Afstudeerverslag Noor Hellemans (Dutch)
Instrumentatie voor het afstemmen van Vraag en Aanbod in de bouw -- bcoWeb: Building-Construction Ontology Web Initiatief
Instrumentatie voor het afstemmen van Vraag en Aanbod in de bouw
 |
bcoWeb
E. Hellemans
Civiele Techniek
December 2004
 |
Voorwoord
Deze afstudeerscriptie vormt, in combinatie met de webpagina die ik in samenwerking met Reinout van Rees en Frits Tolman heb ontwikkeld, het eindresultaat van mijn afstudeeronderzoek. Dit onderzoek heb ik aan de faculteit van Civiele Techniek van de Technische Universiteit Delft uitgevoerd en draagt als titel: bcoWeb, Instrumentatie voor het afstemmen van vraag en aanbod in de bouw.
Tijdens de laatste fase van mijn studie kwam ik in aanraking met de voormalige sectie civieltechnische informatica. Ik raakte door het volgen van enkele vakken steeds meer geïnteresseerd in de mogelijkheden van ICT in de bouw en zag daarin een mooie uitdaging voor mijn afstudeeronderzoek. In mijn zoektocht naar een geschikt onderwerp kwam ik al snel in contact met professor Frits Tolman van de voormalige sectie civieltechnische informatica. Hij heeft in de afgelopen jaren meerdere afstudeerders en promovendi begeleid en zag in mij nog een laatste kandidate voor zijn vertrek als professor aan de TU. Mijn rol als afstudeerder zou daarbij goed aan kunnen sluiten bij de laatste fase van het promotieonderzoek van Reinout van Rees.
Tijdens mijn afstuderen heb ik veel samengewerkt met Reinout en Frits en hebben we tijdens onze, bijna wekelijkse, bijeenkomsten heel wat brainstormsessies gehouden. Hieruit kwamen hele diverse ideeën maar ook nieuwe problemen naar voren. Ook merkte ik dat ik na zo’n discussie vol nieuwe energie en ideeën weer aan de slag kon. Voor deze goede en intensieve begeleiding wil ik Frits en Reinout heel erg bedanken. Jullie hebben mij zeker de ruimte gegeven om te zwemmen als afstudeerder maar ook heel goed aangevoeld wanneer ik een hulplijntje of zetje kon gebruiken.
Ook wil ik de mensen van TNO, Peter Willems (mijn begeleider), Michel Böhms en Peter Bonsma heel erg bedanken voor de interessante en leerzame gesprekken met betrekking tot het project iBUILD.
Dan rest mij nog een ieder die deze scriptie leest veel leesplezier te wensen.
Delft, December 2004
Noor Hellemans
Samenvatting
Dit afstudeeronderzoek, getiteld ‘bcoWeb, Instrumentatie voor het afstemmen van vraag en aanbod in de bouw’, beschrijft (de eerste stappen in) de ontwikkeling van een nationaal en open bouwontologienetwerk. Met de intentie een doorbraak mogelijk te maken in de manier waarop partijen in de bouw informatie en kennis uitwisselen en delen. Het is een experiment op basis van het Functional Unit (FU) – Technical Solution (TS) paradigma van GARM (Generic AEC Reference Model).
Enkele specifieke cultuurkenmerken zoals fragmentatie van de bouw, unieke projecten en de zwakke positie van de opdrachtgever, werken prijsafspraken, marktverdeling en ander kartelgedrag in de hand. Gebrek aan concurrentie, prijsafspraken en marktverdeling leiden op hun beurt tot suboptimale resultaten: onvoldoende marktwerking, beperkte innovatie, onvoldoende kwaliteit en een lage productiviteitsgroei. Dit alles leidt er toe dat de bouwsector door de klanten als een onaantrekkelijk en zeer gesloten werkterrein wordt ervaren.
Een verandering in de bouw is echter op handen door de omslag van een aanbod- naar een vraagmarkt. Het gaat in dit proces niet om het aanbieden van meer producten maar vooral om het leveren van kennis en kwaliteit van bouwproducten aan de klant.
Het bcoWeb vormt een experiment dat inspringt op deze verandering. Het is voor een belangrijk deel gebaseerd op de mogelijkheden van het Nieuwe Generatie Internet (NGI, ook wel het Semantische Web genoemd) in de bouw. Het gaat om een dynamisch Internet waarbij de opmaak van een document wordt gescheiden van de inhoud. Hierdoor ontstaat betekenisvolle data die met elkaar verbonden is en die door verschillende applicaties kan worden geïnterpreteerd zonder tussenkomst van de mens. Om kennis in zo’n expliciete vorm vast te leggen, spelen objectenbibliotheken een belangrijke rol. Door betekenisvolle (semantische) relaties aan te brengen, kunnen de objecten uit verschillende bibliotheken op elkaar worden 'afgestemd’, waardoor verschillen en overeenkomsten expliciet vast komen te liggen. Kennis kan zo niet alleen veel effectiever worden aangewend, maar ook de mogelijkheid tot betere samenwerking tussen partijen met ieder hun eigen kennis wordt vergroot. Het ontwikkelen van één alomvattende bibliotheek is dus niet noodzakelijk. Kennis in de verschillende bibliotheken kan op deze wijze onderling gedeeld worden, waarmee de toegevoegde waarde voor de eindgebruiker wordt vergroot.
Door middel van het NGI kan de informatie- en kennisdeling in de bouw aanzienlijk verbeteren en kan de bouw een veel meer open bedrijfstak worden dan het tot nu toe is. Directe deelname van computerapplicaties m.b.v. het NGI zal helpen om de concurrentie te laten toenemen binnen de chaotische en gefragmenteerde bouwindustrie. Als het mogelijk is om bestaande informatie en kennis via automatisering in te zetten om de positie van de klant te versterken zullen faalkosten en bouwfraudes kunnen worden teruggedrongen. Menselijke controle over de complexe informatie- en kennisdeling en het uitwisselingsproces kan verminderen; computers nemen het over, maar houden de mens goed geïnformeerd. Deze toekomstvisie heeft een belangrijke rol gespeeld bij de ontwikkeling van het bcoWeb.
Onderzoek op het gebied van Kennistechnologie heeft aangetoond dat het mogelijk is om applicaties te maken waarin de gebruikte kennis afgescheiden is van de rest van de programmacode. Bij verschillende soorten kennis worden verschillende manieren gebruikt om de toe te passen kennis te formaliseren (in de computer vast te leggen). Alvorens de kennis te formaliseren moeten de gebruikte begrippen (definities van objecten, eigenschappen, eenheden, relaties) worden vastgelegd.
Deze definities moeten dan gebruikt worden om een algemene beschrijving te geven van het betrokken domein, in dit geval de bouw. Deze verzameling definities noemt men een ontologie. Een ontologie komt sterk overeen met een objectenbibliotheek. Alleen is een ontologie uitgebreid met kennisregels. Een ontologie van de bouw bestaat uit definities van algemeen gebruikte objecten en algemene kennis over bouwen, die breed geaccepteerd en gedragen wordt.
Mijn doel van het gebruik van een ontologie in deze scriptie is om definities, kennis en informatie van bouwobjecten te vinden en te ordenen door bekende informatie aan een ontologie te koppelen en met behulp van deze informatie en de ontologie nieuwe definities en kennis van bouwobjecten te identificeren in nieuwe data. De ontologie waar ik in deze scriptie naar verwijs, bestaat uit termen en eigenschappen. Een term is vaak één woord en iets is alleen een term als er concrete objecten of handelingen mee aangeduid kunnen worden.
In een ontologienetwerk wordt gebruik gemaakt van een verwijzende koppeling. Op deze manier ontstaat er een koppeling van ontologieën en kan het importeren van andere ontologieën zorgen voor een heel netwerk van ontologieën die een steeds groter domein beschrijven. Belangrijke onderdelen van een netwerkontologie vormen de mogelijkheid om begrippen/objecten te delen zonder de informatie te dupliceren en de mogelijkheid tot decentrale ontwikkeling van objectenbibliotheken.
Het basisidee achter het bcoWeb is dat het mogelijk moet zijn om
een hiërarchie van bouwobjectdefinities te maken, uiteenlopend
van complete kunstwerken tot simpele materialen, die voldoende
ondersteuning kan geven bij de afstemming van Vraag en Aanbod op
ieder niveau van de bouw. Om een goed werkzaam ontologienetwerk te
krijgen, moet het netwerk via een heldere hiërarchie of
structuur zijn opgebouwd. Het bcoWeb is een experiment op basis van
het Functional Unit (FU) Technical Solution (TS) paradigma van
GARM. Objecten en eigenschappen, zowel in de bouw als in andere
industrieën, kunnen vanuit een functioneel perspectief (de
vraag) en een technisch perspectief (het aanbod) worden bekeken.
Een functionele eenheid (FU) is een complete set functionele
specificaties van een element die door de vraagkant zijn opgesteld.
Een FU kan 1 tot oneindig veel functionele eigenschappen hebben. De
functionele eisen hebben een algemeen karakter, veelal door de
beperkte kennis van de klant, die kunnen worden ingevuld door 1 of
een oneindig aantal technische oplossingen (TS’en). Een TS is
een tastbaar object dat vanuit de aanbodzijde (toeleverancier) kan
worden geleverd (raam, deur) met ieder zijn eigen technische
eigenschappen. Een technische object vormt door de variabele
technische eigenschappen die eraan verbonden zijn een uitbreiding
op een functioneel object met zijn functionele eigenschappen. Bij
deze FU-TS relatie worden functionele eisen dus omgezet in
technische oplossingen en wordt er een keuze gemaakt voor de beste
TS bij een FU. Iedere keuze is een afweging met consequenties. Een
TS kan op zijn beurt weer opgesplitst worden is een set van
één of meer FU’s. Doordat
TS-en verwijzen naar lagere orde FU’s en andersom ontstaat er
een netwerk van clusters van objectdefinities. Door catalogi van
technische oplossingen te maken die matchbaar zijn met de
functionele objecten uit de lijsten die de ontologie bevat kunnen
computers veel meer ondersteuning bieden dan tot nu toe mogelijk
was.
In het kader van het Building-Construction Ontology Web (bcoWeb) Initiatief heb ik samen met Reinout van Rees en Frits Tolman een webpagina opgezet (nl.bcoWeb.org). Voor de invulling van deze webpagina heb ik gebruik gemaakt van nationale documentatie over bouwobjecten. Hierbij liep ik tegen twee belangrijke knelpunten in de bouw aan: het ontbreken van een gemeenschappelijk begrippenkader van bouwobjecten en het ontbreken van een standaard indeling. Aan de hand van eigen keuzen voor objectbenamingen heb ik het model gevuld waarbij de mogelijkheid van het aangeven van synoniemen binnen het model een belangrijke rol speelt. Op de webpagina zijn de verschillende bronnen die ik heb gebruikt terug te vinden in de benaming van de bibliotheken zoals de Jellema- of de Elementenmethode objectenbibliotheek. Deze twee bibliotheken vallen onder de overkoepelende bibliotheek van de b&u sector genaamd b&uWeb. Binnen het bcoWeb wordt gewerkt met een onderverdeling in losse objectenbibliotheken die met elkaar verbonden zijn in een netwerk. Elke bibliotheek omvat hierbij een deel van de totale bouwsector zoals de b&uWeb-, de InfraWeb-, en de procesWeb objecten bibliotheek. Voor het werken met verschillende objectenbibliotheken is gekozen om zo een overzichtelijk en gebruiksvriendelijke webpagina te krijgen, met het idee toekomstige applicaties op het model te kunnen maken. Het web moet er op haar beurt voor zorgen dat alle objecten binnen de verschillende bibliotheken met elkaar verbonden zijn.
Een zeer belangrijke toekomstige ontwikkeling in het kader van het bcoWeb is het ontstaan van Web Services. Een Web Service is een Internetportaal waar je data heenstuurt en (automatisch, zonder menselijke tussenkomst) op verzoek een resultaat terugkrijgt, bijv. een planning, een calculatie, een berekening. Het voordeel van kennisexploitatie via Web Services is dat de klant niet zelf over de programmatuur hoeft te beschikken en zelfs nauwelijks kennis van de werking van zo’n toepassing hoeft te hebben. Per geval kunnen gewoon de meest geschikte Web Services worden geraadpleegd. Alle (toekomstige) applicaties op het bcoWeb zijn Web Services.
Om de werking van het bcoWeb en het Semantische Web in de bouw te illustreren heb ik twee applicaties bedacht. De objecten (verzamelt inontologieën) in het bcoWeb zullen in de toekomst worden hergebruikt en als basis kunnen gaan dienen voor applicaties.
Om de klant een beter beeld te geven van de verschillende objecten wordt er in één van de applicaties, de verbouwadviseur applicatie, gebruik gemaakt van visuele technieken. De verschillende ramen waar uit gekozen kan worden, staan grafisch weergegeven in de applicatie. Iedere gemaakte keuze heeft bepaalde invloeden en de klant kan zelf bepalen of hij tevreden is met die uitkomst of niet. Aan de hand van het ontwerp kan een stuklijst worden opgesteld waaraan kosten zijn gekoppeld. In een tweede (bedachte) applicatie, de aanbiedapplicaties genoemd, krigt een toeleverancier de mogelijkheid een nieuw product via het bocWeb aan te bieden aan zowel huidige als nieuwe gebruikers. Beide appliocaties onderstrepen dus de mogelijkheid van het bocWeb om Vraag en Aanbod in de bouw beter op elkaar af te kunnen stemmen.
