BIM potřebuje standardizaci

I. Úvod

BIM a standardizace bývá častým tématem diskusí. Nejčastěji se potkáváme s otázkou, co vlastně má být obsahem modelu stavby. Občas navazuje i otázka, k čemu shromážděná data budou využita. Právě ta druhá otázka je ale velmi důležitá, neboť musíme poznamenat, že tvorba a získání modelu pro BIM není cílem. Cílem je zlepšení předávání informací a změna, jak s informacemi o stavbě zacházíme.

II. Oblasti standardizace pro BIM

Pokud by žádné standardy neexistovaly, bude každá sada informací strukturována a zapsána zcela jiným způsobem, nebudeme schopni ani používat stejné nástroje na jejich tvorbu, časem se jakékoliv znalosti o tom, jak a kde nalézt potřebné informace vytratí. Standardy mohou být i neoficiální, třeba jen na úrovni určité firmy, ale v takovém případě vzniká otázka, zda je tzv. standard dobře popsán a všichni zúčastnění mu rozumí. Proto je mnohem výhodnější používat standardy, které jsou zároveň vytvořeny jako technické normy. To jsou ve své podstatě dokumentované dohody, které pro všeobecné a opakované použití poskytují pravidla, směrnice, pokyny nebo charakteristiky činností nebo jejich výsledků. Jejich hlavním účelem je, že zajišťují, aby materiály, výrobky, postupy a služby vyhovovaly danému účelu a v dnešní době slouží jako kvalifikovaná doporučení, nikoli povinná nařízení. Vznikají na základě názorů a diskuze mnoha odborníků, jejich tvorba možná může řadě lidí připadat jako zdlouhavá, ale výsledkem bývá široce přijímaný konsensus, který má velkou šanci na skutečné uplatnění v praxi. I pro oblast BIM vznikají technické normy a pokrývají tři základní oblasti:

1. JAK data sdílet – Data Model Standards [IFC] – jak informace uložit (např. ISO 16739-1:2018) – jaké máme formáty souborů,
2. CO sdílet – Data Dictionary Standards [IFD] – jak si porozumět mezi profesemi (např. ISO 12006-3:2007) – „slovník“,
3. KTERÁ data a KDY – Process Definition Standards [IDM, MVD] – jak filtrovat potřebné informace (např. ISO 29481-1:2010) – jak vybrat informace v dané etapě.

Metoda BIM se vyznačuje tím, že při jejím používání zjistíte, že vše souvisí se vším. Hlavními účastníky při tvorbě technických norem pro BIM jsou organizace ISO (International Organization for Standardization), CEN (European Committee for Standardization) a pro technickou stránku aliance buildingSMART. Návrhy technických norem jsou však zpracovány i na základě připomínek z jiných organizací a oblastí, jak nám ukazuje následující obrázek:

zdroj: CEN/TC 442 Business Plan, 2017

V uvedeném obrázku jste si jistě všimli uvedení zkratky GIS. Pro oblast geografických informací se jedná o živou diskusi, jak propojit data obou oblastí a hlavně o vzájemném čerpání informací. To je však jiná kapitola celého příběhu a určitě o ní ještě uslyšíme.

III. Přehled technických norem

Technické normy pro BIM se v rámci systému ČSN začaly postupně přejímat od roku 2011. Vzhledem k poměrně nevyjasněné pozici metody BIM v rámci používání na našem stavebním trhu se normy přejímaly v původním znění a překlad se plánoval na pozdější dobu. Nakonec se tento přístup osvědčil i pro nově zpracovávané normy zejména z důvodu rychlosti převzetí a možnosti diskutovat nejen o obsahu norem, ale také o používané terminologii. Ta totiž bývá nejčastěji zdrojem nedorozumění, nepřesností a nesprávného nastavení.

