Emerging technologies – Graph databases
Wat zijn de ‘emerging technologies’ in de bouwsector? Wat betekenen ze en waarvoor dienen ze? Dat legt expert Martijn de Riet van Smart WorkPlace partner Bimforce uit. In deel 1 aandacht voor Graph databases.
Met de digitalisering van de bouw wordt het beheer van al die informatie steeds belangrijker. Nu de toepassing van Digitale Gebouw Modellen, waarin een bouwwerk volledig virtueel wordt nagebouwd, steeds meer gemeengoed wordt ontstaat de noodzaak al deze informatie ook te kunnen gebruiken voor dagelijkse processen in het gebruik van een gebouw.
Dit artikel gaat in op een, voor de bouwsector, nieuwe manier van het opslaan en bevragen van grote hoeveelheden informatie.
Wat is een database?
Laten we even bij het begin beginnen. Wat is nu eigenlijk een database? En wat doe je ermee?
Een database is een verzameling digitale informatie. Dat kan van alles zijn. Uw boodschappenmandje bij een webwinkel. Maar dus ook alle informatie die er in een Digitaal Gebouw Model zit.
Een database is zodanig gemaakt dat het letterlijk de basis is voor de software die u gebruikt. De database van de webwinkel is zo gemaakt dat u deze kunt doorzoeken op basis van een kenmerk. En uw Digitaal Gebouw Model is gestructureerd in onderdelen zoals ramen, deuren, vloeren en daken.
Kortom: een database is een zodanig gestructureerde verzameling informatie dat deze bevraagd kan worden en bruikbare antwoorden teruggeeft.
Hoe werkt een database?
Iedere database slaat uiteindelijk de informatie op in de vorm van tabellen. Grote lijsten van eigenschappen en waarden. De verschillen tussen een Graph database en meer traditionele (SQL) databases zitten voornamelijk in de manier waarop de informatie bevraagd wordt.
Om dit uit te leggen gaan we even uit van een gebouw, denk aan het gebouw waar u nu in zit.
In principe zitten in dit gebouw dezelfde componenten als u ook kunt vinden in een willekeurige bouwmaterialenhandel: ramen, deuren, beton, stopcontacten, lampen, etc. Het verschil tussen de verzameling bouwmaterialen in de winkel en het gebouw waarin u zit, is dat in het gebouw deze materialen op een logische manier verbonden en geordend zijn. U zit in een kamer, op een vloer, die rust op een fundering. Om uw kamer zitten muren, en in deze muren zit een deur. De deur komt uit bij een andere kamer. Naast de deur zit een lichtschakelaar, die weer verbonden is met de lamp in het plafond.
Een traditionele database werkt als een bouwmaterialenhandel: lange rijen met stellingen, met hierin producten. De stellingen zijn geordend op toepassing, of soort product. Zo heeft onze bouwmarkt een afdeling elektra, met hierin een stelling met (mantel)buizen maar ook een stelling met schakelmateriaal. Zo kunt u een lichtschakelaar kopen. Maar die schakelaar is er in meerdere varianten: opbouw, inbouw, met of zonder dimmer, etc. U weet pas welke schakelaar u nodig heeft als u in de stellingen van de lampen gaat kijken of de lamp die u toegepast heeft geschikt is voor een dimmer.
Zo werkt een traditionele database ook. Stel dat uw lichtschakelaar kapot gaat en u wilt deze vervangen. Als u in traditionele databases op zou willen zoeken welke schakelaar u moet kopen om deze te vervangen moet u een hele serie vragen stellen om bij het juiste product uit te komen:
- Stap 1: Vraag een lijst met gebouwen op, en kies het gebouw waar u zich in bevindt. Dit gebouw heeft een ID wat u gebruikt voor stap 2.
- Stap 2: Vraag een lijst met ruimtes op die horen bij het gekozen gebouw ID, en kies de ruimte waar u bent. Ook deze ruimte heeft een ID, wat u gebruikt voor stap 3.
- Stap 3: Vraag een lijst met lichtschakelaars op uit de ruimte met het gekozen ID en kies de kapotte schakelaar.
- Stap 4: Gebruik de schakelaar met het gekozen ID om binnen de lijst met beschikbare schakelaars een vergelijkbare vervanger te vinden.
U kunt zich voorstellen dat dit proces steeds bewerkelijker wordt als u meer factoren in ogenschouw neemt. Stel dat u over wilt stappen naar een schakelaar met dimmer, dan moet u ook gaan kijken naar de lamp: is deze hiervoor wel geschikt, en zo niet, welke vervanger is er dan? En als u die vervanger heeft gevonden, moet u dan ook iets doen aan de groepenkast? Voor al deze vervolgvragen moet u opnieuw de bovenstaande lijst met vragen doorlopen.
Hoe werkt een Graph database?
Graph databases werken ook met tabellen, maar deze worden anders bevraagd. In plaats van werken met ID’s van producten in losse lijsten, wordt de database doorzocht op basis van relaties. De (enkele) vraag die je stelt aan een Graph database is:
Geef mij de producten die overeenkomen met de eigenschappen van de schakelaar 3 die in ruimte 2 van gebouw 1 zit.
Ofwel: (gebouw 1)--[HEEFT RUIMTE]--(ruimte 2)--[HEEFT SCHAKELAAR]--(schakelaar 3)--[GELIJK AAN]--(product)
Doordat u hierbij niet alleen kijkt naar de lijsten met onderdelen, maar meteen ook naar de onderlinge relatie, kunt u veel efficiënter zoeken. Zo kunt u bijvoorbeeld ook meteen vragen in welke ruimtes deze schakelaar nog meer is toegepast door simpelweg te vragen welke schakelaars nog meer gelijk zijn aan deze schakelaar. In dit voorbeeld kunt u meteen zien dat deze schakelaar ook toegepast is in ruimte 1:
Figuur 1: Voorbeeld werking Graph database.
Waarom zijn Graphs voor de bouw interessant?
Traditionele databases zijn geweldige oplossingen als het gaat om het opslaan en bevragen van grote hoeveelheden data. Ze zijn echter minder geschikt als het gaat om het opvragen van informatie op basis van onderlinge relaties. Om bij het eerdere voorbeeld te blijven: de inventaris van een bouwmaterialenhandel kunt u prima beheren met een traditionele database. Na tientallen jaren ontwikkeling en optimalisatie is dat een peuleschil.
Echter, als u deze bouwmaterialen wilt bevragen in de context van een gebouw is het een heel andere zaak. Door de grote hoeveelheden relaties en onderlinge afhankelijkheden is een Gebouw Informatie Model veel beter te analyseren in een Graph, juist omdat deze relaties en afhankelijkheden worden meegenomen.
Kort samengevat: Door uw informatie op te slaan in Graph databases kunt u beter de complexe vraagstellingen aan die u nodig heeft om uw Digitale Gebouw Informatie te beheren, en te koppelen aan uw dagelijkse gebruiksprocessen.