Het bcoWeb zelf is geen commercieel product, het is een "enabler", een technologie die allerlei nieuwe en betere applicaties en werkmethoden mogelijk maakt.
Ik ben geen waarzegster en ook niet volledig op de hoogte van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van computertechnologie. Wel kan ik stellen dat voor het profiteren van de (toekomstige) voordelen van het bcoWeb het model afhankelijk is van enkele andere ontwikkelingen. Ook moet er bij de ontwikkeling aan bepaalde randvoorwaarden worden voldaan.
Met behulp van kennis-gebaseerde systemen (in het geval van het bcoWeb uiterst simpel opgezet) kan de bouwsector weer een open en doorzichtig geheel worden en kan de bouwfraude aangepakt worden. In de toekomst zullen, dankzij klantgerichte communicatie met behulp van ICT als onderdeel van het bouwproces, opdrachtgevers en eindgebruikers hun wensen en eisen beter in het bouwproces tot uitdrukking kunnen brengen. Het bouwproces wordt transparanter voor iedereen. Bouwondernemingen moeten een andere instelling krijgen en innovatiever gaan werken, om te kunnen concurreren. Niet de productie op zich is belangrijk, maar het gehele bouwproces inclusief dienstverlening. Verbetering van de relatie binnen de keten, de vermindering van de faalkosten, de vergroting van klantgerichtheid en kwaliteit zullen kenmerken zijn voor de ‘nieuwe’ bouwwereld! Het bcoWeb zal met haar toekomstige applicaties een belangrijke rol kunnen gaan vervullen in deze ‘nieuwe’ bouwwereld.
Inhoudsopgave
1.2 Probleem en Doelstelling 12
2.1 Specifieke kenmerken van de bouw 16
2.2 Het bouwproces verandert 18
3.2 Het ontstaan van Internet 22
4 Kennistechnologie in de Bouwsector 28
4.1 Het verloop van ICT in de bouw 28
4.2 Knelpunten van ICT in de bouw 30
4.3 De toekomst van ICT in de bouw 31
6 een ontologienetwerk voor de bouw 41
6.1 het Building-Construction Ontology Web Initiatief 41
6.2 Relatie met soortgelijke of gerelateerde initiatieven 43
6.3 Vraag - aanbod en FU-TS relatie 45
6.4 De technologie achter het bcoWeb 48
6.5 De inhoud van de Webpagina 49
7 Ontwikkeling van het bcoWeb 52
7.1 Het verzamelen van informatie 52
7.2 Eerste invulling met alleen FU/TS 54
7.4 Toevoeging van collection/powertype 59
7.6 Het netwerk: hoe te verdelen en samen te werken 62
8.1 De rol van het bcoWeb in een applicatie 65
8.4 Een aanbiedingsapplicatie 78
8.3 De toekomst van het bcoWeb 81
8.4 Het bcoWeb als oplossing voor knelpunten in de bouw 83
9 Conclusies en aanbevelingen 86
1
Inleiding
Dit afstudeeronderzoek beschrijft een applicatie van het Next Generation Internet (de volgende generatie Internet ook wel Semantisch Web of Web 2.0 genoemd) afgekort tot NGI, in de bouw. Het doel van het NGI is om informatie digitaal zo op te slaan dat het ook leesbaar is voor machines. Hierdoor kunnen er door computers automatisch relaties binnen en tussen documenten worden gelegd zonder tussenkomst van de mens. Het Internet wordt zo dus toegankelijk gemaakt voor deelname van computerapplicaties. Het huidige Internet is ontworpen voor mensen en blijkt goed voor een beperkte communicatie. Maar voor complexe communicatie, zoals vereist in de bouw, is het huidige Internet niet erg ondersteunend. Door het ontbreken van een gemeenschappelijk begrippenkader van bouwobjecten en doordat elke computerapplicatie zijn eigen woordenlijst gebruikt, draagt de communicatie via het huidige Internet juist bij aan de problemen in de bouw.
In de nabije toekomst (binnen 10 jaar) zal in de bouw de rol van computers en computernetwerken worden afgedwongen. Dit is noodzakelijk om faalkosten te verminderen en de tevredenheid van de klant te verhogen. Met het in ontwikkeling zijnde NGI kan ICT de informatie en kennisdeling in de bouw aanzienlijk verbeteren en kunnen nieuwe innovatieve bouwprocessen worden geïmplementeerd. Directe deelname (zonder menselijke tussenkomst) van computerapplicaties m.b.v. NGI zal helpen om de concurrentie te laten toenemen binnen de chaotische en gefragmenteerde bouwindustrie. Menselijke controle over de complexe informatie- en kennisdeling en het uitwisselingsproces kan verminderen; computers nemen het over, maar houden de mens goed geïnformeerd. Deze toekomstvisie heeft een belangrijke rol gespeeld bij het idee achter het, in dit rapport uitgewerkte, Building-Construction Ontology Web (bcoWeb) Initiatief.
Mijn afstudeeropdracht bestaat uit het maken van een bruikbare aanzet van een digitaal ontologie netwerk van objecten uit de bouw. Een ontologie is een overzicht van de belangrijkste begrippen in een bepaald domein dat door computers kan worden gebruikt om informatie te delen of hergebruiken (Zie Hst. 5). Een digitaal ontologie netwerk is een (experimenteel) on-line netwerk van bibliotheken van bouwbegrippen. Dit ontologie netwerk moet zo zijn opgezet dat daarmee Vraag en Aanbod beter op elkaar kan worden afgestemd en tevens de positie van de opdrachtgever (klant) in de bouw wordt versterkt. Het gaat in mijn afstudeeropdracht primair om de grote lijn, ofwel de toetsing van de hypothese: ‘is de Functional Unit (FU) – Technical Solution (TS) decompositie een goede kandidaat voor het bij elkaar brengen van vraag en aanbod in de bouw?’.
Algemeen
In de afgelopen jaren is het steeds moeilijker geworden om een krant te lezen zonder een artikel tegen te komen over het falen van de bouw. De ene keer zijn het faalkosten, de andere keer de bouwfraude en weer een andere keer gaat het om tegenvallers op het technische vlak. Hoewel voorbeelden van falen in de bouw verschillend van aard zijn, hebben ze ook gemeenschappelijke zaken zoals bijvoorbeeld de gedupeerde partij. Het is veelal de opdrachtgevende partij die opdraait voor alle (extra) kosten om zijn/haar (droom)bouwwerk daadwerkelijk te kunnen realiseren. Een belangrijk verschil tussen de bouw en andere (productie)industrieën hierbij is de zwakke positie van de klant (opdrachtgever) in de bouw, veelal veroorzaakt door onwetendheid.
Tijdens mijn afstudeeronderzoek heb ik mij verdiept in één van de vele mogelijkheden van de inzet van ICT in de bouw, voornamelijk gericht op het verbeteren van de positie van de opdrachtgever. Dit is zeker geen nieuw onderwerp aangezien men hier al jaren, zowel nationaal als internationaal, mee bezig is. Ook zijn er meerdere afstudeerders die soortgelijke onderwerpen reeds hebben onderzocht zoals bijvoorbeeld één van mijn voorgangers Wouter van Vegchel. Zijn afstudeerverslag getiteld ‘Het BouwPortaal’ beschrijft een onderzoek naar een nieuwe generatie computertoepassingen betreffende een verdere uitbouw van het gebruik van Internet in de bouw. Het ging in zijn onderzoek om het ontwikkelen van een startpagina op Internet, ook wel een web portaal genoemd, waar je door het kiezen van rubrieken en het invullen van velden, bij de gewenste bouwinformatie komt. Hierbij kan je als (onwetende) klant via Internet aan informatie en resultaten (bestek, kostencalculatie, tekeningen, etc.) komen waar men voorheen een compleet computerprogramma voor moest kopen en kennis voor moest hebben om er goed mee overweg te kunnen. Het onderzoek van Wouter richtte zich slechts op een klein deel van de bouwwereld namelijk het ondersteunen van particuliere opdrachtgevers bij een verbouwingsproject. Uit zijn onderzoek bleek de implementatie van communicatie en samenwerking tussen applicaties met behulp van ontologieën een goede oplossing te zijn.
Tijdens mijn afstuderen heb ik gekeken naar een verdere uitbreiding van dit onderzoek in de vorm van het opzetten van een netwerk van ontologieën. De centrale vraag hierbij is ‘Hoe organiseer je ca. 300.000 begrippen uit de bouw in een on-line netwerk, zodanig dat de ontologie geschikt is voor het koppelen van Vraag en Aanbod?’.
In combinatie met dit rapport vormt de webpagina van het bcoWeb: http://nl.bcoWeb.org het resultaat van mijn onderzoek. Dit web portaal heb ik in samenwerking met Reinout van Rees en Frits Tolman ontwikkeld.
Probleem en Doelstelling
Mijn afstudeeropdracht bestaat uit het maken en, in een later stadium ook tot op zekere hoogte, evalueren van een digitaal netwerk van ontologieën in de bouw. Dit wil zeggen een verzameling van definities van objecten, eigenschappen, relaties, beperkingen, etc. die allen een bepaald aandachtsgebied van de bouw beschrijven. Of anders gezegd een experimenteel on-line netwerk van bibliotheken van bouwbegrippen. Het basisidee is dat het mogelijk moet zijn om een hiërarchie van objectdefinities te maken, uiteenlopend van complete kunstwerken tot simpele materialen, die voldoende ondersteuning kan geven bij de afstemming van Vraag en Aanbod op ieder niveau van de bouw. Doordat in dit netwerk de kennis van de verschillende bouwpartijen veelal openbaar toegankelijk is zal de positie van de opdrachtgever in de bouw worden versterkt.
Zoals eerder in deze scriptie ook al duidelijk naar voren kwam, zal ICT een sleutelrol moeten spelen in het beheer en de kwaliteitsborging van de informatie- en kennisstromen om te bevorderen dat de bouw in de toekomst beter gaat presteren. Onderzoeken naar de mogelijkheden van nieuwe instrumentatie worden momenteel gestuurd door de opkomst van de nieuwe generatie Internet (ook wel semantisch web of Web 2.0 genaamd). Het bcoWeb is een toepassing van de nieuwe generatie Internet in de bouw. Het doel van het bcoWeb is het gezamenlijk ontwikkelen van een open bouwontologieweb met de intentie om daarmee een doorbraak mogelijk te maken in de manier waarop partijen in de bouw informatie en kennis uitwisselen en delen. Met behulp van de nieuwe generatie Internet kan het Internet open worden voor deelname van computerapplicaties.
Als computers en mensen gebruik kunnen maken van een gezamenlijk begrippenkader kan daarmee de rol van computers in de bouw worden versterkt. Het huidige Internet is uitsluitende gericht op menselijke communicatie, computers weten niet waarover wordt gecommuniceerd. Als computers zelf over het noodzakelijke begrippenkader beschikken, kan veel communicatie (vooral die tussen computers onderling) plaatsvinden zonder dat mensen daar een rol in spelen.
Het bcoWeb is ‘gevuld’ met objecten uit zowel de woningbouw als objecten uit de infrastructuursector (bv. snelwegen en spoorwegen). Het voordeel van de gehanteerde netwerkstructuur, in tegenstelling tot een boomstructuur, is dat informatie van objecten die in verschillende sectoren in de bouw gebruikt worden, kan worden gedeeld. Zo speelt informatie over funderen een vergelijkbare rol in zowel de woningbouw als de infrastructuursector. In het bcoWeb kunnen funderingsbegrippen/objecten onderling worden gedeeld, zonder de informatie te dupliceren.
De eerste invulling van het model moet groot genoeg zijn om als relevant te worden beschouwd door de verschillende partijen (zowel vraag als aanbod) met daarin de voornaamste objecten en hun eigenschappen. Voor deze opzet is gekozen omdat uit een eerder uitgevoerd project (eConstruct) is gebleken dat het heel diep uitwerken van één of twee objecten niet het gewenste resultaat opleverde.
Het gaat in mijn afstudeeropdracht primair om de grote lijn, ofwel de toetsing van de hypothese: ‘is de Functional Unit (FU) – Technical Solution (TS) decompositie een goede kandidaat voor het bij elkaar brengen van vraag en aanbod in de bouw?’. Om dit uit te zoeken, heb ik de ordening en plaatsing van de objecten in het bcoWeb aan de hand van de FU-TS relatie gemaakt. Hierbij moet in de ontologie een plekje zijn waar iedere aanbieder z’n producten kwijt kan (via de gewenste functie), ofwel de detailinvulling moet door de marktpartijen zelf (kunnen) worden gedaan. Het wordt een openbaar systeem waar iedereen gebruik van kan maken.
De toegevoegde waarde is groot. Per project beschikt iedereen over betere informatie en kennis. Verder is het mogelijk de dynamiek van de processen te vergroten (wijzigingen kunnen beter worden doorgevoerd). Belangrijk is dat iedereen op elk gewenst ogenblik zonder veel moeite inzicht kan hebben in de stand van het project, dus ook het publiek, de lokale overheid, en de toeleveranciers. Faalkosten en bouwfraudes worden zo beter beheersbaar.