V dnešní době je již uveřejněna řada norem, další projekty se zpracovávají. Většina norem s výjimkou těch, které jsou zaměřeny na procesy, však není přímo zaměřena na koncového uživatele. Většinou jsou využitelné pro specializované účastníky výstavbových projektů, nebo pro tvůrce nástrojů použitelných pro různé úkoly během projektu. Pro vyjasnění účelu jednotlivých technických norem pro BIM si zde uvedeme přehled vydaných technických norem platný v září 2019:

ČSN EN ISO 16739 Datový formát Industry Foundation Classes (IFC) pro sdílení dat ve stavebnictví a ve facility managementu

Tato norma je jedním ze základních stavebních kamenů pro metodu BIM. Norma obsahuje popis datového schématu a příslušné datové formáty. Původní definice pochází z dílny aliance buildingSMART, která sdružuje řadu komerčních firem ze všech etap stavebního procesu, akademickou sféru i softwarové firmy. Jeho vývoj začal na konci 90. let a dnes je ve verzi IFC 4.2. Podléhá neustále vývoji a postupně se doplňují další potřebné oblasti (domény) pro popisované prvky a jejich atributy.

V této souvislosti si musíme uvést, že každý datový standard má své tři základní úrovně:

1. ty prvky a vlastnosti, které jsme schopni datovým formátem popsat a zapsat (datové schéma a formáty)
2. ty prvky a vlastnosti, na kterých jsme se shodli, že je pro určený účel potřebujeme (vydání jako technická norma)
3. implementace v softwarových nástrojích (tato úroveň je nejvíce viditelná a bohužel často negativně ovlivňuje celkovou akceptaci navrhovaného formátu)

Použití této normy pro koncové uživatele neznamená hlubokou znalost této normy, ale spíše posouzení používaného softwarového nástroje a jím implementovanou verzi a zároveň je dohoda o používaném formátu jednou z nezbytných podmínek pro úspěšnou spolupráci v rámci výstavbového projektu při předávání dat.

ČSN ISO 12006-2 Budovy a inženýrské stavby – Organizace informací o stavbách – Část 2: Rámec pro klasifikaci

Tato část ISO 12006 byla poprvé zpracována v době, kdy bylo málo mezinárodní technické normalizace klasifikačních systémů pro stavebnictví. Nyní již bylo vyvinuto několik národních klasifikačních systémů, například v Severní Americe, ve Skandinávii a ve Spojeném Království, které implementují vydání z roku 2001. Zkušenosti z těchto implementací byly použity v tomto druhém vydání.

Informační modelování staveb a moderní formy zadávání zakázek vyžadují, aby byly všechny třídy stavebních objektů používány, a to společně s mnoha dalšími. Předmětem informačního modelování staveb je konkrétně výměna všech druhů informací v průběhu projektu mezi jeho účastníky a používanými aplikacemi. Je to rovněž případ kooperativních forem zadávání zakázek. Aby tato výměna byla úspěšná, je v průběhu projektu a mezi projekty vyžadován ucelený a konzistentní přístup ke klasifikaci stavebních objektů. Zatímco národní klasifikace, které implementují tuto část, se stále v detailech liší (například kvůli rozdílům ve stavební kultuře a legislativě), mapování mezi nimi by mělo být poměrně jednoznačně přiřazené. To proto, že budou používat stejný jednotící klasifikační rámec a definice tříd stavebních objektů. Tato část ISO 12006 stanovuje rámec pro klasifikační systémy pro sektor stavebnictví a identifikuje soubor doporučených klasifikačních tabulek a jejich názvů pro určitý rozsah tříd stavebních objektů odpovídajících konkrétním náhledům založeným na definicích. Norma je určena k používání organizacemi, které vyvíjejí a vydávají takové klasifikační systémy a tabulky, které se smí v detailech lišit, aby vyhovovaly lokálním potřebám. Nicméně při použití této části ISO 12006 při vývoji lokálních klasifikačních systémů a tabulek bude usnadněna vzájemná harmonizace mezi nimi.

