The adoption and implementation of Building Information Modelling (BIM), as technologies and processes, in the Architecture, Engineering and Construction (AEC) industry marked a significant step forward in advanced digital transformation. One of the distinctive features of the AEC industry is that it necessitates a collaborative effort between several actors from different domains to realize building projects effectively. The involved actors employ different BIM platforms and tools that best suit the task they perform. In addition, the actors rely on one another for information to successfully perform their tasks indicating the crucial importance of digital collaboration and information exchanges between the involved actors.

Building product manufacturers are among the important actors in the AEC industry and digitizing how building product data is shared and exchanged is an essential factor for the success of digital BIM processes. The Industry Foundation Classes (IFC) is a widely used data schema for representing building information in a neutral format to support information exchanges between different digital tools. Currently, IFC is supported by several BIM applications employed in the industry and can successfully exchange geometric information of a product.

However, the IFC data schema does not cover explicit semantic definitions for domain-specific, innovative or multifunctional product data descriptions, making semantic enrichment of product data difficult. In addition, semantic queries, consistency checking, reasoning and automated data processing are challenging to apply on the IFC models. Several studies suggest using web-based standards and technologies, including the semantic web, to digitally manage and share information.

Therefore, the purpose of this research is to investigate how the semantic web technologies can support information interoperability and data integration processes between the manufacturing and building industries. As a proof of concept, a prototype is developed to investigate and demonstrate the feasibility of using the semantic web technologies for information exchanges.

The design science research methodology frames the research work presented in this thesis and guides the development and evaluation of the prototype. The prototype is evaluated, with industry representatives, based on product description requirements derived from the research problem and related studies. The outcome demonstrates the feasibility of applying the semantic web technologies in the AEC industry, implying the potential benefits the semantic web could provide in addressing the industry's long-standing information interoperability challenge.

Implementeringen av Byggnads Information Modeller (BIM) har varit en katalysator för digitaliseringen inom samhällsbyggnadssektorn. En av de utmärkande egenskaperna hos samhällsbyggnadssektorn är att det krävs samarbete mellan ett stort antal aktörer, från olika domäner, för att effektivt realisera byggprojekt. De inblandade aktörerna använder oftast olika digitala verktyg, anpassade för de uppgifter aktören utför. De olika aktörerna är också helt beroende av de andra aktörernas information för att framgångsrikt kunna utföra sina uppgifter. Detta gör att ett väl fungerande digitalt samarbete och informationsutbyte är av avgörande betydelse.

Då byggnader och anläggningar till stor del består av produkter från tillverkningsindustrin så är tillverkarna en kategori viktiga aktörer inom samhällsbyggnadssektorn och digitaliseringen av produktdata är en väsentlig faktor för digitaliseringen av sektorn. Informationsutbyten mellan aktörerna sker idag främst med hjälp av Industry Foundation Classes (IFC).

IFC täcker inte explicita semantiska definitioner för domänspecifika, innovativa eller multifunktionella produktdatabeskrivningar vilket gör det svårt att semantiskt berika produktdata. Dessutom är sökning efter produktdata, med hjälp av semantiska frågor, och automatiserad databehandling utmanande i dagsläget. P g a dessa problem föreslår flera studier att man bör applicera standarder och tekniker framtagna för WWW, inklusive teknologier från området semantiska nätverk, för att digitalt hantera och dela information.

Syftet med denna forskning är att undersöka hur dessa teknologier kan stödja informationsutbytet mellan tillverknings- och byggindustrin.

Forskningen utfördes enligt forskningsmetodiken Design Science Research (DSR). En prototyp har implementerats. Prototypens funktionalitet och användbarhet utvärderades tillsammans med branschrepresentanter. Dessutom utvärderades prototypen med hjälp av en kravlista som utformades med hjälp av vetenskaplig litteratur inom området. Resultaten från utvärderingen visar att teknologin från området semantiska nätverk kan användas för att informationsutbyten av produktdata mellan tillverknings- och byggindustrier. Resultaten visar också att denna teknologi kan lösa vissa av de problem som länge varit en utmaning i samhällsbyggnadssektorn.

With the growing adoption of Building Information Modeling (BIM) in the architecture, engineering, and construction (AEC) industry, product providers are increasingly required to distribute their product specifications in digital models. Currently, proprietary formats, such as BIM objects supplemented by PDF documents, are predominantly used. However, these formats do not support flexible automated product searches and data integration. By semantically representing product data using ontologies and global standards, stakeholders can more efficiently search, integrate, and utilize product information across different platforms and tools, leading to improved collaboration, reduced errors, and enhanced decision-making throughout the product lifecycle.

This study explores the use of semantic web technologies for product data integration. In the semantic web domain, ontologies are vital for facilitating data integration and sharing. Recognizing the industry’s significant impact on resource consumption and waste production, this study aims to design a digital product passport (DPP) based on ontology and knowledge graphs. The DPP will serve as a comprehensive digital record of a product’s entire lifecycle to promote the shift towards a more sustainable, circular economy model.

The design science research (DSR) methodology is employed to develop and evaluate the DPP ontology and the associated method for product data integration. A modular ontological approach was adopted to systematically capture lifecycle information of products from origin to end-of-life to ensure the interoperability and reusability of the DPP ontology.

The research results include the development of reusable ontology modules to model DPPs for various use cases and a method that can be used for automated product search and integration in BIM platforms. The research outcome demonstrates the feasibility of using semantic web technologies and modular ontologies to manage complex product information to promote more sustainable management practices in the built environment sector.

Den ökande användningen av byggnadsinformationsmodellering (BIM) ökar kraven på att produktleverantörer tillgängliggör sin produktdata digitalt. För närvarande används främst proprietära format som BIM-objekt och PDF-dokument. Dessa format stödjer inte automatiserad produktsökning och dataintegration. Genom att representera produktdata med hjälp av ontologier och globala standarder kan aktörerna i byggindustrin effektivt söka, integrera och använda produktinformation över olika plattformar och verktyg, vilket leder till förbättrat samarbete, minskat antal fel och förbättrat beslutsfattande under produktens livscykel.

Denna studie utforskar användningen av semantisk webbteknologi för produktdataintegration. Inom den semantiska webbdomänen är ontologier avgörande för att underlätta dataintegration och interoperabilitet. Då byggbranschen har en betydande inverkan på resursförbrukning och avfallsproduktion syftar studien också till att utforma ontologi- och kunskapsgrafbaserade digitala produktpass (DPP), som fungerar som heltäckande digitala register över en produkts hela livscykel, för att stödja övergången mot en mer hållbar, cirkulär ekonomimodell.

Forskningsmetodiken Design science research (DSR) har använts för att utveckla och utvärdera DPP-ontologin och den associerade metoden för produktdataintegration. En modulär ontologimodelleringsmetodik har använts för att systematiskt fånga livscykelinformation för produkter och säkerställa interoperabilitet och återanvändbarhet för DPP-ontologin.

Forskningen har resulterat i utvecklingen av återanvändbara ontologimoduler för att modellera DPP för olika användningsfall och en metod som kan användas för automatiserad produktsökning ochintegration i BIM-plattformar. Forskningens resultat visar hur semantiska webbteknologier och modulära ontologier kan användas för att hantera komplex produktinformation med målet att utveckla en mer hållbar bebyggda miljön.