1.3 Opbouw van dit rapport
Om mijn onderzoek uit te voeren, heb ik een stappenplan gemaakt. De verschillende stappen die ik gevolgd heb, heb ik uitgezet en zijn in onderstaande figuur weergegeven.
Figuur 1.1: Stappenplan ontwerp model
Het stappenplan is als volgt verwerkt in dit rapport:
In hoofdstuk 2 wordt een analyse van het bouwproces gemaakt waarin de specifieke cultuurkenmerken zoals: fragmentatie van de bouw, unieke projecten en de zwakke positie van de opdrachtgever worden beschreven. De rol van deze kenmerken in de totstandkoming van faalkosten in de bouw en de bouwfraude wordt verduidelijkt. Ik heb deze kenmerken er uitgelicht omdat het bcoWeb er in de toekomst een goede oplossing voor zou kunnen zijn.
In hoofdstuk 3 wordt de ontwikkeling van ICT beschreven waarbij vooral de ontwikkeling van Internet een hele belangrijke rol heeft gespeeld. Vervolgens wordt ingegaan op de toekomst van het Internet in verband met de ontwikkeling van het bcoWeb dat gebaseerd is op dit Next Generation Internet (ook wel het semantische web genaamd).
In hoofdstuk 4 wordt een koppeling gemaakt tussen de twee voorgaande hoofdstukken onder de titel kennistechnologie en de bouwsector. Vooral de vraag wat de toekomst van ICT in de bouwsector kan zijn, b.v. het vergroten van de transparantie (als oplossing van de bouwfraude), vormt een belangrijk onderwerp.
In hoofdstuk 5 wordt een algemene analyse gemaakt van ontologieën. Dit houdt in dat het begrip en het doel van een ontologie uitgebreid aan bod komen. Tevens wordt uitgelegd hoe je een netwerk kan maken van deelontologieën, ofwel een verzamelingen van definities van objecten, eigenschappen, grootheden, relaties, beperkingen, etc. die elk een bepaald deel van het domein beschrijven.
Als vervolg op het voorgaande wordt in hoofdstuk 6 een ontologienetwerk voor de bouw beschreven. Verschillende ontologieën die elk een deel van de bouw beschrijven worden met elkaar verbonden. Zowel het verband tussen de verschillende ontologieën als tussen de objecten binnen de ontologieën wordt met behulp van de FU-TS relatie gelegd. Hierin kan elk object worden bekeken vanuit een functioneel perspectief (FU = wat) en een technisch perspectief (TS = hoe). Met behulp van deze relatie zou het gat tussen Vraag en Aanbod in de bouw (grotendeels) kunnen worden gedicht.
In hoofdstuk 7 wordt de ontwikkeling van het bcoWeb beschreven. Hiervoor zijn eerst een aantal objecten verzameld die vervolgens m.b.v. de FU-TS relatie aan elkaar zijn gekoppeld.
In hoofdstuk 8 is de toekomstige werking van het bcoWeb aan de hand van een case study uitgelegd en getoetst. In deze case study wordt zowel een verbouwadviseur als een aanbiedadviseur uitgewerkt. Deze applicaties zijn niet echt ‘gebouwd’ maar slechts bedacht
In hoofdstuk 9 wordt het rapport afgesloten met conclusies en aanbevelingen.
2 Het Bouwproces
De bouw is een zeer bijzondere industrie die de afgelopen jaren volop (veelal negatief) in het nieuws is geweest. Dit is voornamelijk het gevolg van onregelmatigheden die hebben geleid tot een verstoorde marktwerking binnen de sector. In het eerste deel worden de structuurkenmerken van de bouwnijverheid beschreven die zowel in de onregelmatigheden als in mijn onderzoek een belangrijke positie innemen. In het tweede deel wordt de verandering in de bouw van een aanbod- naar een vraagmarkt nader toegelicht. In het laatste deel wordt de samenhang beschreven tussen de structuurkenmerken van de bouw (eerste deel), de verandering van de markt (tweede deel) en de gesignaleerde onregelmatigheden in de hedendaagse bouw.
Specifieke kenmerken van de bouw
De fragmentatie van de bouw
In de bouw zijn veel verschillende disciplines betrokken, met ieder hun eigen specialisme en kennis, om samen één product te leveren. Gebouwen worden ontworpen, geconstrueerd en gebouwd door verschillende teams, waarin diverse disciplines vertegenwoordigd zijn. Deze teams werken niet bij elkaar op dezelfde locatie maar komen wel regelmatig samen om de gang van zaken te bespreken voor een specifiek project. Deze teamvorming is kenmerkend voor de bouw.
Fig. 2.1: Verschillende disciplines van het bouwproces
Enkele kenmerken van de fragmentatie in de bouw kunnen worden samengevat onder de volgende punten:
- Sterke marktsegmentatie (woningbouw, utiliteitsbouw, grond-, weg- en waterbouw, infrastructuur) zonder veel overlap.
- Veel partners of actoren betrokken bij de productie met elk hun eigen kennis en specialisatie (projectontwikkelaar, architect, ingenieursbureau, hoofdaannemer, onderaannemer, installateur, leverancier, opdrachtgever).
- Verschillen in bedrijfsprofiel, zoals ‘zelfscheppende’ bedrijven, gespecialiseerde toeleveranciers van producten en diensten en de op capaciteit georiënteerde bedrijven.
- Verschillen in bedrijfsgrootte: een klein aantal grote multinationale bouwbedrijven, een groot aantal kleine en middelgrote regionale/nationale spelers en een zeer groot aantal locale zeer kleine bedrijven.
Unieke projecten
De bouw is in diverse opzichten een bijzondere sector. De producten zijn vrijwel iedere keer anders. Is er in de woningbouw nog enigszins sprake van serieproductie, in de grond-, weg- en waterbouw is ieder project uniek: qua locatie, qua ondergrond, qua programma van eisen, qua materiaalgebruik etc. Het gaat per project over het algemeen om veel geld en grote risico’s. Het team van aannemers, onderaannemers, constructeurs en architecten is vrijwel nooit hetzelfde bij een volgend bouwwerk. Dit zorgt ervoor dat bij ieder bouwwerk het teamproces weer op gang moet komen, waarin vaak dezelfde fouten weer opnieuw gemaakt worden. Het werken vanuit deze veronderstelling leidt tot onbeheersbare processen.
De uniciteit van bouwproducten speelt ook een rol in het proces van totstandkoming omdat het productieproces iedere keer weer opnieuw op een nieuwe plek, de bouwplaats, moet worden opgezet. Dit productieproces speelt zich doorgaans in de open lucht af. Weliswaar worden (steeds meer) onderdelen in een industrieel productieproces gerealiseerd, het samenstellen van deze onderdelen tot een bouwwerk is een productieproces dat in de open lucht plaatsvindt en zeer gevoelig is voor onbeheersbare invloeden van buitenaf (bv. het weer).
Figuur 2.2: Eén van de vele voorbeelden van een uniek gebouw. (Hundertwasser)
De zwakke positie van de opdrachtgever
Een belangrijk verschil tussen de bouw en andere (product)industrieën is de zwakke positie en beperkte kennis van de klant. Ook het gesloten karakter van de industrie naar de klant toe, denk hierbij aan prijzen, versterkt de positie van de klant allerminst. Hoe makkelijk is het bijvoorbeeld niet om met een nieuw aangeschaft kledingstuk of een auto terug te gaan naar de winkel bij eventuele gebreken, of de prijzen bij verschillende winkels met elkaar te vergelijken. En hoe moeilijk blijkt het wel niet voor een klant in de bouw om zijn bouwwerk (zowel grote als kleine bouwprojecten) in de juiste bouwtijd, voor het juiste bedrag (niet meer dan 10% boven de afgesproken prijs) en dat voldoet aan de gestelde eisen, te krijgen?
Naast bovengenoemde prijsonwetendheid is ook niet overal de kennis aanwezig om de optimale aanbestedingsvorm of contractvorm te kiezen en bestaat er bij de opdrachtgevers en opdrachtnemers (incl. onderaannemers) onduidelijkheid over het benoemen en verdelen van risico’s over en weer. Hiervan is vaak de opdrachtgevende partij (de klant) de dupe.
Het bouwproces verandert
Nog altijd is de bouw een traditioneel ingestelde sector die zich in de industriële fase bevindt. Een sector met een eigen cultuur, die door vele ontwikkelingen weliswaar verandert, maar die toch heel bijzonder blijft. De deelnemers aan de bouwketen zijn voornamelijk georiënteerd op hun eigen productie en zien elkaar als opdrachtgever. Terwijl de eindgebruiker van het product de werkelijke opdrachtgever is. Een duidelijk voorbeeld hiervan is terug te vinden in de woningbouw. Een architect ontwerpt woningen, de projectontwikkelaar speelt zijn rol en de aannemer bouwt ze. Vaak in lange rijen met slechts enige keuzevrijheid in de uitvoering van keuken en badkamer. De consument heeft vervolgens de keuze zo'n eenheidswoning wel of niet te kopen of te huren.
Eén van de meest ingrijpende ontwikkelingen die op dit moment speelt in de woningbouw, in navolging van industrieën elders in de maatschappij, is de omslag van een aanbod- naar een vraagmarkt. Het is niet langer vanzelfsprekend dat de bouwwereld bepaalt welke woning wordt gebouwd maar ook de consument die zijn comfortabele woning zelf volledig wil kunnen indelen, bepaalt mee. Hierdoor moet er steeds meer geluisterd worden naar de wensen van de klant en komt de inbreng van de klant steeds eerder in het bouwproces te liggen. Oftewel klantgerichtheid voert de boventoon. Waarbij het de consument niet altijd gaat om de laagste prijs, maar vaak juist om de economisch meest voordelige aanbieding.
Het gaat in dit proces niet om het aanbieden van meer producten maar vooral om het leveren van kennis aan de klant. De klant kan meebeslissen in het bouwproces en hij/zij weet waar het over gaat. Hierdoor moeten bouwondernemingen een andere instelling krijgen en innovatiever gaan werken, om te kunnen concurreren. Niet de productie op zich is belangrijk, maar het gehele proces en de dienstverlening.
Deze marktverschuiving klinkt heel mooi maar bevat nog wel enkele haken en ogen. Zo vragen eerder genoemde ontwikkelingen om nieuwe initiatieven in het aanbod van woonproducten. En alhoewel uit onderzoek (rapport van de arTB) is gebleken dat de meerderheid van de bouwondernemers procesinnovatie belangrijk vindt, wordt er toch te weinig tijd aan besteed. De bouw is liever bezig met de dingen van alle dag en geld verdienen.
Knelpunten in de Bouw
Enkele belangrijke gebeurtenissen die de bouw de afgelopen jaren hebben ontsierd zijn kort samen te vatten in de woorden bouwfraude en faalkosten.
Een belangrijk cultuurkenmerk van de bouw met betrekking tot bovengenoemde gebeurtenissen is de fragmentatie in de sector. Een bouwbedrijf zelf heeft vaak niet genoeg expertise van alle verschillende disciplines van het bouwproces en moet dus met andere bouwbedrijven (onderaannemers) samenwerken. Eén van de gevolgen hiervan is een verstoring van de markt door een sterke concernvorming en ongewenste vormen van combinatievorming (tijdelijke samenwerking) tussen bouwbedrijven bij inschrijvingen. Hiermee wordt de concurrentie belemmerd die nodig is voor het ontstaan van een gezonde markt waarvan de opdrachtgever de dupe is.
De verschillende partijen, met elk hun specialisatie, zorgen door hun samenwerking niet alleen voor concurrentiebelemmering maar bemoeilijken ook het bewerkstelligen van geïntegreerde oplossingen. De partijen hebben ieder een eigen manier van werken en verschillende belangen binnen het bouwproces. Met name voor de beheersbaarheid van het bouwproces en het bewerkstelligen van de omslag van aanbod naar vraagmarkt zorgt de gedifferentieerdheid voor problemen, doordat de integratie van de verschillende partijen moeilijk is. Hierdoor ontstaan vele verdeelde initiatieven zonder tot geïntegreerde oplossingen te komen.
Een ander cultuurkenmerk van de bouw die voor een belangrijke onregelmatigheid in een goede marktwerking zorgt, zijn de doorgaans unieke producten die worden gemaakt op unieke plaatsen. Belangrijk hierin is de zeer lange cultuur van onderlinge afspraken over prijzen en marktverdelingen in de bouw. Een ‘ons-kent-ons’ circuit is in de bouw niet vreemd. Een veel genoemde reden achter het onderling verdelen van werk is de dreiging van discontinuïteit die ontstaat door de veelal unieke producten in de bouw. Voorraadvorming is nauwelijks mogelijk. Om dit op te vangen werden afspraken gemaakt over de verdeling van werk, markt en prijzen. Hierbij werden bedrijven die het werk niet krijgen doorgaans ‘uitgekocht’ met claims op toekomstige opdrachten. De concurrentievervalsing die hierbij ontstaat heeft vaak hogere prijzen tot gevolg waar de opdrachtgever de dupe van is.
