De geschiedenis van BIM

De laatste tijd hebben bouwwerkinformatiemodellen (BIM) een opkomst gemaakt in de bouwindustrie. Voor de laatste twee jaar heeft iedereen het over BIM tijdens bouw- en constructie exposities. Het is de laatste tijd een bekende term en alhoewel het voor vele een nieuwigheid is, evolueren de ideeën en technologieën achter BIM in werkelijkheid al meer dan vijftig jaar (Silva, 2011).

Het concept van BIM wordt niet toegekend aan een enkele persoon, maar is eerder vol rijke geschiedenis van innovatie uit de Verenigde Staten, Centraal en Noord Europa tot en met Japan. Het is ook interessant om te weten dat een deel van de BIM-geschiedenis is omwikkeld met de Koude Oorlog. Al deze pakkende verhalen komen uit op de race om de perfecte collaboratieve oplossing te bedenken om de 2D CAD standaard te ontwrichten (Bergin, 2011).

Wat is BIM ook alweer?

We hebben eerder besproken wat Bouwinformatiemodellen precies zijn in een eerder artikel, maar voor de duidelijkheid van deze tekst; de ideale BIM-software is in staat om de fysieke en intrinsieke eigenschappen van een gebouw te representeren als een object-georiënteerd model, gebonden aan een databank (Bergin, 2011).

De meeste moderne BIM kunnen fotorealistisch renderen, specifieke taxonomie kenmerken optimaliseren en de omgeving programmeren om modelcomponenten te bouwen, met de ambitie om steeds meer te kunnen. Moderne BIM zijn 3D met orthografische 2D plannen die ook beschikbaar zijn in sectie en verhoogde gezichtsvelden.

Naargelang een infrastructuurproject ontwikkelt, worden projecttekeningen en veranderingen aangepast met elke verandering in het model. Een bouwinformatiemodel kan ontworpen worden in een software die wel of niet parametrisch is. Parametrisch zijnde een proces gebaseerd op algoritmes dat toestaat om de uitdrukking van parameters en regels, die gezamenlijk de relatie tussen intentie en ontwerpuitkomst definiëren, coderen en verduidelijken (Jabi, 2013).

Parametrisch wat?

Parametrisch modellering staat toe om de beperkingsfuncties te creëren zoals de hoogte van een horizontaal niveau, welke dan gelinkt kunnen worden aan de hoogte van specifieke muren, parametrisch aan elkaar afgesteld. Hierdoor ontstaat er geometrisch en dynamisch databank model. Deze evolutie gaf een oplossing voor de afwezigheid van de berekenbare informatie die in dit artikel vermeld wordt.

Parametrische modellen gaven de industrie de mogelijkheid om tekeningen te veranderen op verschillende schalen en tegenover gefragmenteerde tekenbladen – de benodigde uren voor manuele hertekening daalde hierdoor over tijd. Het gebruik van computertechnologie automatiseerde langdradige taken in alle disciplines, waardoor de productiviteit sterk groeide.

Vroeger was BIM meer een gezegde dan een actuele technologie – de beperkingen van computers in die tijd en ingewikkelde interfaces zorgden voor 2D lijntekeningprogramma’s zoals AutoCAD en Bentley Microstation. Het duurde enige tijd vooraleer berekenbaarheid in design modellen gebruikt konden worden.

Tijdlijn van BIM geschiedenis

1957 — Pronto, eerste commerciële computerondersteunde machine (CAM) software
1963 — Sketchpad, CAD met grafische gebruikersinterface
1975 — Bouwomschrijving-systeem (BDS)
1977 — Grafische Taal voor Interactief Design (GLIDE)
1982–2D CAD
1984 — Radar CH
1985 — Vectorworks
1986 — Universele Computerondersteunde Productie Systeem (RUCAPS)
1987 — ArchiCAD
1988 — Pro/ENGINEER
1992 — bouwwerkinformatiemodellen als officiële term
1993 — Bouw Design Adviseur
1994 — miniCAD
1995 — International Foundation Class (IFC) file format
1997 — ArchiCAD’s Teamwork
1999 — Onuma
2000 — Revit
2001 — NavisWorks
2002 — Autodesk koopt Revit
2003 — Generatieve Componenten
2004 — Revit 6 update
2006 — Digitaal Project
2007 — Autodesk koopt NavisWorks
2008 — Parametricist Manifesto
2012 — formit

