Tietomallinnuksen kehitys arkkitehtisuunnittelun työkaluna

Noora Nieminen, Vimme Veikkolainen, 21.5.2021, Innovaatioprojekti – Revit tietomallinnuksen toiminnallisuuden kehittäminen, Metropolia Ammattikorkeakoulu, Rakennusarkkitehtuuri, Artikkeli

Eri suunnittelualoilla jatkuvasti yleistyvästä tietomallinnuksesta on tullut rakennusalallakin lähes poikkeuksetta elintärkeä työkalu. Tietomallinnuksen avulla voidaan suunnitella sekä välittää rakennusprojektin tietoja, ja sitä käytetään projektin tehokkuuden, kustannusten, aikataulujen, vaiheiden ja lopputuotteiden hallinnoimiseen ja tuottamiseen (Beilharzoriginally, viitattu 15.5.2021).

Tämä artikkeli käsittelee Arkkitehtitoimisto Arkkigraf Oy:n tilaamaa innovaatioprojektia, jossa kehitettiin yrityksen tietomallinnuksen tapoja luomalla ja tutkimalla Autodesk Revit:iin liitettäviä helppokäyttöisyyttä lisääviä toimintoja. Metropolia Ammattikorkeakoulun Rakennusarkkitehtuurin opintosuunnitelmaan kuuluva innovaatioprojekti on yrityslähtöinen, yritykselle maksullinen projekti, jossa pyritään kehittämään opiskelijan innovointitaitoja ja projektinhallintaa, samalla kehittäen yrityksen toimintaa sen tilaaman aiheen mukaisesti. Tilaajayrityksellä on ollut pitkään tavoitteena tietomallinnuksen kehittäminen ja projektiparin esittämä innovaatioprojekti ajateltiin sille sopivaksi toteutusmuodoksi, sillä tietomallinnuksen kehittäminen vaatisi tarkkaa perehtymistä, johon yrityksellä ei ole aiemmin ollut aikaa.

Tietomallinnus, BIM (eng. Building Information Modeling) voidaan tarkemmin määritellä systemaattisen ajattelun ja työskentelyn muodoksi, jossa käytetään yleisiä standardeja ja yhdistetään sekä jaetaan tietoja eri tahojen välillä. Tietomallinnuksella kuvataan saman järjestelmän sisällä kohteen (rakennuksen, ulkotilan tms.) rakentamiseen ja käyttöön tarvittavat tiedot digitaalisena virtuaalimallina, joka sisältää geometrista ja visuaalista tietoa, sekä muuta koottua ei-visuaalista tietoa (Lehto, 2012, luku 2.2).

Arkkitehtuurissa tietomallinnus on merkittävä työkalu, jota käytetään rakennuskohteen konseptisuunnittelussa, analysoinnissa, dokumentaatiossa, visualisoinnissa, sekä rakennustuotannon suunnittelussa. Tietomalliin kerättyjä suunnitteluratkaisujen, rakenteiden ja rakennustapojen yhdistelmätietoja käytetään kohteen käytössä ja huollossa, ja tietoja voidaan hyödyntää myös kohteen korjaus- tai purkutoimenpiteissä (Dispenza, 29.6.2010). Tietomallinnuksessa voidaan käyttää olemassa olevia tuotekirjastoja, joita hyödyntämällä ladattujen tuotteiden ominaisuudet ovat tunnistettavissa sekä muokattavissa mallista (Franco, 10.3.2018).

