. Otázkou tak zůstává, co přinese moderní vývoj technologií v budoucnu?
Literatura
- Filippo Brunelleschi. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2018-10-08]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Filippo_Brunelleschi.
- Virtuální realita. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2018-10-09]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Virtu%C3%A1ln%C3%AD_realita
- Rozšířená realita. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2018-10-09]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Roz%C5%A1%C3%AD%C5%99en%C3%A1_realita
- GRANHOLM, Leif. Virtual, Augmented and Mixed Reality. 2017.
Mixed reality is another step towards streamlining construction processes. While virtual or augmented reality does not allow the digital models of buildings to be transferred into reality, the mixed reality allows to mix the digital model with the real one. The new technology is already being used by some Czech and Slovak construction companies throughout the construction process. Historically we create 3D models of buildings, new BIM models, but we only consume all model information using 2D monitors of computers, tablets or mobile phones. Microsoft HoloLens Glasses Technology can place this prepared 3D model with all the information in a real world. This is primarily used to improve the imagination of individual projects, to make construction and production more efficient, and to control mechanisms - mismatch between the digital model and the actual state (construction). With 3D glasses, Trimble Connect can show any 3D BIM model from any software. Basic functions such as displaying information on individual elements of the model, measuring, adjusting the size of the model, etc. are also provided. Mixed reality brings new innovation to the whole construction industry.