Single shared model approach for building information modelling

Abstract The current practice for information sharing with building information modelling (BIM) is distributed data sharing based on conversions. Conversions are problematic due to data loss, redundancy, and conflicting information. The hypotheses of this research were that i) a conversion-free data exchange is a feasible approach for BIM, ii) benefits can be achieved with a conversion-free information sharing, and iii) no impediment in principle exists for wider industrial use. The use of a single data schema by all applications is a requisite for a conversion-free data collaboration. For enabling the free evolution of the data content, a version free data schema is necessary. A model arrangement implementing partial models is needed for the growing size of models. A single shared model approach eliminates data conflicts and duplicates. For the best availability, the location for the shared model should be on a cloud service. Accessing the cloud model only through a web service, which encapsulates all model handling functionality, will ensure data integration and validity. The validity of IT solutions can only be confirmed with real software. For testing the conversion-free BIM method, a software development kit (SDK) with required functionality was programmed. Three applications and a cloud service for handling the shared model were developed with the help of SDK. In the experiments, Leonardo application was used for modelling walls, 3DTrussme for trusses, and Viewer for viewing the model. All applications were using the same shared model on the cloud. In the experimental test, the information exchange occurred without conversions, and all the data were saved only once on the cloud database. Without conversions, less conflicts and redundancies occurred, which lead to better data integrity and integration. Using SDK, there was no technical barrier for applications to join the single shared model ecosystem, but a drawback was that existing BIM programs are not compatible without remarkable changes. The performance was acceptable in the test run, but in real use, the size of the model and the number of applications and users will be much larger. However, a conversion-free single shared model approach can be a possible trend to the next generation BIM as well as a potential alternative for current data sharing methods using distributed files, conversions, and linked data.Tiivistelmä Rakentamisen tietomallinnuksen (BIM) nykyisenä tiedonjakamisen käytäntönä on hajautettu tietojärjestelmä, joka perustuu konversioihin. Konversiot ovat ongelmallisia tiedon häviämisen, ristiriitojen ja päällekkäisyyksien vuoksi. Tämän tutkimuksen hypoteesit olivat: i) konversiovapaa tiedonjakaminen on mahdollista, ii) etuja on saavutettavissa ilman konversioita tapahtuvassa tiedonsiirrossa ja iii) laajemmalle teolliselle käytölle ei ole periaatteellisia esteitä. Konversiovapaa tiedon jakaminen edellyttää yhden dataformaatin käyttöä. Alati kasvavien tietomallien koko vaatii tiedon järjestämismenetelmän, joko mahdollistaa osamallit. Datan ristiriidat ja päällekkäisyydet voidaan estää yhden jaetun mallin menetelmällä. Informaatio on parhaiten kaikkien osapuolien saatavilla, kun jaettu malli sijoitetaan pilvipalveluun. Kun tietomallia käsitellään vain web-palvelun rajapintafunktioilla, tiedon eheys ja kelpoisuus säilyvät. Tietoteknisten ratkaisujen kelpoisuus voidaan viime kädessä osoittaa vain toimivilla ohjelmistoilla. Konversiovapaan menetelmän testausta varten kehitettiin vaadittavat ominaisuudet sisältävä ohjelmistokehityspaketti (SDK), joka on edellytys sovellusten yhteensopivuudelle. Kolme sovellusta eli 3DTrussme, Leonardo ja Viewer ohjelmoitiin SDK:n avulla. Ohjelmointirajapinta sisälsi tarvittavat toiminnallisuudet tiedonjakamiseen, ja se toteutettiin pilvipalveluna. Testiajossa Leonardo-sovelluksella mallinnettiin seinät, 3DTrussmellä suunniteltiin naulalevyristikot ja Viewer-sovelluksella tarkasteltiin mallia. Kaikki kolme sovellusta käyttivät samaa jaettua mallia pilvipalvelussa. Suoritetussa testissä kaikki informaatio jaettiin ilman konversioita ja tallennettiin vain kerran. Ilman konversioita ja päällekkäisyyksiä saavutettiin parempi datan eheys ja integraatio. SDK:n avulla uudet sovellukset pystyivät liittymään yhden jaetun mallin ekosysteemiin ilman teknisiä esteitä. Toisaalta, ilman merkittäviä muutoksia nykyiset BIM sovellukset eivät ole yhteensopivia. Testiajossa suorituskyky oli hyväksyttävä, mutta todellisuudessa mallien koko sekä sovellusten ja käyttäjien lukumäärä ovat paljon suurempia. Tutkimus osoitti, että konversiovapaa yhden jaetun mallin menetelmä voi olla seuraava BIM-kehityssuunta ja vaihtoehto nykyisille tiedonsiirtoratkaisuille, jotka käyttävät erillisiä tiedostoja, konversioita ja linkkejä