Tietomallinnusohjelmia löytyy useilta eri palveluntarjoajilta, arkkitehtuurin saralla tunnetuimpia esimerkkejä ovat Autodesk:in Revit ja Graphisoft:in Archicad. Osa tietomallinnusohjelmista on suunnattu vastaamaan erityisesti tiettyjä osa-alueita suunnittelu- ja rakennusalalta. Tässä projektissa käytetty Revit on tietomallinnusohjelmista laajalti kansainvälisesti käytetty, joka tarjoaa 2D sekä 3D suunnittelutyökaluja ja on erityisesti suunniteltu tietomallinnuskäyttöön. Tietomallin toimintaa voidaan kehittää ohjelmoimalla sen yhteyteen työvaiheita automatisoivia toimintoja ja komentoja. Kehittäminen voidaan toteuttaa ohjelmoimalla eri ohjelmointiympäristöjen ja -tapojen välityksellä ominaisuuksia sekä toimintoja osaksi ohjelman käyttöliittymää. Ohjelmoimalla lisätoimintoja pyritään muun muassa vähentämään manuaalisia työvaiheita sekä virheiden ja toistojen määrää. Ohjelmoinnilla voidaan siis kehittää tietomallinnuksen toimintaa ja nopeampien työvaiheiden kautta luoda tehokkaampia työskentelytapoja.

“Tietomallin toimintaa voidaan kehittää ohjelmoimalla sen yhteyteen työvaiheita automatisoivia toimintoja ja komentoja.”

Innovaatioprojektin aloituskokouksessa vähimmäistavoitteeksi asetettiin luoda ja riittävän yksityiskohtainen ohjeistus ja selvitys eri helppokäyttötoimintojen luomistavoista ja liittämisestä yrityksen käyttämään tietomallinnusohjelma Revit:iin. Selvitystä tarkasteltiin yrityksen listaamien toivottujen toimintojen kautta: optimaalinen lopputulos olisi siis käytettävä toiminto, jonka luomisesta ja muokkaamisesta on kirjattu vaiheet ja ohjeet, joiden avulla toimintoa voidaan muokata ja kehittää jatkossakin. Projektin alussa kummallakaan projektiparin jäsenistä ei ollut aiempaa kokemusta ohjelmoinnista tai siinä käytettävistä ohjelmointikielistä, joten projektin alku koostui laajasta perehtymisestä ja tutustumisesta eri menetelmiin ja ohjelmiin, joilla toivottuja toimintoja voidaan luoda.

Yrityksessä käytettävässä tietomallinnusohjelma Revitissä työskentelyn tehostamiseen on mahdollista luoda toimintoja mahdollisimman helppokäyttöiseksi luodussa sisäänrakennetussa ohjelmointiympäristössä, Dynamossa. Dynamon päivittämisen ja käyttämisen epäkäytännöllisyyden vuoksi toinen Revitin sisällä toimiva ohjelmointiympäristö SharpDevelop valikoitui projektin alkuperäiseksi ohjelmointiympäristöksi. SharpDevelopissa luotavat makrot ovat käyttäjän luomia manuaalisia komentoja, jotka suorittavat määritellyn tehtävän automaattisesti. Useammalla eri ohjelmointikielellä toimivassa SharpDevelopissa helppokäyttötoiminnon mahdollistavat komennot voidaan kirjoittaa, tulkata tietokoneelle ja ottaa käyttöön ilman Revitin uudelleenkäynnistämistä tai kirjoitetun koodin manuaalista yhdistämistä Revit -applikaatioon. SharpDevelopissa luodun toiminnon jatkokehittäminen yhä helpommin käyttäjän saatavilla olevaksi on mahdollista ulkoisissa ohjelmointiympäristöissä luotujen toimintojen avulla. Tällöin samankaltaisesti koodina luotu toiminto kytketään Revitiin manuaalisesti, ja toiminto aktivoituu Revitin käynnistyessä. Tällaisia ulkopuolisia toimintoja, Add-Inejä, on mahdollista ladata myös Autodeskin omasta sovelluskaupasta, mutta mikäli toimintoa ei ole luotu itse, on niiden muokkaaminen mahdotonta. Revitin sisäisiin makroihin verrattaessa näiden toimintojen luominen ja muokkaaminen on hieman hitaampaa ja haastavampaa, mutta jatkuvassa käytössä ne ovat makroja tehokkaampi ja varmempi helppokäyttötoiminnon muoto.

