Zprávy a informace ČKAIT 2023|04

Pro metodu BIM je základním cílem standardizace zlepšení komunikace a nastavení pravidel tak, aby bylo možné vyvíjet a používat softwarové nástroje pro tvorbu a obsluhu stejné struktury dat a většinově mít k dispozici obdobnou úroveň informací a obdobné postupy práce s nimi.

Standardizace může probíhat na různých úrovních – od jednotlivých organizací a jejich projektů přes regionální, národní až po mezinárodní úroveň. Ve vědě a technice se slovo „standard“ používá ve dvou rozdílných významech: jako norma ve smyslu schváleného dokumentu, nebo jako určitý etalon. Samotný pojem norma je definován v ČSN EN 45020:2007 Normalizace a souvisící činnosti – Všeobecný slovník (3.2) jako dokument vytvořený na základě konsenzu a schválený uznaným orgánem, poskytující pro všeobecné a opakované používání pravidla, směrnice nebo charakteristiky činností nebo jejich výsledků a zaměřený na dosažení optimálního stupně uspořádání v dané souvislosti. Z této definice vyplývá i rozdíl mezi všeobecně vnímaným standardem jako zmiňovaným etalonem a technickou normou jako schváleným dokumentem. Technické normy se týkají nejen parametrů výrobků, strojů nebo materiálů, ale také procesů a postupů.

Technické normy pro metodu BIM vznikají na základě aktivit a formulací požadavků z několika zdrojů. Technické normy určené pro BIM jsou pak zpracovávány ve dvou organizacích: v Evropském výboru pro normalizaci (CEN) na evropské úrovni a v Mezinárodní organizaci pro normalizaci (ISO) na mezinárodní úrovni. Liší se zejména v oblasti působnosti, vlastní text je díky procesům podle tzv. Vídeňských dohod pro stejná témata shodný (obr. 1).

BuildingSMART, dříve International Alliance for Interopera­bility, je mezinárodní organizace, jejímž primárním cílem je zlepšit výměnu informací mezi softwarovými aplikacemi používanými ve stavebnictví. Tento přístup je známý pod značkou openBIM, nejznámějším výsledkem je pak IFC (Industry Foun­dation Classes), což je otevřený neutrální standardizovaný datový model. Většina lidí ho však vnímá jen jako formát souboru, který jimi používaný software umí, či neumí číst a zapsat. Jeho struktura a způsob implementace jsou samostatnou kapitolou pro diskuzi a přesahují rozsah tohoto článku. Ten se dále zaměří na přehled technických norem, které jsou již vydány, nebo se zpracovávají.

Obr. 1: Technické normy vznikají na základě identifikace potřeby sjednocení parametrů, vlastností určitých produktů, předmětů nebo postupů. Zdrojem návrhů mohou být i firmy či asociace, formální podobu technických norem pro BIM pak zajišťují organizace CEN a ISO. Technické normy pro BIM vznikají pro potřeby práce s informacemi v digitální podobě, nemají za cíl měnit technické specifikace, sjednocují však zápis parametrů, vlastností a jiných charakteristik v digitální formě a také postupy, jak s nimi společně pracovat.

Oblasti standardizace související s BIM

Již řadu let se uvádí základní oblasti pro vytváření pravidel využívaných metodou BIM:

1. JAK data sdílet – Data Model Standards [IFC] – a jak informace uložit (např. ČSN EN ISO 16739-1:2020) – datová schémata a formáty souborů.
2. CO sdílet – Data Dictionary Standards [IFD] – jak si porozumět mezi profesemi (např. ČSN EN ISO 12006-3:2023) – „datový slovník“.
3. KTERÁ data a KDY sdílet – Process Definition Standards [IDM, MVD] – jak filtrovat potřebné informace (např. ČSN EN ISO 29481-1:2018) – jak vybrat informace v dané etapě.

