Building information modelling (BIM). Defining user's profiles for accessing the BIM management system for efficient renovation in building

According to the current situation of building in Europe, there is a significant amount of building over 50 years old, which causes high energy consumption due to the degradation of building envelope and building components. In addition, due to the EU’s (European Union) goal to cut down 80% of primary consumption by 2050 (European Climate Foundation, 2010), backed up by the definition and implementation of Zero Energy Building (ZEB) and nearly Zero Energy Building (nZEB) targets, there is an obviously high demand for building renovation activities in Europe. To satisfy this target, the Architecture, Engineering and Construction (AEC) industry in Europe need to overcome a significant transformation in design and management technologies from using 2D and 3D CAD models towards a semantically enriched digital model, that is Building Information Modelling (BIM). BIM technologies brings an undeniable benefit of managing information in digital environments along the whole building life-cycle, which cause using enriched information effectively from initial stages of any construction project. Therefore, BIM is used mainly for new buildings by several stakeholders in the AEC industry; however, there are some obstructions need to be solved for implementing BIM technologies in energy efficiency renovation processes. The first problem is devising an effective and reliable way to rapidly capture 3D digital models of an existing buildings and use this information for following design stages of renovation in advance. Hence, the cost efficiency, time saving, and energy efficiency are maximised for renovation process, which is also increasing the productivity of all stakeholders involved in building life-cycle. After that, for energy efficient renovation, there is a need of a good BIM facility management tools to improve the connection between BIM and Building Automation and Control Systems (BACS) in the building for supervising the result of design and forecast the performances in building operation. However, the construction stage of renovation project must minimise the impacts on inhabitants, who usually continue living inside the building during the whole stages. Therefore, the most challenged things in BIM for building renovation as an interoperability platform are collaboration and scaling abilities. To address all of these problems, specific methods and tools for all stages of renovation processes (from initiative, design stages, construction to management and end of life in a building life-cycle) need to be proposed as well as developing a BIM implementation guidelines for renovation project, and creating an Common Data Environment (CDE) with different connected BIM Tools. This thesis focuses on defining the user’s profiles for accessing the BIM management system for efficient renovation in building by observing the way of collaboration between identified stakeholders. In detail, each stakeholder when log in to the management system will provide the access to specific information and function according to the logged profiles and to what they need for their tasks. There are 4 main groups of profiles, which are designers and architects, construction companies, service companies and inhabitant in the building. The information is shown particularly for different stakeholders based on their involvement in each task of each stage of the renovation process. Creating a user’s profile in general is a good way to make a general baseline for BIM implementation guidelines as well as a good BIM management system to use through the whole renovation process. The output of this thesis will be defining the users’ profile for accessing the BIM management system and the functions allowed for each type of users. To achieve this goal, there is a very important step need to be performed. It is analysis and definition of relevant activities and involved stakeholder in building renovation, as well as defining which tasks that is beneficial from BIM and involved to BIM technologies. Hence, deep analysis of building renovation process is necessary, which focus on the information workflows between involved stakeholders that related directly or indirectly to whole process. Furthermore, this work also improve the communication and data sharing between involved actors as well as avoiding data duplication and conflicting by an efficient data organisation. Afterward, it is an outline of how BIM support the rationalisation of information flow for different renovation process stages in a building life-cycle (initiative, initiation, concept design, preliminary design, developed design, detail design, construction, use and end-of-life). The output of this step is the essential information to determine a user’s profiles in BIM management system for each group of stakeholders. This thesis result is a small contribution for the project of a BIM-based toolkit for efficient renovation in building (BIM4EEB). Due to the complexity of renovation project, which usually start from an existing building with too many different conditions, the information workflow and user’s profiles is varied between projects. However, the result shows a big picture of the collaboration, relative tasks of each stakeholders in building renovation process as well as the link between BIM technologies and energy efficient renovations. It is a good reference baseline to develop a good BIM management system for a new building life-cycle that start from a renovated existing building.