Projektissa tehdyn tutkimuksen ja selvityksen myötä päästiin siirtymään toimintojen luomiseen ja asentamiseen, eli projektin toteutusvaiheeseen. Autodeskin omien, sekä vapaasti internetistä luettavien lähteiden avulla yrityksen toivomista toiminnoista ensimmäinen ohjelmoitiin toimimaan niin sisäisenä makrona, kuin ulkoisena Add-In -toimintona. SharpDevelopissa luotu makro muokattiin Microsoft Visual Studion avulla ulkoiseksi toiminnoksi ja muokkaamisen vaiheista ja haasteista kirjattiin yksinkertainen, kuvitettu ohjeistus. Ensimmäinen, ovien kätisyyden tulkitseva ja tämän tiedon tallentava toiminto otettiin yrityksessä käyttöön jo projektin aikana. Jälkimmäinen, katselutasoa käyttäjän antaman lukeman mukaan muokkaava toiminto ja siihen liittyvä käyttäjän antaman informaation talteenoton ohjelmointi luotiin projektin loppuvaiheessa, myös niin makrona, kuin ulkoisena toimintona. Lopullinen ohjeistus projektissa tehdyistä havainnoista, haasteista ja ratkaisuista oli kuvituksineen 15-sivuinen dokumentti, jossa eri vaiheet on kuvattu riittävän laajasti ja selkeästi.

Projektin alkuperäiset tavoitteet selvityksen, ohjeistuksen ja itse toimintojen osalta osoittautuivat innovaatioprojektin resursseille sopiviksi, vaikka tavoitteita ja toimintoja tarkennettiin projektin edetessä. Toiminnot on yrityksessä otettu käyttöön jokapäiväisessä työskentelyssä ja niitä on kehitetty vastaamaan tarkentuneita tarpeita. Myös arkkitehtuuria opiskelevan opiskelijan näkökulmasta projekti oli onnistunut, sillä aiheen kautta laajentunut käsitys tietomallinnuksesta ja tietokoneiden sekä niiden ohjelmien toimimisesta ja luomisesta toimii erinomaisena pohjana kaikissa tietotekniikkaan liittyvissä tehtävissä. Projektissa vastaan tulleiden haasteiden ratkaiseminen on loistava työkalu kehittämään ongelmanratkaisukykyä, kun helppokäyttötoimintojen luominen jo itsessään haastaa ajattelemaan, ’’eikö tämänkin voisi tehdä tehokkaammin’’.

Projektissa toteutettu tietomallinnustoiminnan kehitys, eli toimintojen luominen ja muokkaaminen on aiheesta kiinnostuneelle täysin saavutettavissa oleva taito. Oli tavoitteena tietomallinnusohjelman automatisoitu työvaihe tai mikä tahansa muu tietotekninen toiminto, on lukemattomien lähteiden ja ohjeiden avulla ohjelmointi erinomainen tapa kehittää ja parantaa päivittäin käytettäviä tietokoneohjelmia, samalla kehittäen omaa ongelmanratkaisukykyä. Maailman muuttuessa yhä tietoteknisemmäksi, on perustason käsitys sen toimimisesta tärkeä ja yhä helpommin saavutettava ja oleellinen taito.

Lähteet

Johannes Lehto, 16.12.2012, Metatieto inventointimallinnuksessa, Kandidaatin työ, arkkitehtuurin laitos, Aalto-yliopisto, viitattu 15.5.

José Tomás Franco, 10.3.2018, What is BIM and Why Does it Seem to be Fundamental in the Current Architectural Design?, ArchDaily, viitattu 15.5. https://www.archdaily.com/888727/what-is-bim-and-why-does-it-seem-to-be-fundamental-in-the-current-architectural-design

Kristin Dispenza, 29.6.2010, The daily life of building information modeling (BIM), Buildipedia, viitattu 15.5.2021 http://buildipedia.com/aec-pros/design-news/the-daily-life-of-building-information-modeling-bim

Traci Beilharzoriginally, 7 Money-saving benefits of BIM, Viatechnik, viitattu 15.5.2021 https://www.viatechnik.com/bim-7-money-saving-benefits/