ČSN EN ISO 12006-3 Budovy a inženýrské stavby – Organizace informací o stavbách – Část 3: Rámec pro objektově orientované informace

Ve stavebnictví jednotlivých zemí existují rozdíly zejména kvůli jiným kulturním a právním zvyklostem. V dnešní době existuje poměrně málo standardizace pro mezinárodní klasifikaci ve stavebnictví. Různé klasifikační systémy většinou pracují na národní úrovni a liší se jak strukturou, tak svým rozsahem. Dnešní informační systémy zpracovávají data z různých informačních zdrojů a mají různý charakter, týkají se např. geometrických údajů, technických vlastností, údajů o nákladech nebo údržbě. Pro všechny tyto údaje je potřeba zajistit jejich přenos mezi různými systémy a aplikacemi. Pro účely sjednocení obsahu používaných informací vznikla norma ISO 12006. Tato část normy má sloužit jako most mezi klasifikačním systémem a modelováním produktů. Obsahuje specifikaci taxonomického modelu, který umožní definovat základní pojmy pomocí vlastností, skupin a vztahů. Základním prvkem modelu jsou objekty, kolekce objektů (soubory) a vztahy. Objekt a jeho typické chování je definováno sadou vlastností spojených s objektem. Jako příklad si uveďme např. okno a jeho základní vlastnosti. Jinak bude okno vnímáno v CAD systému, kde hlavními vlastnostmi budou patrně jeho rozměry, jinak bude použito v aplikaci pro ocenění, další kontext může být pro facility management, jiný pro demolici. Všechny tyto vlastnosti a vztahy jsou definovány u daného objektu. Stejně definované objekty lze pak převádět mezi různými klasifikačními systémy nebo jazykovými verzemi a vždy budeme mluvit o objektu vykazujícím stejné chování. Norma patří do skupiny obsluhující téma terminologie, tzv. IFD. V normě je specifikován jazykově nezávislý informační model, který lze použít pro vývoj slovníků pro stavební produkty a práce. Umožní vznik klasifikačních systémů, informačních modelů, objektových a procesních modelů. Pro definici klasifikace typů informací je použit jazyk EXPRESS.

ČSN EN ISO 19650-1 Organizace a digitalizace informací o budovách a inženýrských stavbách včetně informačního modelování staveb (BIM) – Management informací s využitím informačního modelování staveb – Část 1: Pojmy a principy

Technická norma ČSN EN ISO 19650 vzniká na základě původní BSI/PAS 1192. Díky nastaveným procesům v rámci mezinárodní spolupráce při normalizaci se texty pocházející z Velké Británie přizpůsobují a vzniká tak soubor technických norem ISO 19650.

Část 1 vymezuje doporučené pojmy a principy pro procesy napříč odvětvím stavebnictví k podpoře managementu a vytváření informací v průběhu životního cyklu staveb (v normě definovaných jako vystavěných aktiv) a nazývaný v praxi „management informací“ při používání informačního modelování staveb (BIM). V normě najdeme i definice pro tzv. vybudované prostředí. Podobně lze používat i termín vystavěné prostředí, které se v podstatě liší pouze rozsahem objektů, o kterých mluvíme. Vybudované prostředí tak zahrnuje stavby i přírodní prostředí, které člověk ovlivnil svojí stavební činností a vystavěné prostředí se více zaměřuje na technicky doplněné entity – stavby tak, jak je běžně chápeme (budovy, silnice, železnice, přehrady, …). V běžné praxi se však budeme nejspíše potkávat s oběma termíny na stejné úrovni v roli synonym. Procesy, které část 1 popisuje, se týkají vlastníků/provozovatelů staveb (aktiv), zadavatelů, dodavatelů a jsou spojeny s vytvářením a užíváním informačních modelů staveb. Očekávanými uživateli dokumentu jsou ti, kdo se:

• podílejí na zadávání, navrhování, výstavbě a/nebo předávání vystavěných aktiv do užívání;
• podílejí na realizaci aktivit managementu aktiv včetně provozování a udržování aktiv.

ČSN EN ISO 19650-2 Organizace a digitalizace informací o budovách a inženýrských stavbách včetně informačního modelování staveb (BIM) – Management informací s využitím informačního modelování staveb – Část 2: Dodací fáze aktiv

Druhá část technické normy ČSN EN ISO 19650 je navržena tak, aby pověřující straně umožnila stanovit její požadavky na informace v průběhu dodací fáze aktiv a aby vytvořila náležité prostředí podporující spolupráci, ve kterém by pověřené strany (i ve větším počtu) mohly účinně a efektivně vytvářet informace o stavbě.