BIM – Het begin

Om de geschiedenis van BIM en BIM-systemen te traceren, moeten we terugkeren naar het begin van computers en de conceptuele onderbouwing doorzoeken. Computerondersteunde ontwerpen en computerondersteunde fabricage ontwikkelden als twee aparte technologieën, ongeveer rond dezelfde tijdsperiode in de jaren 60. In die tijd had niemand veracht dat zowel CAM als CAD uiteindelijk samen zouden voegen tot sterke krachten in de industriële wereld (American Machinist, 1999).

In 1957 ontwikkelde Dr. Patrick J Hanratty de eerste commerciële computerondersteunde fabricage (CAM) software, genaamd Pronto. Dit was een numeriek-gecontroleerde machinale technologie die later groeide tot computerondersteunde fabricage (CAM). Een korte tijd later, experimenteerde hij met computer-gegenereerde grafieken en in 1961 ontwikkelde hij DAC (Design geAutomatiseerd door Computer), welke het eerste CAM/CAD systeem werd dat interactieve grafieken gebruikte, wat tevens gebruikt werd voor de gecompliceerde mallen van General Motors. Na verschillende moeilijkheden, veroorzaakt door het gebruik van een onpopulaire programmeertaal, had Hanratty het volgende te zeggen:
“Genereer nooit iets wat gekoppeld is aan een specifieke architectuur. En zorg dat dingen open blijven om met andere systemen te communiceren, zelf met de concurrentie.”
In 1962 schreef Douglas C. Englebart een essay genaamd, “Het Verhogen van het Menselijk Intellect”. Hierin beschreef hij het idee van de toekomstige architect, suggereerde hij object-georiënteerd design, parametrische manipulatie en relationele databanken (Bergin, 2011):

“De architect begint vervolgens met het doorvoeren van een reeks specificaties en data, een 15cm vloerpaneel, 30cm betonnen muur van drie meter hoog binnen een uitgraving, en zo verder. Wanneer hij klaar is, verschijnt de aangepaste omgeving op zijn scherm. Een structuur krijgt vorm. Hij bestudeert het, verandert het… Deze lijsten groeien tot een steeds meer gedetailleerde, gelinkte structuur, welke de rijpende gedachte achter het ontwerp vertegenwoordigt.”

Gedurende deze tijd waren verschillende designonderzoekers bezig met een technologie die vergelijkbaar is met Geografisch Informatie Systemen (GIS). Tussen deze onderzoekers zat Christopher Alexander’s werk, wat opvallend veel invloed had op een groep jonge computerwetenschappers die zich bezighielden met object-georiënteerd programmeren. Echter, zonder een grafische interface, konden de conceptuele onderbouwing in die tijd niet gerealiseerd worden.

Droom bouwen van het model

In 1963 werd de eerste computerondersteunde designsoftware met een grafische interface ontwikkelt, “Sketchpad”, gemaakt door Ivan Sutherland van het MIT Lincoln Lab. Algeheel was deze ontwikkeling een doorbraak voor mens-computer interactie en een grote doorbraak in de ontwikkeling van computergrafieken (Sutherland, 2003). Op het gebied van constructietechnologie, werd Sketchpad vervangen door solide modellering programma’s – computer representatie van geometrie werd verder ontwikkelt, waardoor het vertonen en onthouden van vorminformatie mogelijk werd. In de jaren 70 en 80 evolueerde deze technologie tot constructieve solide geometrie (CSG) en grenzenrepresentatie (brep). Het gehele ontwerpproces hiervoor had nood aan een intuïtieve connectie met het design medium en bracht de uitdaging om de computer op een simpele wijze te commanderen.