Ook de unieke bouwplaatsen (veelal) in de openlucht hebben tot gevolg dat er tijdens het bouwproces vele onbeheersbare invloeden van buitenaf optreden die voor verletdagen zorgen waarop niet kan worden gewerkt door de opdrachtnemer maar wel moet worden betaald door de opdrachtgever.
Als laatste belangrijke knelpunt in een goede marktwerking wordt de onwetendheid van de opdrachtgever genoemd. Weliswaar schrijven zij ijverig zelf gedetailleerde bestekken ten behoeve van de aanbesteding, maar zij hebben lang niet altijd inzicht in de door aannemers gehanteerde eenheidsprijzen en de prijzen in de onderaannemersmarkt. Dit wordt ook nog eens bemoeilijkt door de unieke, niet vergelijkbare producten waarbij de prijs van afzonderlijke bouwobjecten moeilijker te vergelijken is dan in andere sectoren, b.v. consumentenmarkten. De risico’s worden bovendien niet altijd goed gedekt of verwerkt in de contracten en overeenkomsten met de aannemers, zeker als wordt geëxperimenteerd met moderne bouworganisatie- en contractvormen. Schijnbaar goed opdrachtgeverschap in de aanbestedingsfase leidde voorts ook niet automatisch tot goed opdrachtgeverschap in de uitvoeringsfase met als gevolg hoge faalkosten die veelal voor rekening komen van de (onwetende) opdrachtgever.
2.4 Samenvatting
Alle in dit hoofdstuk genoemde cultuurkenmerken, fragmentatie van de bouw, unieke projecten en de zwakke positie van de opdrachtgever, werken prijsafspraken, marktverdeling en ander kartelgedrag in de hand. Gebrek aan concurrentie, prijsafspraken en marktverdeling leiden op hun beurt tot suboptimale resultaten: onvoldoende marktwerking, beperkte innovatie, onvoldoende kwaliteit en een lage productiviteitsgroei. Ondernemers worden te weinig afgerekend op hun prijs/kwaliteitsverhouding en klantgerichtheid. Dit alles leidt er ook toe dat de bouwsector als een onaantrekkelijk werkterrein wordt ervaren waarin de opdrachtgever de dupe is in de vorm van (onnodig) hoge bouwkosten.
Een verandering is echter op handen door de omslag van een aanbod- naar een vraagmarkt. Het gaat in dit proces niet om het aanbieden van meer producten maar vooral om het leveren van kennis en kwaliteit aan de klant. De klant kan hierdoor gaan meebeslissen in het bouwproces. Bouwondernemingen moeten een andere instelling krijgen en innovatiever gaan werken, om te kunnen concurreren. Niet de productie op zich is belangrijk, maar het gehele proces en de dienstverlening. Verbetering van de relatie binnen de keten, de vermindering van de faalkosten, integrale (verzekerde) garantie en de vergroting van klantgerichtheid en kwaliteit zullen kenmerken zijn voor de ‘nieuwe’ bouwwereld!
3 DE ontwikkeling van ICT
ICT is een breed begrip waaronder alle technieken vallen die het mogelijk maken om langs elektronische weg informatie tussen personen over te dragen, die zich buiten elkaars gehoorbereik vinden; informatieoverdracht met behulp van pc’s of telefonie.
In de eerste twee delen wordt ingegaan op de snelle ontwikkeling van ICT het ontstaan van Internet. Vervolgens wordt er ingegaan op twee belangrijke ontwikkelingen voor de toekomstige mogelijkheden van ICT: het Semantische Web en objectenbibliotheken/ontologieën.
3.1 Kennis en Technologie
De technologie die aangewend wordt om systemen te ontwikkelen waarin informatie en kennis is ondergebracht, zou informatie- en kennistechnologie (ICT) genoemd kunnen worden, maar dat levert een veel te ruim begrip op. Daarom wordt er in de komende hoofdstukken slechts van ICT gesproken als het over systemen, methoden en technieken gaat die op één of andere manier informatie en kennis gebruiken om nieuwe problemen op te lossen. Het gaat hier bij ICT dus over het verzamelen, ordenen en manipuleren van kennis en informatie. Het doel hiervan is het slimmer maken van producten en computerprogramma’s, zodat de computers net als mensen kunnen handelen en redeneren.
Vanaf het moment dat de eerste computers werkten (1943), zijn ze ingezet voor taken waar tot op dat moment menselijke intelligentie voor nodig was.
In de afgelopen tientallen jaren zijn computers aanzienlijk krachtiger geworden, kan er meer in worden opgeslagen, werken ze met geavanceerde programma’s en steeds sneller. De computer is zelfs zo’n belangrijke positie in de maatschappij in gaan nemen dat hij niet meer uit het dagelijkse beeld weg te denken is. Zowel jong als oud werkt ermee waarbij zeker geldt: ‘jong geleerd is oud gedaan’.
Het ontstaan van Internet
Het gevolg van de technologische ontwikkelingen is dat er van steeds meer kennis gebruik kan worden gemaakt. Met het ontstaan van de computer heeft de ICT de afgelopen tientallen jaren een enorme ontwikkeling te zien gegeven. In vergelijking tot de twee eerdere Industriële Revoluties (aangedreven door stoom en elektriciteit) is deze technologische revolutie qua ontwikkelingssnelheid dan ook uniek.
De
communicatiemogelijkheden tussen computers zijn de afgelopen jaren
ook sterk verbeterd. Hierin heeft de ontwikkeling van Internet een
zeer belangrijke rol gespeeld. Deze ontwikkeling begon aan
het einde van de jaren ‘50, in de Verenigde Staten ten tijde
van de Koude Oorlog. Alle militaire informatie lag destijds
opgeslagen in een beperkt aantal supercomputers waarbij
één computer de supervisie had over alle andere
computers. Als deze computer, b.v. door een aanval, uitgeschakeld
zou worden, viel het hele netwerk weg. Als oplossing voor dit
gevaar werd een systeem ontwikkeld waarin computers die op diverse
ver uit elkaar gelegen plaatsen stonden, los van elkaar konden
werken, maar wel aan elkaar gekoppeld waren. Computers werden als
het ware aan elkaar vastgeknoopt en zaten in een soort web aan
elkaar vast. Nog een stapje later, in het begin van de jaren '70,
werd het netwerk geleidelijk gebruikt voor elektronische post en
werden er meer en meer lokale en nationale netwerken met elkaar
verbonden. In 1977 vindt de grote doorbraak plaats waarbij door een
nieuwe techniek (TCP/IP) alle webben van de hele wereld aan elkaar
gekoppeld worden. Aan dit web wordt de naam Internet
(INTERconnected NETworks) gegeven. In 1988 is het zover: de eerste
Internetaansluiting in Nederland.
Fig. 3.5: De ontwikkeling van het Internet van één computer met de supervisie over alle ander computers tot een web waarin alle computers met elkaar verbonden zijn.
In 1990 wordt het World Wide Web (Wereld Wijde Web), afgekort WWW, gemaakt dat een onderdeel vormt van Internet. Het Internet wordt dan voor het eerst voor het grote publiek opengesteld. Er komt gebruiksvriendelijke programmatuur op de markt waardoor de toegangsdrempel sterk verlaagd werd en de opmars van de computer met Internetaansluiting in de huiskamer kon beginnen.
De toekomst van ICT
Twee belangrijke ontwikkelingen voor de toekomstige mogelijkheden van ICT zijn:
Het semantische Web
“The first step is putting data on the Web in a form
that machines can naturally understand, or converting it to that
form. This creates what I call a Semantic Web - a web of data that
can be processed directly or indirectly by
machines.”
Tim Berners-Lee, the director of the
World Wide Web consortium (W3C), and prime architect of the
Semantic Web [Weaving the Web, 1999].
De ontwikkeling van het Internet staat niet stil, waarbij betekenisvolle (semantische) elektronische communicatie al vele jaren een belangrijk onderzoeksonderwerp vormt. Het huidige Internet is een aaneenschakeling van statische, tekstgebaseerde documenten. Deze in HTML (Hypertext Markup Language) opgemaakte documenten zorgen voor een ongestructureerd Internet waarbij computers niet onderling gegevens kunnen uitwisselen zonder tussenkomst van de mens. Het huidige Internet is er dan ook voor mensen.
Door de ontwikkeling van XML (eXtensible Markup Language) eind jaren negentig is er een opening gekomen voor gestructureerd, dynamisch Internet. XML is een Internettaal die de opmaak van een document scheidt van de inhoud. Door deze structuur kan dezelfde inhoud op verschillende manieren weergegeven worden wat vanzelfsprekend vele mogelijkheden biedt. XML-bestanden zijn op zich nog niet een voldoende basis voor een dynamisch Internet. De XML-bestanden zijn alleen betekenisvol genoeg om tussen verschillende applicaties te worden verzonden die hetzelfde XML formaat begrijpen.
Om een dynamisch Internet te krijgen, moet de data slim zijn; data moet betekenisvol gemaakt worden en door relaties met elkaar verbonden zijn. Op deze manier kan data met andere data gecombineerd worden en worden geïnterpreteerd door applicaties. Zo ontstaat het toekomstige Internet voor computers, het Semantische Web. Een vereiste hierbij is dat data niet alleen machinaal leesbaar is (zoals het hedendaagse Web) maar ook machinaal begrijpbaar. Om Tim Berners-Lee te citeren: “The semantic web goal is to be a unifying system which will (like the web for human communication) be as un-restraining as possible so that the complexity of reality can be described [3].”
Objectenbibliotheken / ontologieën
Objectenbibliotheken, of netter gezegd objecttypebibliotheken,
zijn een belangrijk instrument om kennis in expliciete vorm vast te
leggen. Kennis kan hierdoor niet alleen veel effectiever worden
aangewend, maar vergroot ook de mogelijkheid tot betere
samenwerking tussen partijen. In objectenbibliotheken worden
objecten gedefinieerd waarover informatie middels eigenschappen
(properties) kan worden vastgelegd. Hergebruik van de vastgelegde
informatie staat hierbij centraal. De gespecificeerde objecten zijn
opgesteld om meerdere keren te kunnen worden toegepast en
beschrijven of specificeren veelal fysieke productdelen of
artikelen die binnen een bepaalde domeinspecifieke context van
belang zijn. Zo zijn muur, stoel, raam en deur voorbeelden
van objecten die in de bouwbranche van belang zijn. Gebruikers van
een objectenbibliotheek zijn dan ook vaak personen die werken in
een branche waarvoor de bibliotheek is opgezet en behoefte hebben
aan kennis over dat bepaalde object.
Objectenbibliotheken zijn ook een middel om partijen met vaak
verschillende expertise en achtergrondkennis beter te laten
samenwerken. Elke discipline kent doorgaans haar eigen woordgebruik
en interpretaties. De meeste projecten zijn tegenwoordig echter
disciplineoverstijgend, wat betekent dat partijen met een
verschillend woordgebruik toch één totaalproduct moeten
realiseren. De consequentie is dat hierdoor vaak
afstemmingsproblemen ontstaan, omdat men bepaalde zaken geheel
anders kan interpreteren. Dit probleem doet zich niet alleen voor
tussen verschillende disciplines, maar ook door de afwisseling van
partijen gedurende de levenscyclus van het product. Een
objectenbibliotheek kan op dit punt een belangrijke verbetering
betekenen door over de verschillende disciplines en partijen heen
objecten eenduidig te definiëren, wordt het mogelijk
verschillende werelden aan elkaar te knopen.
Veel ontwerpers beschouwen elk project als uniek. Doorgaans
wordt een product dat ze hebben ontworpen niet één op
één toegepast in andere projecten. Dat is dan ook
één van de redenen waarom weinig aandacht wordt besteed
aan standaardisatie en eenduidig begripsgebruik binnen projecten.
Het ontwerpen van een buitenmuur zal daardoor bijvoorbeeld in
project A buitenmuur, in project B buitenwand, in project C
scheidingsconstructie en in project D muur kunnen heten. Het
moge duidelijk zijn dat het hergebruiken van ontwerpkennis hierdoor
wordt bemoeilijkt. Door een buitenmuur één keer te
definiëren in een objectenbibliotheek, en vervolgens altijd
naar dit begrip in deze bibliotheek te verwijzen, wordt het
ontsluiten van deze kennis een stuk eenvoudiger.
Een belangrijke doorbraak bij de ontwikkeling van objectenbibliotheken is het besef dat er niet moet worden gestreefd naar één alomvattende bibliotheek. Kennis die nu in verschillende objectenbibliotheken is vastgelegd, is dermate waardevol en van strategisch belang dat veel meer draagvlak wordt gecreëerd indien men niet onmiddellijk hoeft te converteren of te integreren naar één alomvattende bibliotheek. Daarnaast is ook de flexibiliteit die men heeft om binnen de eigen context een bibliotheek in te richten, en te vullen met eigen kennis, een duidelijk voordeel van de nieuwe zienswijze.
De combinatie van objectenbibliotheken en semantische relaties
Om het nadeel dat uit het decentraal ontwikkelen van objectenbibliotheken voortvloeit, namelijk het gefragmenteerde karakter, te beperken, is er voor gekozen om niet zozeer bibliotheken te integréren, maar de objecten in de verschillende bibliotheken aan elkaar te rélateren. Door betekenisvolle (semantische) relaties aan te brengen, kunnen de objecten uit de bibliotheken samen worden afgebeeld, waardoor verschillen en overeenkomsten expliciet komen vast te liggen. Kennis in de verschillende bibliotheken kan op deze wijze onderling gedeeld worden, waarmee de toegevoegde waarde voor de eindgebruiker wordt vergroot. Vooral de huidige status van de technologie creëert nieuwe mogelijkheden om op een effectieve wijze deze verbanden tussen objectenbibliotheken aan te brengen. Met name webtechnologie en nieuwe ontwikkelingen als XML en het semantische web geven hierbij een belangrijke impuls.