Pro tyto tři základní oblasti se diskutují potřebné standardy a posléze jejich formalizací vznikají technické normy. Pokud by žádné standardy neexistovaly, bude každá sada informací strukturována a zapsána zcela jiným způsobem, nebude možné ani používat různé nástroje na jejich tvorbu a 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, popis je dostupný a všichni zúčastnění mu rozumí. Proto je mnohem výhodnější používat standardy, které jsou zároveň vytvořeny jako technické normy. Jsou formou dokumentované dohody a zajišťují, že materiály, výrobky, postupy a služby vyhovují danému účelu. V dnešní době slouží jako kvalifikovaná doporučení, nikoliv jako povinná nařízení.

První technické normy pro BIM vznikaly již od roku 2007/8 jako velmi obecný popis postupů. V dnešní době je jich již celá řada a lze je rozdělit podle jejich oblasti využití do několika skupin. Ne každá skupina je vhodná pro všechny účastníky stavebního procesu. U metody BIM se jedná o propojení oborů týkajících se staveb a oborů zabývajících se zpracováním dat a informačními technologiemi obecně. Potkává se zde tedy oblast tvůrců dat, jejich uživatelů a těch, kdo pro ně zpracovávají nástroje.

V rámci činnosti v pracovní skupině CEN/TC442/WG7 (Horizontal Role) autorka tohoto článku předložila námět na grafické zpracování seznamu technických norem a jejich popisu. Ve spolupráci s dalšími členy a přispěvateli se tato „mapa technických norem pro BIM“ udržuje a postupně doplňuje o další související témata. Mapa tak zavádí výše popisované skupiny norem podle jejich oblasti využití.

Obr. 2: Každé vytvoření či zpracování informace něco stojí. K požadovaným informacím je potřeba vždy znát zejména proč a kdy vznikají a kdo je použije. Geometrické informace umožní lepší orientaci či prezentaci, existují i nástroje pro vyhodnocení vybraných úloh. Alfanumerické informace zahrnují všechna data, ze kterých lze dále vyvodit potřebné informace, mimo jiné i pro další fáze a tzv. rozměry 4D (čas => plánování), 5D (náklady => financování), 6D (udržitelnost => životní prostředí, ekonomická, sociální), 7D (životní cyklus => aplikace FM). Ostatní potřebné dokumenty jsou pak součástí dokumentace.

10 skupin technických norem pro BIM dle cílového uživatele

Technické normy pro BIM lze rozdělit do základních skupin, podle kterých lze také rozlišovat cílového uživatele dané technické normy. V rámci vydaných technických norem a zpracovávaných projektů jsou rozlišovány tyto skupiny:

1. Procesy – jak pracovat v projektech využívajících metodu BIM

Tato skupina zahrnuje zejména všechny části souboru norem ČSN EN ISO 19650. Především první tři části jsou poměrně podrobně zpracované a popisují procesy pro jednotlivé fáze životního cyklu stavby. Další části se pak týkají vybraných činností a obecně by bylo potřeba zpracovat národní přílohy popisující a zahrnující zvyklosti trhu, na který jsou normy aplikovány.

2. Datový model – schéma a formát (IFC)

Formalizace datového schématu a formátu souboru IFC je aktuálně ve verzi IFC 4.0.2.1 a probíhá schvalování verze IFC 4.3 ADD1 (stav ke konci března 2023).

3. Klasifikace, datové slovníky

Skupina zahrnuje technické normy pro rámce klasifikace. Jde o základní principy, nikoliv konkrétní tabulky klasifikačního systému. Datový slovník je v podstatě seznam pojmů používaných pro názvy prvků, konstrukcí a jejich vlastností. Měl by ke každému pojmu obsahovat i definici a zdroj, odkud definice pochází. Nedílnou součástí jsou pak další údaje potřebné pro strojové zpracování slovníků. Dalším tématem je také ontologie, tj. propojení vlastního glosáře (definice pojmů) a tezauru (definice vztahů mezi pojmy). Ontologie tak slouží k zachycení, uchování a předávání znalostí k dané problematice.