De databank in elkaar zetten

In 1975 publiceerde Charles Eastman een verslag waarin hij een prototype omschreef, genaamd Bouwomschrijving Systeem (BDS). In dit artikel sprak hij over ideeën van parametrisch design, 3D computer representaties van hoge kwaliteit, met een “enkele geïntegreerde databank voor visuele en kwantitatieve analyses.”

Eastman’s verslag bleek een omschrijving van BIM-systemen te zijn zoals we ze vandaag kennen. Eastman ontwierp een programma dat de gebruiker toegang gaf tot een sorteerbare databank – informatie kan categorisch verkregen worden via attributen (inclusief materialen en leveranciers); het maakte ook gebruik van een grafische interface en orthografische perspectieven.

Het BDS was een van de eerste projecten uit BIM-geschiedenis die succesvol was in het creëren van een bouwdatabank; het beschreef een individuele bibliotheek aan elementen die verkregen konden worden en aan het model worden toegevoegd (Bergin, 2011). Eastman concludeerde dat BDS het opstellen en analyseren zou versimpelen en de ontwerpkosten zou verlagen door meer dan vijftig procent.

BDS was het experiment wat de meeste fundamentele problemen in architecturen design identificeerde voor de komende vijf decennia. In 1977 creëerde Charles Eastman ook het GLIDE (Grafische Taal voor Interactief Design) in het CMU lab, welke de meeste van de karakteristieken van het moderne BIM-platform bezat.

Toen de jaren 80 voorbijkwam, werden er verschillende systemen ontwikkelt wereldwijd. Deze groeiden in populariteit binnen de industrie en een aantal werden zelfs toegepast bij bouwprojecten. Het was in 1986 wanneer RUCAPS (Universele Computerondersteunde Productie Systemen) gebruikt werd om te assisteren in de verbouwing van de Heathrow Luchthaven Terminal 3.

Dit was het eerste CAD-programma, in de geschiedenis van BIM, dat gebruikt werd in geprefabriceerde constructie (of tijdelijke fase constructie om specifieker te zijn). Dit wordt beschouwd als de voorloper van de hedendaagse BIM-software (Eastman et al, 2008).

Naar virtueel ontwerp en constructie

Terwijl ontwikkelingen met snelle vaart plaatsvonden in de Verenigde Staten en in Engeland, smokkelde een computer- en programmering genie in communistisch Hongarije illegale Apple computers door het IJzeren Gordijn, om software te ontwikkelen die later gebruikt zou worden om de geschiedenis van zowel het BIM-concept als de BIM-markt te sturen naar hoe wij deze hedendaags kennen (Arnold, 2002).

In 1982 begon Gábor Bojár aan het ontwikkelen van ArchiCAD; hiervoor moest hij de juwelen van zijn vrouw verpanden, om genoeg geld te hebben voor het smokkelen van zijn Apple computers. Met vergelijkbare technologie als de BDS, kwam Bojár in 1984 met zijn Graphisoft’s Radar CH software voor de Apple Lisa OS.

Dit werd later opnieuw gelanceerd in 1987 als ArchiCAD, welke hierdoor de eerste BIM-software beschikbaar op een persoonlijke computer werd (Bergin, 2011). Terwijl ArchiCAD geïmplementeerd werd onder het virtueel gebouw concept in 1987, concludeerde Tekla zijn werk aan een gecombineerde grafische en relationele databank voor hun vroege systeemversies van een BIM.

Terugkerend naar 1985, in de Verenigde Staten, ontwikkelde Diehl Graphsoft Vectorworks, een van de eerste CAD-programma’s, een van de eerste 3D modelleringsprogramma’s, en de eerste cross-platform CAD-applicatie. Vectorworks was een van de eerste programma’s die BIM-mogelijkheden introduceerde.