Er wordt overigens vaak ten onrechte beweerd dat XML-technologie zélf hiervoor de oplossing biedt. De XML-bestanden zijn alleen betekenisvol genoeg om tussen verschillende applicaties te worden verzonden die hetzelfde XML formaat begrijpen. Dit garandeert echter nog niet dat beide applicaties dezelfde kennis delen over het uit te wisselen object. Met andere woorden, er is zonder gemeenschappelijke objectenbibliotheek geen garantie dat informatie op dezelfde wijze wordt geïnterpreteerd.
Samenvatting
Vanaf het moment dat de eerste computers werkten (1943), zijn ze ingezet voor taken waar tot op dat moment menselijke intelligentie voor nodig was en hebben ze in een korte periode een zeer grote ontwikkeling doorgemaakt. Samen met de ontwikkeling van computers heeft ook de ontwikkeling van Kennis- en Informatietechnologie (ICT) plaatsgevonden. Hierbij gaat het over het verzamelen, ordenen en manipuleren van kennis en informatie met als doel het slimmer maken van producten en computerprogramma’s, zodat de computers net als mensen kunnen handelen en redeneren.
De communicatiemogelijkheden tussen computers zijn de afgelopen jaren ook sterk verbeterd waarin de ontwikkeling van Internet een zeer belangrijke rol heeft gespeeld. Het Internet is ontstaan uit één computer met de supervisie over alle andere computers tot een web waarin alle computers met elkaar verbonden zijn. In 1990 wordt dit Web effectief opengesteld voor het publiek en is het Internet heden ten dagen niet meer weg te denken uit de huidige maatschappij.
De ontwikkeling van het Internet staat niet stil, waarbij betekenisvolle (semantische) elektronische communicatie al vele jaren een belangrijk onderzoeksonderwerp vormt. In de nabije toekomst wordt dan ook de introductie van het Next Generation Internet ofwel Het Semantische Web verwacht. Hierbij gaat het om een dynamisch Internet waarbij de opmaak van een document wordt gescheiden van de inhoud ervan. Hierdoor ontstaat betekenisvolle data die door relaties met elkaar verbonden is en die door verschillende applicaties kan worden geïnterpreteerd zonder tussenkomst van de mens. Om kennis in zo’n expliciete vorm vast te leggen, spelen objectenbibliotheken een belangrijke rol.
Door betekenisvolle (semantische) relaties aan te brengen,
kunnen de objecten uit verschillende bibliotheken op elkaar worden
gemapped, waardoor verschillen en overeenkomsten expliciet komen
vast te liggen. Kennis kan zo niet alleen veel effectiever worden
aangewend, maar ook de mogelijkheid tot betere samenwerking tussen
partijen met ieder hun eigen kennis wordt vergroot. Het
ontwikkelen van één alomvattende bibliotheek is dus niet
noodzakelijk. Kennis in de verschillende bibliotheken kan op deze
wijze onderling gedeeld worden, waarmee de toegevoegde waarde voor
de eindgebruiker wordt vergroot.
4 Kennistechnologie in de Bouwsector
ICT is een hulpmiddel om het bouwproces efficiënter te laten verlopen. De indruk bestaat dat het daadwerkelijk gebruik van ICT in de bouw achter loopt bij de bestaande mogelijkheden. In het eerste deel van dit hoofdstuk wordt zowel de geschiedenis als de huidige stand van zaken van ICT in de bouw beschreven en geïllustreerd m.b.v. het fasenmodel van Nolan. In het tweede deel worden enkele knelpunten behandeld van ICT en ICT toepassingen in het bouwproces. Dit laatste is in het kader van mijn onderzoek heel interessant aangezien het bcoWeb een ICT toepassing is die juist de knelpunten van ICT in de bouw moet gaan verminderen.
In het laatste deel wordt ingegaan op de toekomst van ICT in de bouw. Een zeer belangrijk aspect in dit verhaal is de ontwikkeling van het Next Generation Internet. Als het hiermee mogelijk wordt om bestaande informatie en kennis via automatisering in te zetten om de positie van de klant te versterken zullen faalkosten en bouwfraudes kunnen worden teruggedrongen.
4.1 Het verloop van ICT in de bouw
De ontwikkelingen op het gebied van de automatisering in de bouwsector zijn in de afgelopen jaren hard gegaan en verschuiven van de ondersteuning van bestaande processen (tekenen, calculeren, etc.) naar het communiceren over projecten. Hierbij valt te denken aan ICT oplossingen voor verbetering van de efficiency van processen binnen organisaties (zoals software voor logistiek, planning, inkoop, verkoop, calculatie, etc.), verbetering van de afstemming en de communicatie tussen de diverse bouwpartners (Internet, intranet, extranet, e-business) of contact met opdrachtgever en consument (informatie, webcam bouwplaats, marketing).
Een goed hulpmiddel voor de beschrijving van de stand van zaken met betrekking tot de automatisering van een bedrijf of sector is het fasenmodel van Nolan. In het model wordt ervan uitgegaan dat een onderneming verschillende stadia van het ICT-gebruik doorloopt. Door steeds meer ervaring komt het ICT-gebruik op een hoger niveau te liggen. Hierbij verondersteld dat het gebruik van ICT niet afgedwongen kan worden, maar dat een onderneming er zelf aan toe moet zijn.
Het ICT-gebruik blijft in alle fasen een hulpmiddel ter ondersteuning van het bedrijfsproces. Er worden zes fasen onderscheiden, namelijk:
Fase 0. Er wordt nauwelijks gebruik gemaakt van ICT.
Fase 1. Het ICT-gebruik verhoogt de efficiëntie van het bedrijf. Dit houdt in dat er CAD systemen en spreadsheets gebruikt gaan worden.
Fase 2. Het ICT-gebruik verhoogt de effectiviteit van het bedrijf. Dit houdt in dat er een koppeling plaatsvindt tussen de data die voor afzonderlijke processen nodig zijn. Er vindt een integrale optimalisatie plaats, in plaats van een optimalisatie van een subaspect.
Fase 3. ICT wordt ingezet om toegevoegde waarde binnen de bestaande functies, producten en diensten te creëren. ICT wordt gebruikt om de relaties die een onderneming met de buitenwereld onderhoudt te ondersteunen en te verbeteren.
Fase 4. ICT wordt ingezet om nieuwe dienstverlening te creëren. Het gaat om diensten die zonder ICT niet mogelijk zouden zijn.
Fase 5. ICT is de aanjager van de bedrijfsstrategie. Zij produceren niet meer zelf, maar treden op als intermediair tussen toeleveranciers en afnemers of opdrachtgevers.
Deze ICT fasen kan men relateren aan bepaalde tijdsvakken:
|
jaar |
fase |
omschrijving |
|
jaren '70 |
0 |
kantoorcomputer met cassettespeler voor de boekhouding |
|
jaren '80 |
0 |
floppy of diskdrive |
|
1e helft '90 |
1 |
automatisering van interne administratieve processen |
|
2e helft '90 |
2 |
verschillende bedrijfsprocessen worden geintegreerd geautomatiseerd |
|
eind '90 |
3 |
toenemend gebruik van Internet |
|
begin '00 |
4 |
Virtual Reality doet zijn intreden in de bouw |
|
1e helft '10 |
5 |
het bcoWeb |
Figuur 4.1: de ontwikkeling van ICT in de bouw.
Voor het beschrijven van de huidige status van de automatisering in de bouw kunnen enkele kernwoorden worden gebruikt:
- Zwaartepunt van de automatisering binnen een bouwbedrijf ligt bij calculatie en financiële administratie
- Binnen elke bouwonderneming is sprake van eiland automatisering
- Internet breekt geleidelijk door en begint een steeds belangrijkere plaats in te nemen in de acquisitie van projecten en de verkoop van producten
- Virtual Reality begint steeds belangrijker te worden om de klant een waarheidsgetrouw beeld te schetsen van het toekomstige bouwwerk
Figuur 4.2: Het gebruik van ICT in de bouw kent haar ups en downs en kan voor sommigen niet snel genoeg gaan.
4.2 Knelpunten van ICT in de bouw
De mate waarin gebruik wordt gemaakt van automatiseringsmogelijkheden en innovaties in de bouwsector hangt af van een aantal factoren. Zo zijn het, naast innovatie belemmerende knelpunten van ICT in de bouw, voornamelijk de ICT toepassingen die in het bouwproces een heel groot knelpunt vormen. Dit laatste is in het kader van mijn onderzoek heel interessant.
ICT toepassingen kunnen het bouwproces aanzienlijk verbeteren en versnellen ware het niet dat er geen standaard voor de bouw is voor het vastleggen en uitwisselen van betekenisvolle productgegevens en bouwkennis. Hieruit volgt de noodzaak van de menselijke tussenkomst. De inzet van ICT in het bouwproces is voornamelijk gebaseerd op CAD-systemen (tekensystemen) en uitwisseling van CAD-data. Deze ICT toepassingen zijn echter fundamenteel beperkt doordat het onderliggende werkproces, het tekenen, niet anders is dan vroeger. De betekenis hiervan is impliciet vastgelegd en moet worden teruggevonden door menselijke interpretatie. Een verzameling lijntjes op een tekening wordt slechts door interpretatie van een bouwkundige herkend als een kolom.
Ook vinden er grote problemen plaats bij de uitwisseling van gegevens tussen applicaties die elk hun eigen format gebruiken. Men kan als aannemer wel applicaties invoeren en gebruiken, maar als je bijvoorbeeld je gemaakte digitale tekeningen niet kan uitwisselen met de architect, omdat die een andere format hanteert, dan heb je weinig aan je applicatie en zal het niet veel rendement opleveren. Het overzetten van een bestand van het ene format naar het andere format gaat ook niet altijd zonder problemen. Zo kan er soms informatie verloren gaan of kunnen er tegenstrijdige oplossingen uitkomen als gevolg van een communicatiestoornis tussen verschillende applicaties. Het ontbreken van één uitwisselingsstandaard is dus een probleem voor het rendabel investeren in ICT.
Een ander belangrijk knelpunt heeft betrekking op innovatie. Door de wijze waarop de opdrachtgevers en de opdrachtnemers nu samenwerken ontstaat er geen prikkel tot innovatie van processen, producten en diensten. De opdrachtgever biedt opdrachten op een manier aan dat zij al zó gedetailleerd zijn uitgewerkt dat de opdrachtnemer geen ruimte heeft om zijn kennis en inventiviteit kwijt te kunnen. Een opdracht wordt bijna in zijn geheel vastgelegd in het bestek. Hierin worden de kenmerken van de verschillende onderdelen gedetailleerd beschreven en soms wordt zelfs het merk en de fabrikant er al bij genoemd. De wens van opdrachtgevers om zo goedkoop mogelijk te bouwen werkt ook innovatiebelemmerend. Toepassen van vernieuwingen vergroot het risico wanneer er geen of beperkte ervaring is met het verwerken of gebruiken van innovaties.
Bij de huidige manier van aanbesteden wordt innovatie niet alleen belemmerd door de beperkte rol van de opdrachtnemer maar ook door de manier van samenwerking in teamverband met alle verschillende partijen. Dit vraagt om openheid, vertrouwen en onderlinge steun wat doorgaans niet samen gaat met het aanbesteden op laagste prijs, de verdeling van de risico’s en behoud van kwaliteit. Er ontstaat belang bij een onduidelijk proces waar vooral de klant de dupe van is. Een onvoorspelbaar proces, wantrouwen en slechte samenwerking zijn de ongewenste neveneffecten, maar het belemmert ook de vernieuwing. Fragmentatie van de sector en het feit dat er geen krachtige dominante spelers zijn, maakt dat er nagenoeg geen enkel bedrijf is dat volledig op eigen kracht kan vernieuwen.
De toekomst van ICT in de bouw
De wens om de rol van de computer te versterken en informatie- en kennisuitwisseling en -beheer te verbeteren volgt uit de vraag van de markt om de positie van de klant in het bouwproces te versterken. Bij de verandering van de bouw van een aanbod- in een vraagmarkt speelt ICT een belangrijke voorwaarde. Want dankzij klantgerichte communicatie met behulp van ICT als onderdeel van het bouwproces kunnen opdrachtgevers en eindgebruikers hun wensen en eisen beter in het bouwproces tot uitdrukking brengen. En als het mogelijk is om bestaande informatie en kennis via automatisering in te zetten om de positie van de klant te versterken zullen faalkosten en bouwfraudes kunnen worden teruggedrongen.
Door een betere inzet van ICT in de bouw zal het bouwproces transparanter worden voor zowel opdrachtgevers als eindgebruikers en andere belanghebbenden. Ook zal de cultuur in de bouw (geleidelijk) veranderen in een cultuur van dienstverlening. Een voorbeeld hiervan zijn virtuele technieken die de klant tijdens het ontwerpproces de mogelijkheden bieden om verregaande invloed uit te oefenen op zowel het proces als het product.