4. Úroveň informačních potřeb určuje strukturu a obsah informačního modelu

Při zadávání zakázek s využitím BIM se dlouhou dobu využíval systém zvaný LOD100-500. Zdroj tohoto označení pochází z USA, což je jeden z důvodů, proč ne zcela vyhovuje zvyklostem v ČR. Byl však dlouhou dobu jediným záchytným bodem pro zadavatele. Protože se ale věnuje především grafické úrovni jednotlivých prvků a konstrukcí a méně alfanumerickým údajům, navíc bez přesnější specifikace požadavků na ně, byla na evropské úrovni zpracována technická norma ČSN EN 17412-1:2021. Jejím základem je rozlišení předpokladů pro stanovení úrovně informačních potřeb a dále rozdělení vlastní úrovně informačních potřeb na tři základní skupiny (obr. 2):

• geometrické informace
• alfanumerické informace
• dokumentace

Základním cílem použití této technické normy je na jedné straně zpracování dokumentace staveb s dostatečným množstvím informací a na straně druhé odstranění tvorby informací, které žádný z účastníků stavebního procesu (aktérů) nevyužije.

Tato technická norma je základem pro zpracování obsahu Datového standardu staveb (DSS) pro prostředí v České republice, který je ve správě České agentury pro standardizaci. V první etapě se zpracovávají potřebné alfanumerické údaje. Protože geometrické údaje více podléhají zvyklostem pro tvorbu dokumentace, budou zpracovávány v dalších etapách. Celý obsah DSS je potřeba zpracovávat i v souvislosti s vývojem digitálního stavebního řízení.

5. Datové šablony, produkty a katalogy

Do této skupiny technických norem patří normy pro autory katalogů a produktových informací, které mají sloužit pro strojové zpracování. Pro aplikaci těchto technických norem bude nutné mít připravené doplňky pro softwarové nástroje na zpracování dat z různých fází životního cyklu stavby tak, aby s daty ve struktuře podle těchto norem pracovaly. Na druhou stranu díky využití společných datových struktur bude možné místo vytváření katalogů a různých knihoven pro řadu softwarových nástrojů s různými proprietárními formáty používat jeden aktualizovaný zdroj dat, nejlépe přímo u výrobce.

6. Dokumentace procesů a procesní mapy (tzv. IDM)

Stavebnictví obecně se vyznačuje tím, že sdružuje mnoho různých oborů a v rámci jednoho projektu řadu účastníků. Pro efektivní práci je tak nezbytné, aby všichni účastníci projektu věděli, které informace a kdy je třeba si předávat. Tato otázka je ještě důležitější při použití digitálních nástrojů, protože většina z nich má velmi nízký práh tolerance, pokud jde o schopnost interpretovat digitální data. Technické normy této skupiny tak popisují způsob, jak zachytit a jasně specifikovat procesy a předávání informací během projektu a případně i celého životního cyklu stavby.

7. Balíčky dat (tzv. informační kontejner)

Informační kontejner podle technické normy ČSN EN ISO 19650-1:2019 je strukturovaný zdroj informací pro stavbu a zahrnuje strukturu včetně podadresářů/podsložek, souborů s informacemi (včetně modelů, dokumentů, tabulek, schémat). Strukturovaná část informačních kontejnerů obsahuje modely s geometrií, schémata a databáze. Nestrukturovaná část informačních kontejnerů obsahuje další dokumentaci, videoklipy a zvukové nahrávky. V tomto případě se však nejedná ani o společné datové prostředí (CDE), ani o celý informační model stavby. CDE je úložiště a příslušný nástroj umožňující sdílení dat z jednoho místa. Informační model stavby zahrnuje veškeré informace o stavbě. Informační kontejner pak obsahuje určitý výběr dat z informačního modelu stavby pro určitý účel užití, určený pro určitého aktéra pro určitý milník v projektu a uložený na CDE. Může sloužit pro předání a kontrolu stavu projektu, lze jej využít i pro účely archivace dané etapy projektu.