Tegelijkertijd (1985), werd het Parametrisch Technologie Corporatie (PTC) opgericht, welke in 1988 Pro/ENGINEER op de markt bracht, wat erkent wordt als de eerste parametrische modelleringsoftware in de geschiedenis van BIM. Na hun vertrek bij PTC, starten Irwin Jungreis en Leonid Raiz hun eigen softwarebedrijf, ‘Charles River Software’.

Het duo wou een architecturale versie van Pro/ENGINEER ontwikkelen die meer complexe projecten zou aankunnen dan ArchiCAD. Tegen het jaar 2000, hadden ze een programma genaamd ‘Revit’, een verzonnen woord dat herziening en snelheid voorstelt. Revit revolutioneerde BIM door gebruik te maken van een parametrische fundering die geprogrammeerd werd rondom objecten-programmatie, en door een platform te creëren dat rekening hield met tijdsattributen.

Een aantal belangrijke dingen om te vermelden uit de geschiedenis van BIM relateren aan de ontwikkeling van de Bouw Design Adviseur uit het Lawrence Berkeley Nationale Lab in 1993. Dit was een software die simulaties uitvoerde en oplossingen suggereerde gebaseerd op een model.

In Australië ontstond Mapsoft in 1994, een bedrijf dat zich bezighield met het ontwikkelen van een meer economische CAD-software. Deze software vormde de basis voor miniCAD, de eerste CAD-software die beschikbaar was op een draagbare computer – de DOS-gebaseerde HP100LX. miniCAD wordt tegenwoordig nog steeds gebruikt in Windows, Palms en andere old-school PCs.

Evolutie van BIM termen en definities

Robert Aish documenteerde de term “Bouwmodellen” voor het eerst in een gepubliceerd verslag in 1986. In dit verslag, argumenteerde hij over wat we tegenwoordig kennen als BIM en de technologie om dit te implementeren. Een aantal jaren later, verscheen het eerste gedocumenteerde gebruik van de term, “Bouwinformatiemodellen”, in een verslag geschreven door G.A. Van Nederveen en F. Tolman in de december 19992 editie van Automatisering in Constructie.

Het cultiveren van een samenwerkingscultuur

Moderne architectuur, bouwkunde en bouwmethodes groeien de laatste tijd richting een collaboratieve trend. In het laatste decennium worden bouwkundige documenten steeds vaker geïntegreerd met overige ingenieur systemen.

Deze samenwerkingscultuur beïnvloed het grootste deel van de industrie, welke langzaam haar projectcontracten verhuist richting beter-geïntegreerde projectleveringssystemen, waar iedereen werkt aan een gezamenlijke en toegankelijke bedrijfsinformatiemodellen set.

In 1995 werd het Internationale Fundament Class (IFC) documentenformat ontwikkelt, welke data toegang geeft om doorheen verschillende platformen te vloeien – waardoor documenten compatibel zijn met verschillende BIM-programma’s. In 1996 bracht ArchiCAD haar eerste documenten uitwisseling uit, gebaseerd op een samenwerkingsoplossing, genaamd ‘Teamwork’.

Dit revolutioneerde samenwerkingsverbanden en gaf architecten de mogelijkheid om met meerdere mensen tegelijkertijd aan een bouwmodel te werken. Opvolgende updates op Teamwork brachten verdere mogelijkheden om toegang van de bouwmodellen op afstand te verkrijgen over het internet, waardoor projectsamenwerking op een grotere schaal mogelijk werd.

In 1999 werd Onuma uitgebracht in Japan, waarmee virtuele teams via het internet samen konden werken aan BIM’s. Hierdoor ontstond er een databank-gedreven BIM-plansysteem dat de fundering zou hebben gelegd voor toekomstige, platformonafhankelijke integratie van BIM-software en parametrische technologieën. In 2001 kwam NavisWorks op de markt met JetStream.

Een 3D designbeoordelingssoftware met bepaalde mogelijkheden tot 3D CAD-navigatie, samenwerking en coördinatie. JetStream coördineerde verschillende documentenformats en bracht constructiesimulatie en probleemherkenning. Wanneer Revit uitkwam met haar update, Revi 6, in 2004, werd de toon gezet voor geïntegreerde modelsoftware die grotere teams van architecten en ingenieurs de mogelijkheid gaf om tegelijkertijd in hetzelfde bestand samen te werken.