Secondo l'attuale situazione dell'edilizia in Europa, c'è una quantità significativa di edifici di oltre 50 anni, che causa un elevato consumo energetico a causa del degrado dell'involucro dell'edificio e dei componenti edilizi. Inoltre, a causa dell'obiettivo dell'UE (Unione Europea) di ridurre l'80% del consumo primario entro il 2050 (European Climate Foundation, 2010), sostenuto dalla definizione e dall'implementazione degli obiettivi di Zero Energy Building (ZEB) e quasi Zero Energy Building (nZEB), c'è ovviamente una forte domanda per le attività di ristrutturazione degli edifici in Europa. Per soddisfare questo obiettivo, l'industria europea dell'architettura, dell'ingegneria e delle costruzioni (AEC) deve superare una trasformazione significativa nelle tecnologie di progettazione e gestione, passando da modelli CAD 2D e 3D a un modello digitale semanticamente arricchito, ovvero il Building Information Modelling (BIM). Le tecnologie BIM apportano un innegabile beneficio nella gestione delle informazioni in ambienti digitali lungo l'intero ciclo di vita dell'edificio, il che comporta l'utilizzo di informazioni arricchite in modo efficace fin dalle fasi iniziali di qualsiasi progetto di costruzione. Pertanto, il BIM è utilizzato principalmente per i nuovi edifici da diversi stakeholder dell'industria AEC; tuttavia, ci sono alcuni ostacoli che devono essere risolti per implementare le tecnologie BIM nei processi di rinnovamento dell'efficienza energetica. Il primo problema è l'ideazione di un modo efficace e affidabile per acquisire rapidamente modelli digitali 3D di un edificio esistente e utilizzare queste informazioni per seguire in anticipo le fasi di progettazione e ristrutturazione. In questo modo, l'efficienza dei costi, il risparmio di tempo e l'efficienza energetica sono massimizzati per i processi di ristrutturazione, il che aumenta anche la produttività di tutti i soggetti coinvolti nel ciclo di vita dell'edificio. Dopo di che, per una ristrutturazione ad alta efficienza energetica, c'è bisogno di un buon strumento di facility management BIM per migliorare il collegamento tra BIM e i sistemi di Building Automation and Control Systems (BACS) nell'edificio per supervisionare il risultato della progettazione e prevedere le prestazioni nel funzionamento dell'edificio. Tuttavia, la fase di costruzione del progetto di ristrutturazione deve ridurre al minimo l'impatto sugli abitanti, che di solito continuano a vivere all'interno dell'edificio durante l'intera fase. Pertanto, le cose più impegnative nel BIM per la ristrutturazione degli edifici come piattaforma di interoperabilità sono la collaborazione e le capacità di scalabilità. Per affrontare tutti questi problemi, è necessario proporre metodi e strumenti specifici per tutte le fasi dei processi di ristrutturazione (dall'iniziativa, alle fasi di progettazione, alla costruzione, alla gestione e alla fine del ciclo di vita dell'edificio), nonché sviluppare linee guida per l'implementazione del BIM per i progetti di ristrutturazione e creare un ambiente comune dei dati (CDE) con diversi strumenti BIM collegati. Questa tesi si concentra sulla definizione dei profili degli utenti per l'accesso al sistema di gestione BIM per una ristrutturazione efficiente dell'edificio, osservando le modalità di collaborazione tra gli stakeholder identificati. In dettaglio, ogni stakeholder quando si connette al sistema di gestione fornirà l'accesso a specifiche informazioni e funzioni in base ai profili registrati e a ciò di cui hanno bisogno per i loro compiti. Ci sono 4 gruppi principali di profili, che sono progettisti e architetti, imprese di costruzione, società di servizi e abitanti dell'edificio. Le informazioni sono mostrate in particolare per i diversi soggetti interessati in base al loro coinvolgimento in ogni compito di ogni fase del processo di ristrutturazione. La creazione del profilo di un utente in generale è un buon modo per creare una base generale per le linee guida di implementazione del BIM e un buon sistema di gestione del BIM da utilizzare durante l'intero processo di ristrutturazione. L'output di questa tesi sarà la definizione del profilo degli utenti per l'accesso al sistema di gestione BIM e delle funzioni consentite per ogni tipo di utenti. Per raggiungere questo obiettivo è necessario compiere un passo molto importante. Si tratta dell'analisi e definizione delle attività rilevanti e degli stakeholder coinvolti nella ristrutturazione degli edifici, nonché della definizione dei compiti che sono vantaggiosi per il BIM e coinvolti nelle tecnologie BIM. Di conseguenza, è necessaria un'analisi approfondita del processo di ristrutturazione degli edifici, che si concentra sui flussi informativi tra gli stakeholder coinvolti che si riferiscono direttamente o indirettamente all'intero processo. Inoltre, questo lavoro migliora anche la comunicazione e la condivisione dei dati tra gli attori coinvolti, evitando duplicazioni di dati e conflitti da parte di un'efficiente organizzazione dei dati. In seguito, si tratta di uno schema di come il BIM supporta la razionalizzazione del flusso di informazioni per le diverse fasi del processo di ristrutturazione in un ciclo di vita dell'edificio (iniziativa, avvio, progettazione concettuale, progettazione preliminare, progettazione sviluppata, progettazione dettagliata, costruzione, uso e fine vita). L'output di questa fase è l'informazione essenziale per determinare i profili di un utente nel sistema di gestione BIM per ogni gruppo di stakeholder. Il risultato di questa tesi è un piccolo contributo per il progetto di un toolkit basato sul BIM per una ristrutturazione efficiente nell'edilizia (BIM4EEB). A causa della complessità del progetto di ristrutturazione, che di solito parte da un edificio esistente con troppe condizioni diverse, il flusso di informazioni e i profili degli utenti variano da un progetto all'altro. Tuttavia, il risultato mostra un quadro generale della collaborazione, dei compiti relativi di ogni stakeholder nel processo di ristrutturazione degli edifici e del legame tra le tecnologie BIM e le ristrutturazioni ad alta efficienza energetica. È un buon punto di riferimento per sviluppare un buon sistema di gestione BIM per un nuovo ciclo di vita di un edificio che parte da un edificio esistente ristrutturato.