Každý proces managementu se dělí na jednotlivé aktivity. Část 2 této normy popisuje aktivity, které by neměly chybět v jakkoliv velkém výstavbovém projektu. Uplatnění všech aktivit však lze přizpůsobit velikosti projektu i úrovni jednotlivých účastníků. Lze tak vytvářet různé scénáře zapojení účastníků, postupy však stále budou vyhovovat uplatnění principů z technické normy ČSN EN ISO 19650. Jako příklady využití se zpracovává další dokument pod označením CEN/TR 17439:2019 Guidance on how to implement EN ISO 19650-1 and -2 in Europe. V něm se shrnují základní principy a má pomáhat k popsání cesty k digitální spolupráci založené na normách EN ISO 19650-1 a EN ISO 19650-2. Popisují se v ní některé klíčové části cesty k vytvoření společného prostředí pro digitální spolupráci. Podrobný popis, jak toho dosáhnout, je pak popsán v normách EN ISO 19650-1 a EN ISO 19650-2.

Obě části souboru technických norem ČSN EN ISO 19650 jsou již vydány, překlad je již dokončen a probíhá tak proces uveřejnění převzetí překladem.

ČSN EN ISO 29481-1 Informační modely staveb – Manuál pro předávání informací – Část 1: Metodika a formát

Pro výměnu informací si účastníci výstavbového projektu nejdříve musí domluvit vzájemné požadavky a nastavit procesy pro výměnu dat. Výhodou je, pokud se popsané procesy stanou i určitou přílohou smlouvy. Každý proces je pak mnohem názorněji popsán schématem či obrázkem, než textovým popisem. A právě pro toto slouží tato technická norma. Tato část ISO 29481 stanovuje metodiku přípravy dokumentu popisujícího procesy a data požadovaná při přípravě nebo správě stavby. Najdeme zde i popis způsobu, jak identifikovat a popisovat procesy prováděné v daném kontextu dané fáze, informace požadované k jejich provádění a jejich výsledky. V obecných termínech popisuje, jak lze tyto informace dále zpřesňovat k podpoře řešení poskytovaných vývojáři softwaru. Uživatelům tak poskytuje základ pro spolehlivou výměnu/sdílení informací tak, aby si mohli být jisti, že informace, které přijímají, jsou přesné a postačující pro činnosti, které potřebují provádět. Normu by měli využívat jak vývojáři softwarových nástrojů, tak ti členové týmu, kteří mají na starosti popis procesů výstavbového projektu.

ČSN EN ISO 29481-2 Informační modely staveb – Manuál pro předávání informací – Část 2: Rámec pro interakce

Každý stavební proces je potřeba zastřešit managementem a koordinací zúčastněných stran. Koordinace závisí na komunikaci, která má být dobře strukturovaná, jednoznačná, explicitní a pohotová. Díky jasnému zaměření na koordinaci a interakci tato část ISO 29481 poskytuje přirozený doplněk k normám zaměřeným na samotné modelování staveb, jako jsou ISO 10303-239 a ISO 16739.

V této části normy najdete metodiku a formát pro popis koordinace mezi účastníky stavebního projektu. Popisuje způsob, jak identifikovat a popisovat prováděné koordinační procesy a informace požadované pro jejich provádění. Rovněž poskytuje formát podporující řešení různých poskytovatelů informačních a komunikačních technologií (ICT).Tím poskytuje uživatelům základ pro spolehlivou výměnu/sdílení informací tak, aby si mohli být jisti, že informace, které odesílají nebo přijímají, jsou přesné a postačující pro koordinační činnosti, které potřebují provádět. Rovněž tuto část normy nejspíše použití autoři softwarových nástrojů a členové projektového týmu starající se o nastavení komunikace mezi účastníky a jejich koordinaci.