Er zullen allerlei nieuwe diensten ontstaan met bijbehorende instrumenten die alleen mogelijk zijn op basis van een openbaar netwerk van begripsdefinities, ofwel een objectenbibliotheek. Door on-line zo’n netwerk van definities van bouwbegrippen beschikbaar te maken kunnen applicaties rechtstreeks informatie uitwisselen en kan de mens (grotendeels) verdwijnen uit het informatieproces. Veel services zullen in de toekomst beschikbaar komen als Web Services. Dit is een Internetportaal waar je data heenstuurt en (automatisch, zonder menselijke tussenkomst) een resultaat terugkrijgt, bijv. een planning, een calculatie, een berekening. Denk bijvoorbeeld aan een organisatie als de Vereniging Eigen Huis (VEH). Deze vereniging heeft door haar dagelijkse advieswerk veel kennis van bouwfouten. In de toekomst zou het mogelijk kunnen zijn om informatie m.b.t. een ontworpen bouwwerk naar de VEH Web Service te sturen en automatisch een lijst met waarschuwingen m.b.t. mogelijke bouwfouten terug te krijgen. Een ander voorbeeld heeft betrekking op een verregaande samenwerking tussen architectenbureaus en productiebedrijven die samen systemen aanbieden waarmee afnemers via een Web Service hun eigen woning of bedrijfspand kunnen ontwerpen. De architect vervult daarbij de rol van systeemontwikkelaar en de adviseur van de klant. Die klant kan met de bijbehorende modellerings- en visualisatieprogrammatuur eigenlijk alles zelf. De programmatuur staat op de computer van de architect en is online beschikbaar. De klant is niet gebonden aan standaard componentafmetingen. Dankzij slimme koppelingen van teken- en rekensoftware kunnen componenten in een industrieel proces worden geproduceerd in series van één. Zodra het ontwerp klaar is, drukt de klant op een knop en worden automatisch specificaties, stuklijsten en een begroting aangemaakt. De informatie uit het 3D-model wordt vervolgens gebruikt voor de productie van de componenten en voor de uitvoeringslogistiek.
Zo zijn er allerlei interessante Web Services te verzinnen, van ontwerpadvies, via bouwkosten tot contractvorming. Veelal zijn ze nu ook al beschikbaar maar dan alleen in de vorm van uitbesteding aan gespecialiseerde bedrijven, of in de vorm van aan te schaffen programmatuur. Het voordeel van kennisexploitatie via Web Services is dat de klant niet zelf over de programmatuur hoeft te beschikken en zelfs nauwelijks kennis van de werking van zo’n toepassing hoeft te hebben. Per geval kunnen gewoon de meest geschikte Web Services worden geraadpleegd. Omdat er geen menselijke arbeid nodig is kunnen Web Services relatief goedkoop blijven. Ook interessant is de mogelijkheid om nieuwe automatische services te bieden die nu nog niet haalbaar zijn. Denk daarbij bijvoorbeeld aan een website waarop een bezoeker met behulp van koppeling geholpen kan worden bij het vinden van producten die voor hem interessant zijn. Vervolgens kunnen beslissingstabellen gebruikt worden om te bepalen of hij voor deze producten, bijvoorbeeld een vergunning, in aanmerking komt.
Met behulp van complexe kennis-gebaseerde systemen kan de bouwsector weer een open en doorzichtig geheel worden en kan eventueel de bouwfraude aangepakt worden. De klant heeft meer inzicht in wat er zoal aangeboden wordt op de markt en onderlinge prijsafspraken tussen aannemers kunnen snel opgemerkt worden. Ook is het voor de aannemers zelf van groot belang om producten tegen scherpe prijzen aan te bieden en klanten te verwerven om zo het hoofd boven water te kunnen houden in de grote concurrentiestrijd.
Tenslotte verwacht ik de grootschalige invoering en toepassing van objectenbomen gevolgd door de stap van domme documenten naar slimme documenten (m.b.v. het Semantische Web, zie Hst. 3.3). Documenten in een het huidige systeem hebben geen zelfkennis, ze kennen hun inhoud niet (domme documenten). Maar met een objectenboom en het Semantische Web kunnen we zover komen dat ook de documenten weten waar ze over gaan. Ze kennen hun inhoud, hun eigenaar en hun klanten en weten, wanneer ze waar nodig zijn. Daarmee wordt weer een nieuwe golf van ICT-aanbod haalbaar.
Ondanks het tegenvallende succes van ICT in de bouw begint het er toch steeds iets meer op te lijken dat betekenisvolle elektronische communicatie de bouw eindelijk in een heuse moderne industrie zal gaan veranderen. Een ontwikkeling die zeker samenhangt met de komst van het Internet en lijkt te gaan versnellen als het Semantische Web levert wat het beloofd. Het traditionele bouwproces verandert, innovatief, klantgericht en transparant.
4.4 Samenvatting
Ondanks het feit dat ICT een hulpmiddel is om het bouwproces efficiënter te laten verlopen, loopt het daadwerkelijke gebruik van ICT in de bouw achter bij de bestaande mogelijkheden. Naast innovatie belemmerende knelpunten van ICT in de bouw zijn het voornamelijk de ICT toepassingen waar een grote verbeteringsslag mogelijk is.
Twee belangrijke knelpunten bij rendabel investeren en verder uitbouwen van ICT toepassingen zijn: 1) het ontbreken van een uitwisselingsstandaard van betekenisvolle productgegevens en bouwkennis waardoor menselijke tussenkomst noodzakelijk blijft en 2) de fragmentatie binnen de sector, dit maakt dat er nagenoeg geen enkel bedrijf is dat volledig op eigen kracht kan vernieuwen.
In de toekomst zal dankzij klantgerichte communicatie met behulp van ICT als onderdeel van het bouwproces opdrachtgevers en eindgebruikers hun wensen en eisen beter in het bouwproces tot uitdrukking kunnen brengen. Het bouwproces wordt transparanter voor iedereen. Ook zal de cultuur in de Bouw (geleidelijk) veranderen in een cultuur van dienstverlening.
Een andere zeer belangrijke toekomstige ontwikkeling is het ontstaan van Web Services. Een Web Service is een Internetportaal waar je data heenstuurt en (automatisch, zonder menselijke tussenkomst) op verzoek een resultaat terugkrijgt, bijv. een planning, een calculatie, een berekening. Het voordeel van kennisexploitatie via Web Services is dat de klant niet zelf over de programmatuur hoeft te beschikken en zelfs nauwelijks kennis van de werking van zo’n toepassing hoeft te hebben. Per geval kunnen gewoon de meest geschikte Web Services worden geraadpleegd. Met behulp van deze complexe kennis gebaseerde systemen kan de bouwsector weer een open en doorzichtig geheel worden en kan de bouwfraude aangepakt worden.
Ondanks het tegenvallende succes van ICT in de bouw begint het er toch meer op te lijken dat betekenisvolle elektronische communicatie de bouw eindelijk in een heuse moderne industrie zal gaan veranderen. Een ontwikkeling die zeker samenhangt met de komst van het Internet en lijkt te gaan versnellen als het Semantische Web levert wat het beloofd. Het traditionele bouwproces verandert, innovatief, klantgericht en transparant.
5 Analyse van ontologieën
Het begrip ontologie heeft een rijke geschiedenis waarbij de betekenis op verschillende manieren kan worden ingevuld. In mijn onderzoek wordt het begrip ontologie omschreven als een verzameling van definities van algemeen gebruikte begrippen en kennis over bouwen, die breed geaccepteerd en gedragen wordt. Wat het doel van het gebruik van een ontologie is en de vorm waarin een ontologie kan wordt gegoten, wordt vervolgens uitgelegd. Als laatste wordt ingegaan op een heel belangrijk onderdeel van mijn onderzoek bestaande uit het verbinden van ontologieën tot een ontologienetwerk. In de literatuur is te lezen dat voor het maken van ontologieën een sterke interdisciplinaire aanpak is vereist: het combineren van computer wetenschap, filosofie en taal, vertrouwende op logica als een samenvoegend model.
5.1 Het begrip ontologie
De betekenis en uitwerking van het begrip ontologie kan op verschillende manieren ingevuld worden. Het begrip is door de filosoof Aristoteles geïntroduceerd. Als je het woord ontologie in het woordenboek opzoekt, staat het beschreven als de leer van de algemene eigenschappen van de dingen.
De laatste jaren heeft het woord ontologie in de computerwetenschap een eigen betekenis gekregen. Namelijk als een formele conceptualisatie van een bepaald domein dat gedeeld wordt door een groep mensen. Deze conceptualisatie bestaat uit een set concepten (bv. entiteiten, attributen, processen), hun definities en onderlinge relaties. Er is overigens niet een algemene afspraak over wat de betekenis van een ontologie precies is.
Onderzoek op het gebied van Kennistechnologie heeft aangetoond dat het mogelijk is om applicaties te maken waarin de gebruikte kennis afgescheiden is van de rest van de programmacode. Bij verschillende soorten kennis worden verschillende manieren gebruikt om de toe te passen kennis te formaliseren (in de computer vast te leggen). Alvorens de kennis te formaliseren moeten de gebruikte begrippen (definities van objecten, eigenschappen, eenheden, relaties) worden vastgelegd.
Deze definities moeten dan gebruikt worden om een algemene beschrijving te geven van het betrokken domein, in dit geval de bouw. Deze verzameling definities noemt men een ontologie. Een ontologie komt sterk overeen met een objectenbibliotheek. Alleen is een ontologie uitgebreid met kennisregels. Een ontologie van de bouw bestaat uit definities van algemeen gebruikte objecten en algemene kennis over bouwen, die breed geaccepteerd en gedragen wordt.
In het kader van mijn onderzoek kan een ontologie van de bouw dus omschreven worden als een verzameling van definities van algemeen gebruikte begrippen en algemene kennis over bouwen, die breed geaccepteerd en gedragen wordt.
Guarino is van mening dat er onderscheid te maken is tussen niveaus in algemeenheid van ontologieën.
Fig. 5.1: De verschillende niveaus in ontologieën volgens Guarino
-Top-level ontologieën beschrijven zeer algemene concepten zoals ruimte, tijd,
gebeurtenis, actie, etc. die onafhankelijk zijn van een bepaald probleem of
domein. Het lijkt daarom logisch dezelfde top-level ontologies te hebben voor
grote groepen gebruikers.
De top ontologie, zoals in het bcoWeb weergegeven, bestaat uit de algemene bouw ontologie.
-Domein ontologieën en taak ontologieën beschrijven respectievelijk de woordenlijst
die gerelateerd is aan een algemeen domein (bijvoorbeeld medicijnen of woningen) of een algemene taak (zoals het stellen van een diagnose of het bouwen van een woning) door de termen die geïntroduceerd zijn in de top-level ontologie preciezer te maken.
Binnen de bouw ontologie zijn domein ontologieën opgezet voor de B&U, de GWW en de infrasector.
-Applicatie ontologieën beschrijven concepten die zowel van een bepaald domein als
van een bepaalde taak afhankelijk zijn, en vaak een preciezere beschrijving
van beide eraan gerelateerde ontologieën zijn.
Een buitenwandontologie geeft een preciezere beschrijving van zowel de B&U ontologie als de taak woningscheidende constructie.
5.2 Doel van een ontologie
In de computerwetenschap zijn ontologieën het middel geworden om communicatie tussen computersystemen mogelijk te maken op een manier die onafhankelijk is van de individuele systemen op iedere computer; ontologie is de manier waarop de informatie is gestructureerd. Kortweg de mogelijkheid van het delen of hergebruiken van informatie en/of het verkrijgen van interoperabiliteit. Doordat verschillende systemen verschillende manieren gebruiken om dezelfde dingen te beschrijven, blijkt communicatie tussen verschillende systemen tot op heden erg moelijk.
Hoofdingrediënten voor een ontologie zijn een woordenlijst met basistermen, een precieze specificatie van wat die termen betekenen en onderlinge relaties tussen de termen.
Mijn doel van het gebruik van een ontologie in deze scriptie is om definities, kennis en informatie van bouwobjecten te vinden door bekende informatie aan een ontologie te koppelen en met behulp van deze informatie en de ontologie nieuwe definities en kennis van bouwobjecten te identificeren in nieuwe data.
5.3 Vorm van een ontologie
Zoals gezegd is er geen overeenstemming over wat iets dat beschreven wordt met het begrip ontologie precies inhoudt. Het is wel duidelijk dat een ontologie een overzicht van de belangrijke begrippen in een bepaald domein is. Dit overzicht is altijd wel vanuit een bepaald perspectief en er kunnen dus meerdere ontologieën voor hetzelfde domein zijn. De meeste ontologieën bestaan uit domeinspecifieke termen, die hiërarchisch geordend zijn (taxonomie). Naast deze taxonomische relaties zijn er vaak ook nog andere relaties aangegeven zoals bijvoorbeeld de relatie dat twee termen met elkaar geassocieerd kunnen worden.