Terwijl Autodesk racete naar de top van het BIM spel, kochten ze Revit in 2002, NavisWorks in 2007 en een aantal concurrerende, ‘kleinere’ BIM-systemen. Eind 2012 ontwikkelde Autodesk Formit. Formit in een applicatie die de opvatting van een BIM-model op een mobiel toestel toestaat.

Huidige BIM beoefening

Er zijn enkele BIM-spelers die hier benoemd zouden moeten worden. Alhoewel ze maar een klein marktaandeel hebben, hebben ze toch een reusachtige impact gemaakt in de designwereld. In 2003, ontwikkelde Bentley Systemen Generatieve Componenten (GC), een BIM-platform dat focuste op parametrische flexibiliteit en vormgevende geometrie, inclusief NURBS (niet-uniforme rationele B-Spline) oppervlaktes.

In 2006 ontwikkelde Gehry Technologies een programma vergelijkbaar met GC, genaamd ‘Digital Project’. Zowel Digital Project als GC inspireerde een revolutie in architecturale designs. Beide platformen waren revolutionair, aangezien ze complexe en provocerende architecturale vormen konden produceren, wat de geboorte gaf aan parametricisme. Patrick Schumacher bedacht de term “parametricisme” en de parametrische architectuurbeweging in 2008.

In zijn Parametricist Manifesto beschreef hij het belang om de moderne BIM-platformen (DP en GC) te beheersen om competitief te blijven in de moderne architecturenwereld. Een bekende anekdote van Schumacher luidt als volgt:

“De huidige staat van ontwikkeling binnen parametricisme relateert net zoveel aan de doorlopende voortgang van de begeleidende computationele designtechnologieën, als dat het een resultaat is van de ontwerper’s realisatie tot de unieke, formele en georganiseerde mogelijkheden die beschikbaar zijn. Parametricisme kan enkel bestaan via gesofisticeerde parametrische technieken. Tot slot, computationeel-vooruitstrevende designtechnieken, zoals scripting (in Mel-script of Rhino-script) en parametrisch modelleren (met tools zoals GC of DP) worden steeds meer een doordringende realiteit. Tegenwoordig is het onmogelijk om zonder deze technieken nog te concurreren binnen de hedendaagse ‘avant-garde’ scène.

Door de huidige parametrische uitzichten en oudere ambachtswaardes, ontstaat er een generatiekloof die subtiel doorgroeit vanwege technologische integratie. Zo kan bijvoorbeeld een beginnende designer met een basiskennis in BIM-software meer werk produceren als een architecturenveteraan die niet over deze computerkennis beschikt.

Aangezien deze skills en technieken leerbaar zijn, bieden velen architectenscholen en zelfs softwarebedrijven specifieke trainingen aan voor specifieke software. ‘Verouderen’ als werker in deze industrie is een mythe, aangezien al deze nieuwe technologische integraties aangeleerd kunnen worden.

BIM in de toekomst

Terwijl BIM de 40’ste verjaardag viert van haar generale concept en technologie, lijkt het alsof haar enorme potentieel in de architecturen-, ingenieurs- en constructiewereld nu pas in kaart wordt gebracht. Langzaam aan zijn we toeschouwers van de integratie van virtueel design en constructie met “duurzame ontwikkelingspraktijken, mens-computer interactie, augmented reality, cloud computing, en generatief design” (Bergin, 2011). Deze trends beïnvloeden de evolutie van BIM voortdurend en met een snel tempo. Het is echt een spannende tijd om te leven en deze opkomst van bouwtechnologie te mogen meemaken.

Vul uw BIM-kennis aan door het downloaden van ons gratis ebook over het verhogen van de productiviteit op de bouwwerf. Blijf steeds uw kennis over BIM en IPD-modellen binnen constructiemanagement en projectlevering aanvullen.