V kontextu technické normy ISO 19650 však může být informačním kontejnerem i samotný soubor a součástí takového kontejneru nejsou metadata ve strukturované formě. Metadata v tomto případě mohou být nahrazena i pouhou jmennou konvencí. Vzhledem k tomu, že pro účely digitalizace je potřeba vytvořit takovou strukturu metadat, která bude umožňovat strojové zpracování a bude obecně popsaná, vznikl soubor technických norem ČSN EN ISO 21597-1 a -2:2023. Ten se zabývá technickým popisem strukturované formy informačního kontejneru.

8. Společné datové prostředí (CDE)

CDE poskytuje možnost během zpracování projektu s využitím metody BIM ukládat potřebná data na společné úložiště. To umožňuje také záznam akcí, které se s ukládanými soubory prováděly. Je tak jednak zajištěno zabezpečení přístupu a využívání informací a jednak záznam akcí slouží pro kontrolu časových plánů při zpracování projektů. Protože na trhu je k dispozici řada produktů této třídy, bude do budoucna potřeba zajistit přenositelnost dat mezi těmito různými systémy. K tomu mají sloužit technické normy věnující se tzv. openCDE.

CDE je jedním z požadavků pro smysluplné využívání metody BIM. Je zmiňováno i v rámci technické normy ČSN EN ISO 19650-1 a -2:2019.

9. Témata vztahující se k procesům

Do skupiny zatím patří jeden projekt připravovaný pracovní skupinou CEN/TC442 a věnující se specifikaci aktivit a činností potřebných pro zpracování projektu s využitím BIM v odpovídajících projektových fázích. Pro takové aktivity je pak nutná určitá sada znalostí a dovedností. Projekt si neklade za cíl specifikovat společné názvy rolí jako jsou manažer BIM nebo koordinátor BIM, ani jakoukoliv úroveň vzdělávání či certifikace. Takové specifikace jsou úkolem implementace budoucího normativního dokumentu na národních úrovních. Cílem je však nalezení shody v úrovni uvažovaných činností, dovedností a znalostí.

10. Příručky pro aplikaci technických norem pro BIM

Jednotlivé technické normy se zpracovávají jako samostatné dokumenty. Pro vybraná témata je tak potřeba popsat vztahy mezi těmito samostatnými dokumenty a k tomu slouží většinou technické zprávy z této skupiny.

Technické normy pro oblast BIM, ale zároveň i navazující oblasti facility managementu (FM) i geografických informací (GI/GIS) procházejí živou diskuzí o propojení dat všech oblastí a hlavně o vzájemném čerpání informací. Další částí je pak rychle se rozvíjející obor Internet of Things (Internet věcí, IoT). To je však další kapitola příběhu o propojování dosud vedle sebe existujících oborů a určitě o ní ještě uslyšíme.

Závěr

Celá standardizační práce potvrzuje orientaci a důraz na společné hledání vhodných postupů, jejich dokumentaci z důvodu zajištění důvěryhodnosti a ukládání informací v dokumentovaném a otevřeném datovém formátu s možností spolupráce různých účastníků při využívání různých nástrojů.

Vzhledem k tomu, že se všem zmiňovaným oblastem, BIM, FM i IoT, věnuje řada lidí z komerčních firem, škol, státních institucí i softwarových firem, nejsou nalezené postupy jen nějakou další povinností, ale mají sloužit k tomu, aby se projekty od návrhu až po likvidaci staveb zlepšily a byly založeny na spolupráci, nikoliv souboji jednotlivých účastníků. A právě k tomu má sloužit snaha využívat technické normy jako základ pro domluvená pravidla nejen na národní úrovni.