Hoewel er voor een ontologie geen vastgelegde vorm is, bestaan er wel afspraken over de vorm van van ontologieën afgeleide concepten, b.v. een monolinguale thesaurus. Thesauri worden bijvoorbeeld gebruikt om er voor te zorgen dat bij het zoeken in databases het taalgebruik standaard is. Vaak gebruiken mensen met verschillende achtergronden verschillende termen (jargon), terwijl ze hetzelfde bedoelen. Een thesaurus kan er voor zorgen dat al deze verschillende woorden die uiteindelijk hetzelfde betekenen, hetzelfde worden geïnterpreteerd. Een thesaurus wordt gebruikt om te assisteren bij het geven van een indicatie en het terugvinden van informatie in een database met data die betrekking heeft op hetzelfde domein. Als iemand bijvoorbeeld op zoek is naar informatie over huizen, kan de ene persoon de zoekterm “woning” gebruiken, en een ander weer “huis” of “woonhuis”. Een thesaurus koppelt dan al deze termen aan de ‘geprefereerde term’ “woning.”
Een thesaurus is dus het koppelen van vele termen op één acceptabele term per concept, waarbij voor verschillende domeinen verschillende thesauri noodzakelijk zijn. Dit koppelen gebeurt door aan te geven dat woorden hetzelfde betekenen (synoniemen, acroniemen, alternatieve spellingswijzen) en door bij de woorden de onderlinge relaties aan te gegeven.
Er bestaan monolinguale en multilinguale thesauri. Monolinguale thesauri zijn op één taal van toepassing. Multilinguale thesauri kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden om equivalente begrippen in verschillende talen aan elkaar te koppelen en zo een verbinding tussen de verschillende talen mogelijk te maken.
De ontologie waar ik in deze scriptie naar verwijs, bestaat uit termen en eigenschappen die onderling met elkaar verbonden zijn d.m.v. de FU-TS relatie (zie hst 6.3). Een term is vaak één woord en iets is alleen een term als er concrete objecten of handelingen mee aangeduid kunnen worden.
Een ontologienetwerk
Er zijn verschillende manieren om bronnen (in dit geval ontologieën) te koppelen en gegevens met elkaar te verbinden b.v. hiërarchisch of verwijzend.
Bij een enkelvoudige overervinghiërarchie wordt een boomstructuur gebruikt, bestaande uit zich vertakkende lijnen, om de onderlinge plaats van de bronnen vast te leggen. Elke bron (m.u.v. de hoogste en de laagste bron) is zowel verbonden met onderliggende als bovenliggende bronnen. Hier wordt ook wel gesproken van een 1-op-veel relatie. Een heel bekend voorbeeld van een boomstructuur is de familiestamboom.
Bij een verwijzende koppeling wordt een netwerkstructuur gebruikt om de onderlinge verwijzingen tussen de bronnen vast te leggen. Een netwerk wordt ook wel omschreven als een geheel van met elkaar verbonden punten. Hierbij is sprake van
 |
Fig. 5.2: Een boomstructuur vs. een complexe structuur
In een ontologienetwerk wordt gebruik gemaakt van de verwijzende koppeling, ontologieën kunnen verwijzen naar andere ontologieën en deze uitbreiden. Op deze manier ontstaat er een koppeling tussen de ontologieën en kan het importeren van andere ontologieën zorgen voor een heel netwerk van ontologieën die een steeds groter gebied beschrijven. Iedere ontologie beschrijft een (deel van een) domein, wat weer een gedeelte is van een groter domein.
Om dit te initiëren, zal er eerst een basisontologie of een aantal daarvan moeten worden gemaakt. Deze basisontologie moet een bepaalde structuur hebben en een duidelijk afgekaderd gebied beschrijven. Daarna kan de ontwikkeling van volgende ontologieën eenvoudiger plaatsvinden en daarmee ook de softwareontwikkeling op basis van deze ontologieën. Ook moet de basisontologie een bepaald abstractieniveau hebben, om zo als uitgangspunt te dienen voor volgende ontologieën.
Een zeer belangrijk voordeel van een netwerkontologie t.o.v. een boomontologie is de mogelijkheid om begrippen/objecten te delen zonder de informatie te dupliceren. Neem bijvoorbeeld een basisontologie voor de bouw die als leidraad dient voor het beschrijven van bouwwerken in de B&U en de GWW sector. De uitbreidingen op deze basisontologie beschrijven elk hun gedeelte van de bouwsector. Zo zal er bijvoorbeeld een ontologie ontstaan die woonhuizen beschrijft en een die viaducten beschrijft. Naast veel verschillende ontologieën zullen ze ook enkele overlappende ontologieën hebben zoals bijvoorbeeld de funderingsontologie. Informatie over funderen speelt een vergelijkbare rol in de twee genoemde sectoren. Zo kunnen in een ontologienetwerk funderingsbegrippen/objecten worden gedeeld, zonder de info te dupliceren.
Een ander groot voordeel van een ontologienetwerk is de mogelijkheid tot decentrale ontwikkeling. Hiermee bedoel ik dat een ontologie een domein beschrijft met vaak zeer specialistische kennis. Deze kennis komt bijvoorbeeld van een bepaalde belangengroep. Het streven van een ontologienetwerk is dat iedere belangengroep baas blijft over z'n eigen gegevens, maar dat het netwerk er voor zorgt dat alles aan elkaar hangt.
5.5 Samenvatting
In het kader van mijn onderzoek kan een ontologie van de bouw omschreven worden als een verzameling van definities van algemeen gebruikte begrippen en algemene kennis over bouwen, die breed geaccepteerd en gedragen wordt. Mijn doel van het gebruik van een ontologie in deze scriptie is om definities, kennis en informatie van bouwobjecten te vinden en te ordenen door bekende informatie aan een ontologie te koppelen en met behulp van deze informatie en de ontologie nieuwe definities en kennis van bouwobjecten te identificeren in nieuwe data. Hoewel er voor een ontologie geen vastgelegde vorm is, bestaan er wel afspraken over de vorm van van ontologieën afgeleide concepten zoals b.v. een thesaurus.
De ontologie waar ik in deze scriptie naar verwijs, bestaat uit termen en eigenschappen. Een term is vaak één woord en iets is alleen een term als er concrete objecten of handelingen mee aangeduid kunnen worden.
De twee manieren om bronnen (in dit geval ontologieën) te koppelen en gegevens met elkaar te verbinden zijn hiërarchisch of verwijzend. In een ontologienetwerk wordt gebruik gemaakt van de verwijzende koppeling. Oftewel ontologieën kunnen verwijzen naar andere ontologieën en deze uitbreiden. Op deze manier ontstaat er een koppeling tussen de ontologieën en kan het importeren van andere ontologieën zorgen voor een heel netwerk van ontologieën die een steeds groter domein beschrijven. Een zeer belangrijk voordeel van een netwerkontologie t.o.v. een boomontologie is de mogelijkheid om begrippen/objecten te delen zonder de informatie te dupliceren. Een ander groot voordeel van een ontologienetwerk is de mogelijkheid tot decentrale ontwikkeling.
6 een ontologienetwerk voor de bouw
Het Building-Construction Ontology Web (bcoWeb) Initiatief is een experiment voor het toepassen van de nieuwe generatie Internet in de bouw. Het doel van het bcoWeb is het gezamenlijk ontwikkelen van een nationaal en open bouwontologienetwerk met de intentie een doorbraak mogelijk te maken in de manier waarop partijen in de bouw informatie en kennis uitwisselen en delen. In het eerste deel wordt het idee achter het bcoWeb nader toegelicht om vervolgens in het tweede deel het verschil aan te geven met eerdere initiatieven voor het ontwikkelen van een gemeenschappelijk afsprakenstelsel in de bouw zoals het Lexicon en de objectenboombenadering van Rail Infrabeheer.
Voor een overzichtelijk en bruikbaar ontologienetwerk moet het netwerk helder zijn opgebouwd. Hierbij moeten zowel de relaties tussen objecten binnen één ontologie als relaties tussen objecten uit verschillende ontologieën volgens een duidelijke structuur verbonden zijn. Het Building-Construction Ontology Web Initiatief is een experiment op basis van het Functional Unit (FU) Technical Solution (TS) paradigma van GARM dat in het derde deel uitvoerig wordt beschreven. Vervolgens wordt er afgesloten met een beschrijving van de inhoud van de webpagina van het bcoWeb.
6.1 het Building-Construction Ontology Web Initiatief
Zoals in deze scriptie eerder al duidelijk naar voren kwam, zal ICT een sleutelrol moeten vervullen in het beheer en de kwaliteitsborg van de informatie- en kennisstromen om te bevorderen dat de bouw in de toekomst beter gaat presteren. Onderzoeken naar de mogelijkheden van nieuwe instrumentatie worden momenteel gestuurd door de opkomst van het nieuwe generatie Internet (ook wel semantisch web of Web 2.0 genaamd). Het Building-Construction Ontology Web (bcoWeb) Initiatief is een experiment voor het toepassen van de nieuwe generatie Internet in de bouw waarbij het Internet open wordt voor deelname van computerapplicaties. Hierbij zullen computers en mensen gebruik kunnen maken van een gezamenlijk begrippenkader waarmee de rol van computers in de bouw kan worden versterkt. Het huidige Internet is uitsluitend gericht op menselijke communicatie, computers weten niet waarover wordt gecommuniceerd. Als computers zelf over het noodzakelijke begrippenkader beschikken, kan veel communicatie (vooral die tussen computers onderling) plaatsvinden zonder dat mensen daar een rol in spelen. Voorwaarde daartoe is dat computers zelf ook ‘begrijpen’ waar het in de verschillende informatiestromen over gaat zodat ze kunnen helpen om communicatiestoringen te voorkomen. Het zal nog vele jaren duren, maar uiteindelijk zullen computers over elementaire bouwkennis beschikken.
De wens om de rol van de computer te versterken en informatie- en kennisuitwisseling en -beheer te verbeteren volgt uit de vraag van de markt om de positie van de klant in het bouwproces te versterken. Faalkosten en bouwfraudes kunnen gedijen bij de onwetendheid van de klant.
Het doel van het bcoWeb is het gezamenlijk ontwikkelen van een experimenteel publiektoegankelijk (open) bouwontologienetwerk of -web met de intentie een doorbraak mogelijk te maken in de manier waarop partijen in de bouw informatie en kennis uitwisselen en delen. Dé manier voor het gezamenlijk en open ontwikkelen van een bouwontologieweb is via Internet, daarom is het Building-Construction Ontology Web Initiatief als webapplicatie opgezet (nl.bcoWeb.org).
Publiektoegankelijk of open betekent “open source” omdat de inhoud onder een open source licentie beschikbaar is. Hierdoor zal de inhoud permanent gratis voor iedereen beschikbaar en bruikbaar blijven en kan de inhoud door iedereen (na aanmelding) gewijzigd worden. Iedereen kan dus in de ontwikkeling participeren. Dit is de beste verzekering van continuïteit. Bouwontologie, omdat het hier gaat over verzamelingen van definities van bouwbegrippen en -objecten. Deze begrippen zorgen voor een betere afstemming van vraag en aanbod op verschillende niveaus van complete systemen (Villa) tot complexe elementen (Buitenwand) of elementen op component niveau (Kanaalplaat). Dit zijn echter slechts enkele voorbeelden van de ca. 300.000 bouwbegrippen die een relevante rol spelen in de Bouw en Civiele Techniek (incl. infrastructuur). Netwerk omdat het niet gaat om een centrale ontwikkeling maar om een decentrale. Het streven is dat iedere belangengroep baas blijft over z'n eigen gegevens, maar dat het web er voor zorgt dat alles aan elkaar hangt. En experimenteel, omdat het hier nog steeds gaat om een poging om greep te krijgen op de technologie en om medestanders en financiering te vinden die de uiteindelijke realisatie van bcoWeb mogelijk maakt.
Met definities van bouwbegrippen (“Raam”, “Kanaalplaat”, “Stucwerk”, etc.) in het on-line netwerk wordt bedoeld dat bij ieder begrip ook de meest relevante eigenschappen en de daarbij horende eenheden worden vastgelegd. Bij het bouwbegrip “Spant” worden bijvoorbeeld de eigenschappen en eenheden ‘Overspanning’ (meters), ‘Helling’ (graden). ‘Materiaal’ en ‘Type’ weergegeven. Vastgelegde eigenschappen en eenheden, alsmede de benaming van de begrippen zijn niet dwingend voorgeschreven, het zijn referenties die binnen het netwerk uniek zijn en er voor zorgen dat verschillende gebruikers, ondanks dat ze verschillende definities hanteren toch elektronisch kunnen communiceren.
Het bcoWeb zelf is geen commercieel eindproduct, het is een "enabler", een technologie die allerlei nieuwe en betere applicaties en werkmethoden mogelijk maakt. Omdat via het beoogde netwerk alles en iedereen in de toekomst over dezelfde objectdefinities kan beschikken, zijn computers in staat (m.b.v. het semantische web) om allerlei taken op informatiegebied van de mens over te nemen. Nieuwe manieren van softwaremarketing d.m.v. Web Services zullen softwaremakers een grotere markt voor hun producten bezorgen. Klanten zullen in de toekomst vaak alleen betalen voor het gebruik van de software.