ČSN ISO 16757-1 Datové struktury pro elektronické katalogy výrobků pro technická zařízení budov – Část 1: Pojmy, architektura a model

Technická norma pro popis struktury katalogů pro výrobce jedno z témat, které by velmi přispěly k jednoduššímu používání metody BIM a zjednodušila by komunikaci mezi softwarovými nástroji. Téma dostupných knihoven je jednou z nejčastějších otázek při diskuzích o softwarových nástrojích. Bohužel současná situace vyžaduje po výrobcích neustálé podřizování se vývoji na softwarovém trhu a většinou jen podporuje nejsilnější hráče na trhu. Orientací na jeden software se ovšem dostupnost údajů o výrobcích pro celou dobu životního cyklu rozhodně neřeší. Jsme tak v situaci, kdy se tvůrci software se spíše zabývají tvorbou obsahu databází, které tak nikdy nebudou zcela aktuální a bez chyb. Naopak výrobci se zabývají tvorbou databází svých produktů pro různé softwarové nástroje v různých verzích. Oba přístupy znamenají ztrátu, chybovost a neaktuálnost. Proto by technická norma, která by sjednotila data pro výrobky napříč všemi nástroji, rozhodně pomohla zjednodušení dnešní situace. Dovolila by tvůrcům software se více věnovat funkcím v software a výrobcům zase na kvalitu poskytovaných dat. Tato norma se věnuje pouze výrobkům pro TZB, nikoliv konstrukcím a materiálům. První část, která je převzata a přeložena, popisuje základní principy, druhá část se pak věnuje používané geometrii. Tato druhá část je již vydána v organizaci ISO, ale protože probíhá její schvalování i v organizaci CEN, pro převzetí do ČSN čekáme na dokončení celého procesu. Použití technické normy má smysl pro autory softwarových nástrojů a také pro výrobce. Pro ostatní koncové uživatele se spíše projeví v dostupnosti údajů o výrobcích a možnosti použití vytvářených knihoven u výrobců ve více softwarových nástrojích.

ČSN ISO 16757-2 Datové struktury pro elektronické katalogy výrobků pro technická zařízení budov – Část 2: Geometrie

Tato část normy navazuje na první část a popisuje základní geometrické tvary, které je doporučeno využít pro grafickou reprezentaci prvků pro TZB. Důležité pro vnímání geometrie prvků TZB je mimo jiné rozlišení tvarů pro různé účely, jako:

• pro reprezentaci samotného produktu,
• symboly pro funkce prvků ve schématech,
• prostory pro funkční požadavky,
• připojovací body pro propojení mezi různými objekty.

Aktuálně se zpracovává překlad této technické normy, který bude dokončen v roce 2020.

ČSN ISO 22263 Organizace informací o stavbách – Rámec pro správu informací o projektu

Každá nová stavba, její změna, úprava nebo demolice je zajišťována skupinou lidí a firem různých profesí a z různých oborů, které dočasně pracují společně na daném projektu. Mezi takové profese patří např. architekt, stavební inženýr, pracovník dodavatele stavby, zástupce investora nebo i konečný uživatel stavebního díla. Pro všechny takové účastníky je potřeba zajistit přístup k potřebným informacím. Organizace projektu se potýká s koordinací různých požadavků přicházejících od účastníků projektu a musí zajistit dodržení všech funkčních parametrů, kvality, bezpečnosti, udržitelnosti životního prostředí a řadu dalších potřeb. Při použití tradičních výkresově orientovaných systémů často nejsou dostupné komplexní přehledy a není k dispozici multidimenzionální propojení informací mezi jednotlivými používanými systémy. Tato mezinárodní norma specifikuje rámec pro organizaci informací o projektu. Jejím účelem je usnadnit kontrolu, výměnu, vyhledávání a využívání odpovídajících informací o projektu a stavební konstrukci. Je určena pro všechny účastníky řízení stavebního procesu jako celku a při koordinaci dílčích procesů a činností. Rámec se skládá z několika obecných parametrů, které jsou použitelné na různě složité projekty, lze jej zároveň upravovat pro národní nebo regionální potřeby. V normě nalezneme základní pojmy pro definice etap životního cyklu budovy a informací o projektu. Protože vznikla již poměrně před dlouhou dobou, bude nejspíše potřeba její obsah zkontrolovat a případně upravit podle technických norem, které vznikly později.

ČSN ISO 16354 Obecné zásady pro znalostní a objektové knihovny

V této normě se rozlišují kategorie znalostních knihoven a pokládají základy jednotné struktury a obsahu znalostních knihoven a sjednocení způsobu jejich použití. Znalostními knihovnami jsou v tomto smyslu databáze nebo soubory, které obsahují informace a znalosti o daném druhu prvku (věci). Jsou určeny pro podporu procesů týkajících se jakéhokoliv druhu výrobku během jejich životnosti, např. na podporu jejich návrhu, nákupu, výstavby, použití, provozu nebo údržby. Vypracovaná základní pravidla se využívají jak pro tvorbu nových knihoven, tak pro aktualizace stávajících knihoven. Bez takových pravidel se stává, že knihovny mají odlišnou strukturu a jsou obecně značně rozdílné. Sjednocení umožní lepší srovnání a propojení. Cílem normy je roztřídit znalostní a objektové knihovny a poskytnout doporučení pro tvorbu takových knihoven. Knihovny, které jsou vytvořeny v souladu s obecnými zásadami této normy, mohou být snadněji propojovány. Nejedná se jen o spolupráci knihoven stejných druhů výrobků a jejich možnost porovnání, ale také o sjednocení knihoven, které se používají v různých etapách životního cyklu výrobku – např. mezi projektanty různých profesí, stavební firmou a vlastníkem. Každá skupina účastníků často používá svůj vlastní slovník a způsob interpretace. Sjednocením a harmonizací znalostních knihoven můžeme tak lépe spojit zdánlivě různé skupiny účastníků. Zároveň tak lze umožnit i opakované využití již vyzkoušených řešení z jiných projektů. Cílovým uživatelem této normy bude nejspíše vývojář znalostních knihoven, překladatelského softwaru, certifikační orgány a návrháři aplikací, které musí při své práci se znalostními databázemi pracovat. Nejednotnost znalostních knihoven snižuje rovněž schopnost spolupráce. I tato norma vznikala v prvotních fázích vývoje používání metody BIM.

ČSN P ISO/TS 12911 Rámec pro návody na informační modelování staveb (BIM)

Tato technická specifikace stanoví rámec pro poskytování bližších specifikací, tedy různých návodů a příruček pro používání informačního modelu stavby (BIM).

Technická specifikace je použitelná pro jakýkoli rozsah modelování staveb a zařízení souvisejících s budovami, od portfolia aktiv na jednom místě nebo na více místech, až po aktiva v jedné malé budově a v jakémkoli systému, subsystému, komponentu nebo prvku. Je použitelný na jakýkoli typ aktiv, včetně většiny infrastrukturních staveb a veřejných zakázek, zařízení i materiálu. Hlavním uživatelem této normy je správce informací, který tento rámec využívá k strukturování metodického dokumentu BIM na mezinárodní, národní nebo projektové úrovni nebo na úrovni zařízení. Rámec lze také použít pro vedení BIM poskytované poskytovateli aplikací.

IV. Závěr

Celá standardizační práce potvrzuje orientaci a důraz na zajištění ukládání údajů v dokumentovaném a otevřeném datovém formátu s možností spolupráce různých účastníků s různými nástroji.

Vzhledem k tomu, že se metodě BIM věnuje řada lidí z komerčních firem, škol, státních institucí i softwarových firem, BIM tak nemá být jen nějakou další povinností, ale má posloužit k tomu, aby naše výstavbové projekty byly lepší a založeny na spolupráci a ne souboji jednotlivých účastníků. A právě k tomu má sloužit snaha využívat technické normy jako základ pro domluvená pravidla na národní úrovni.

V. Použitá literatura

1. ISO/TC 59/SC 13 Organization and digitization of information about buildings and civil engineering works, including building information modelling (BIM): technická komise pro BIM v organizaci ISO [online]. web: ISO, 2019 [cit. 2019-03-30]. Dostupné z: https://www.iso.org/committee/49180.html
2. CEN/TC 442 – Building Information Modelling (BIM): technická komise pro BIM v organizaci CEN [online]. web: CEN, 2019 [cit. 2019-03-30]. Dostupné z: https://standards.cen.eu/dyn/www/f?p=204:7:0::::FSP_LANG_ID,FSP_ORG_ID:25,1991542&cs=1F0C001338DEE2822D5E40399E4681CDB#1
3. CEN/TC 442 Business Plan [online]. CEN, 2017, 22. 11. 2017, 18 [cit. 2019-11-16]. Dostupné z: https://standards.cen.eu/BP/1991542.pdf