6.2 Relatie met soortgelijke of gerelateerde initiatieven
In andere (product)industrieën, bijvoorbeeld de automobielindustrie, heeft ICT al een belangrijke positie ingenomen in het aansturen en controleren van de productieprocessen. Een voorbeeld hiervan is een bedrijf in Spanje dat een opdracht ontvangt voor het leveren van een aantal autostoelen in vijf verschillende versies, materialen en kleuren, af te leveren zes weken later om 13:00 in een Duitse plaats. In Duitsland aangekomen, worden de stoelen op een montageband gezet waar zij binnen een zeer korte tijd, samen met aangeleverde onderdelen vanuit verschillende lokaties, worden samengevoegd in een aantal specifieke auto’s die ergens in Europa zijn besteld. Zo’n voorbeeld zou zich ook in de bouw kunnen afspelen bij de assemblage van bijvoorbeeld (seriematige) woningbouw ware het niet dat de bouw nog steeds communiceert met traditionele, op papier gebaseerde, documenten en de daarmee gepaard gaande fouten (te laat, fouten, verlies, misverstanden,…). In de bouw moet men dus ook naar een hoge mate van computer gestuurde communicatie wil men het productieproces aanzienlijk verbeteren.
Een voorbeeld van een soortgelijke ontwikkeling als het bcoWeb is die van de automobiel navigatiesystemen. Een nieuwe high-tech big business die alleen mogelijk is op basis van een gezamenlijke inspanning om een GIS-database (Geografische Informatie Systemen) te maken waarin de afstanden tussen alle belangrijke plaatsen en kruisingen zijn vastgelegd. Het maken van zo’n GIS-database was zonder direct commercieel belang.
Het doel van het bcoWeb is om een (aanzet) voor een objecten-database te maken met daarin de relaties tussen alle belangrijke objecten uit de verschillende sectoren van de bouw. Het bcoWeb kan in de huidige opstartfase worden gezien als een taak waarbij de markt pas volgt als deze taak afdoende gevorderd is.
Door alle tegenslagen en negatieve publiciteit die de bouw de afgelopen jaren te verduren heeft gehad, zijn er verschillende initiatieven ondernomen om de industrie weer een positieve impuls te geven. Een zeer belangrijk Initiatief hierin is om tot een gemeenschappelijk afsprakenstelsel voor de bouw te komen. Van twee van deze initiatieven worden de verschillen met het bcoWeb behandeld:
De verschillen met de ontwikkeling van het Lexicon van de STABU zijn:
- De scope: van het bcoWeb is het hele veld van de Bouw en Civiele Techniek inclusief de infrastructuur, bouwwerk, bouwproces, omgeving en hulpmiddelen. Het LexiCon richt zich puur op gebouwen.
- De openheid: het LexiCon is een gesloten ontwikkeling van de STABU waardoor het gebruik van het LexiCon niet vrij is en ook de invulling wordt volledig door de STABU zelf gerealiseerd.
- De technologie: van het LexiCon is vooral terug te vinden in het objectgeoriënteerde paradigma uit de ICT-wereld. Het gevolg is dat er erg veel abstracte datatypes worden gebruikt. Het bcoWeb daarentegen is gebaseerd op XML, RDF en OWL en daarmee erg geschikt voor Internet.
- De toepasbaarheid: van het LexiCon ligt vooral in het grensvlak van vraag en aanbod van bouwmaterialen en bouwcomponenten. De links met ontwerp/engineering en het bouwproces zijn mager. Met het bcoWeb kunnen alle toepassingen worden ondersteund waarvoor Internet een medium is.
- de Objectenboom benadering van Rail Infrabeheer
De relatie met de Objectenboom benadering van Rail Infrabeheer is dat beide de gestructureerde opbouw van materialen, componenten en elementen voorstaan. Het verschil is de technologie en het open resultaat. Een inhoudelijk verschil is dat het bcoWeb zich richt op het ondersteunen van het keuze- of beslissingsproces en dat de Objectenboom-aanpak beschrijft welke keuzen er zijn gemaakt. Alternatieven blijven daarmee buiten beschouwing.
Een objectenboom is een instantiemodel (uniek voor een bepaald geval). Het bcoWeb bevat type-informatie (algemeen geldend voor het type object). Voor ProRail betekent dit dat een infraWeb binnen het bcoWeb de soorten objecten zou gaan bevatten die in de verschillende objectenbomen worden gebruikt. Een objectenboom kan dan worden gecreëerd door een keuzeproces (de kern van het bcoWeb). Daarbij kan allerlei extra kennis worden ingezet zoals die uit de regelgeving of zoals die is verkregen uit eerdere werken.
6.3 Vraag - aanbod en FU-TS relatie
Om een goed, werkzaam ontologienetwerk te krijgen, moet het netwerk helder zijn opgebouwd. Zowel de relaties tussen objecten binnen één ontologie als relaties tussen objecten uit verschillende ontologieën moeten volgens een duidelijke structuur verbonden zijn. Het Building-Construction Ontology Web (bcoWeb) Initiatief is een experiment op basis van het Functional Unit (FU) Technical Solution (TS) paradigma van GARM. Objecten en eigenschappen, zowel in de bouw als in andere industrieën, kunnen vanuit een functioneel perspectief (de vraag) en een technisch perspectief (het aanbod) worden bekeken. Een functionele eenheid (FU) is een complete set functionele specificaties van een element die door de vraagkant zijn opgesteld. Een FU kan 0 tot oneindig veel functionele eigenschappen hebben. De functionele eisen hebben een algemeen karakter, veelal door de beperkte kennis van de klant, die kunnen worden ingevuld door 0 of een oneindig aantal technische oplossingen (TS’en). Een TS is een tastbaar object dat vanuit de aanbodzijde (toeleverancier) kan worden geleverd (raam, deur) met ieder zijn eigen technische eigenschappen. Een technische object vormt door de variabele technische eigenschappen die eraan verbonden zijn een uitbreiding op een functioneel object met zijn functionele eigenschappen. Het geheel van functionele en technische objecten en hun onderlinge relaties kan als volgt worden weergegeven.
Figuur 6.1: UML class diagram die de noodzakelijke informatie beschrijft voor de selectie van een individuele TS als oplossing van een FU
Elke functionele vraag (FU) kan worden opgelost door één of meer technische oplossingen (TS) waarbij slechts één van de technische oplossingen uiteindelijk geselecteerd zal worden. Tussen de functionele vraagspecificatie en de mogelijke technische oplossingen dient dus een koppelingsproces plaats te vinden. Hoewel het netwerk zelf niet bedoeld is om de koppeling van vraag een aanbod te realiseren is het wel de bedoeling om de benodigde informatie en kennis zo te ordenen dat computergesteunde, optimale koppeling mogelijk wordt.
Figuur 6.2: Schematische weergave van het ‘nieuwe’ vraag/aanbodmodel
De eisen van FU’s kunnen worden vervuld door verschillende TS-en. Een TS kan op zijn beurt weer opgesplitst worden is een set van één of meer Functional Units. Dit betekent dat bij iedere TS ook nog lagere beslissingen genomen moeten worden die op den duur ook in het netwerk gedefinieerd worden. TS-en zijn (meestal) samengesteld uit een set van objecten van een lagere orde (ofwel details) die kunnen worden bekeken vanuit zowel een functioneel als een technisch perspectief. De TS Plat Dak bestaat b.v. nog uit verschillende details zoals de dakconstructie, de dakbedekking, een dakgoot, etc.
Figuur 6.3: UML class diagram die weergeeft dat TS’en uit lagere orde FU’s kunnen zijn opgebouwd
Doordat TS-en verwijzen naar lagere FU’s en andersom ontstaat er een netwerk van clusters van objectdefinities. Door de ontologie zo op te zetten kunnen alle belangengroepen hun eigen technische oplossingen toevoegen. Dat kan zowel van bovenaf (top-down) als onderaf (bottom-up), of een mengvorm van beide. Grafisch kan deze relatie tussen FU’s en TS’en worden weergegeven in een soort van ‘Hamburger‘ model, zoals hieronder weergegeven:
Figuur 6.4: Voorbeeld van de decompositie van een auto. De auto en al zijn onderdelen worden gerepresenteerd door FU’s en TS’en.
Bij de FU-TS relatie worden dus functionele eisen omgezet in technische oplossingen waarbij een keuze moet worden gemaakt voor de beste TS bij de FU. Hoewel dit keuzeprobleem simpel lijkt is het dat niet. Iedere keuze is namelijk een afweging met consequenties. Enerzijds kan worden gekozen voor de TS die op alle eisen het beste scoort, wat vaak duur is. Anderzijds kan worden gekozen voor het goedkoopste aanbod, wat uiteraard ook niet altijd goed is. Er moeten prioriteiten worden gesteld en prestaties worden afgewogen. Keuzen zijn vaak afhankelijk van andere keuzen. Kies je hier voor X (bv. bungalow) dan kun je verderop niet meer voor Y (bv. zadeldak) kiezen. Ook scoort een FU wellicht goed m.b.t. de ene groep eisen, maar minder goed m.b.t. een andere groep eisen.
De manier van structureren volgens de FU-TS relatie kan overal
op worden toegepast, bij woningen en gebouwen, maar ook bij
objecten uit de GWW-sector. De resulterende ontologie is erg
overzichtelijk en brengt vraag- en aanbodzijde dichter bij elkaar,
terwijl de mens niet langer noodzakelijk de verbindende schakel in
het informatiesysteem moet blijven. Door catalogi van technische
oplossingen te maken die matchbaar zijn met de functionele
objecten uit de lijsten die de ontologie bevat kunnen computers
veel meer ondersteuning bieden dan tot nu toe mogelijk was.
Eén van de grote voordelen van de FU-TS hiërarchie is, naast de perfecte koppeling op de ketens, dat ook de context van iedere keuze beschikbaar is. Als van de klant de vraag naar een dakkapel komt, krijgt hij zowel een lijst met mogelijke dakkapel oplossingen als een lijst met andere oplossingen b.v. voor lichtvoorziening in het dak zoals een dakraam.
6.4 De technologie achter het bcoWeb
Zoals eerder opgemerkt, zijn ontologieën beschrijvingen van een gesloten wereld. Of anders gezegd: een ontologie definieert de “normale” zelfstandige naamwoorden en betekenissen die gebruikt worden om een bepaald (kennis)gebied te beschrijven en te representeren. Met ontologieën wordt de taal van vakmensen (enigszins) begrijpelijk gemaakt voor computers.
Het bcoWeb is gebaseerd op zowel de XML, de RDF als de OWL programmeertaal.
Met behulp van ontologieën kan een kennisgebied dus worden beschreven en gerepresenteerd. De door het World Wide Web Consortium [W3C] gedefinieerde ontologie taal voor computers is OWL (Ontology Web Language). Deze taal biedt een mogelijkheid om ontologieën gestructureerd te definiëren. Deze structuur komt voort uit de syntax van de taal. Hiermee wordt bedoeld dat ontologieën bestaan uit klassen met eigenschappen en deze eigenschappen kunnen restricties hebben op bepaalde klassen. Doordat de klassen ook instanties kunnen hebben, lijken ontologieën object georiënteerd [OO-paradigma]. Een belangrijk onderdeel van OWL vormt de subklasse-relatie. Deze relatie geeft aan dat een bepaalde klasse A een subklasse is van B. Gevolg hiervan is dat klasse A alle eigenschappen overerft van klasse B. Een klasse kan van meerdere klassen overerven (multiple inheritance).
Een andere relatie wordt gevormd door de ObjectProperty relatie. Deze geeft de relatie tussen verschillende klassen aan. Zo kan bijvoorbeeld de hasPart relatie gekoppeld worden aan Huis en Dak: Huis hasPart Dak.
Ontologieën van het OWL-formaat kunnen verwijzen naar andere ontologieën en deze uitbreiden. Dit importeren van andere ontologieën kan zorgen voor een heel netwerk van ontologieën. Iedere ontologie beschrijft een gebied, wat weer een gedeelte is van een groter gebied. Door de ontologieën te koppelen, wordt een groter gebied beschreven. Om dit te initialiseren, zal er een basisontologie of een aantal daarvan, moeten worden gemaakt. Op basis van deze ontologie kan dan de uitbreiding gemaakt worden. Deze basisontologie moet een bepaalde structuur hebben en een duidelijk afgekaderd gebied beschrijven. Wanneer de structuur duidelijk vastgelegd is in de basis, kan de ontwikkeling van volgende ontologieën eenvoudiger plaatsvinden en daarmee ook de softwareontwikkeling op basis van deze ontologieën. De basisontologie moet een bepaald abstractieniveau hebben, om zo als uitgangspunt te dienen voor volgende ontologieën.
Voor een nadere uitleg over de technologie achter het bcoWeb en het gebruik van XML,RDF en OWL wil ik graag verwijzen naar een publicatie van Reinout van Rees: http://vanrees.org/research/phd/futswebpaper
6.5 De inhoud van de Webpagina
Zowel de vraag- als de aanbodkant in de bouw zijn geïnteresseerd in informatie over bouwbegrippen op verschillende niveaus. Door de niet-hiërarchische structuur van objecten binnen een netwerk kan de informatie over de bouwbegrippen op verschillende niveaus worden aangeleverd. Zo is een klant die een kant en klaar nieuw dak wil alleen geïnteresseerd in de informatie van kant en klare complete dakoplossingen terwijl iemand die zelf een nieuw dak wil bouwen geïnteresseerd is in alle afzonderlijke componenten waaru