Chancen, Treiber & Hemmnisse

Transkript

1 Virtuelle Techniken (VT) und Building Information Modelling (BIM) für Bauwesen & Architektur Dipl.-Arch. Günter Wenzel, Fraunhofer IAO Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde, VDC Fellbach Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. Virtual Dimension Center VDC

2 Inhalt Übersicht Befragungen zu Virtuellen Techniken für Bauwesen und Architektur Befragungen zu BIM für Bauwesen und Architektur Semantisches Entwerfen Bild: Fraunhofer IAO Ergebnisse eines World Cafés und einer Expertenbefragung 2

3 Begriffsbestimmung: Virtuelle Techniken unterstützen Entwicklungs- oder Planungsprozesse mit Hilfe digitaler, dreidimensionaler Modelle und räumliche Interfacetechniken (VR/AR/MR) mit dem Ziel anmutungstreue und funktionale Prototypen zur Verfügung zu stellen. Virtual Engineering: Produktentwicklung und Produktionsprozesse Bauwesen: Planung, Realisierung, Kommunikation, Betrieb Bild: KOP Bild: Visenso Bild: Lightshape Projektbesprechung an der Powerwall Architektur- Visualisierung Architektur- Visualisierung Ergebnisse eines World Cafés und einer Expertenbefragung 3

4 Übersicht Expertenbefragung zu Virtuellen Techniken Wie wollen wir VT im Bauwesen in Zukunft nutzen? Wünsche, Ideale, Beispiele Was fördert den Einsatz von VT im Bauwesen? Was hemmt den Einsatz von VT im Bauwesen? Gliederung der Antworten Technologien Datenverfügbarkeit Prozesse & Arbeitsweisen Kosten, Markt, Geschäftsmodell Qualifikationen Gesellschaft Recht & Politik Ergebnisse eines World Cafés und einer Expertenbefragung 4

5 Virtuelle Techniken: Technologie als Vision, Treiber, Hemmnis Vision Open Standards - einheitliche Schnittstellen BIM ist Dokumentationsstandard Gebäude werden in Echtzeit im Holodeck entworfen Computer/Rechner sind besser und anders als bisher - direkte und dynamische Simulationen werden möglich Simulation des Lebenszyklus(lifecycle) eines Gebäudes. Die Atmosphäre eines Gebäudes lässt sich vorab simulieren und visualisieren Baustelle ist digital Roboterfertigung auf der Baustelle Denken in LOD Multi-Container aus 3D-Modellen Kontext-bezogene Zurverfügungstellung von Informationen Treiber Schnellere Hardware Simulationen möglich -> Nachhaltigkeit Treppen-Tool -> App Denkweise in kleinen Häppchen Programmierung und IT Technik Usability, intuitiv, einfach handhabbar Produktionsfähigkeiten Hemmnisse Datenprozesse, Datenübergabe, Content- Konvertierung, Verlust bei Datenschnittstellen zwischen Software-Tools Software stimmt nicht mit Prozessen überein Usability, keine standardisierte Interaktion BIM ist zu wenig, mehr LODs sind notwendig in BIM Software-Heterogenität Software-Handhabbarkeit 5

6 Virtuelle Techniken: Datenverfügbarkeit als Vision, Treiber, Hemmnis Vision Standards for LODs / LOD8 Standards für Qualität von 3D-Daten (z.b. Richtung Flächen, Präzision, Detaillierung, ) Treiber Bedarfe der Planer Steigende Komplexität von Bauvorhaben Steigende Anforderungen an Qualität der Planung Hemmnisse geringe Qualität der Datengrundlage (Stadtmodell) Qualitätsanspruch visuelle Umsetzung, zu geringer LOD für 1:1-Erleben Verfügbarkeit 3D-Daten (z.b. unterirdisch), auch hinsichtlich Präzision Keine Qualitätsstandards Use Cases für 3D-Daten undefiniert 6

7 Virtuelle Techniken: Prozesse & Arbeitsweisen als Vision, Treiber, Hemmnis Vision Prozesssimulation bei Großprojekten ist Standard Automatisierung des Bauens ( Architekt wird hier überflüssig ) Treiber Wunsch nach Teilhabe Politik: BIM-Gedanke in öffentlichen Großprojekten Hemmnisse mangelndes Änderungsmanagement im Entwurfs- /Planungsprozess/Ausführung Fehlende Schnittstellen zwischen BIM, BAM, BOOM Leistungsprofile, Phasen vordefiniert Verinselung (kleine Planungseinheiten) fehlende Bereitschaft zur Gewährung detaillierter Einblicke (insbes. auch ggü. unbedarften Bürgern ) -> fehlende Prüfbarkeit/Nachprüfbarkeit -> stimmen die Daten? Aussagen richtig? Qualitätssiegel der Daten/Darstellung 7

8 Virtuelle Techniken: Kosten/Markt/Geschäftsmodell als Vision, Treiber, Hemmnis Vision Für private Bauherren gibt es webbasierte interaktive 3D-Hauskonfiguratoren Interaktion des Architekten mit Kunde auch und insbesondere in der Planung (Architekt wird Berater ) Bauteile sollen aber auch standardisiert sein und/oder flexible Freiformgebäude sind genauso günstig wie mit standardisierten Bauteilen Treiber Anreize schaffen ->??? Kostendruck -> Effizienz -> Bauen/Planen Transparenz von Abläufen & Kosten Umsetzung von Bauprozessen in CAM-Strukturen Hemmnisse Kosten Geschäftsmodell Bauprozess -> Gewerketrennung im Bauprozess Wertschöpfungsprozesse fehlender Leidensdruck (für Veränderungen) Unternehmen mit fehlender kritischer Masse, Auftrags-Auf und Ab Rechtliche Situation behindert neue Geschäftsmodelle Geringe Margen 8

9 Virtuelle Techniken: Qualifikation als Vision, Treiber, Hemmnis Vision durchgängig qualifizierte Mitarbeiter am Wertschöpfungsprozess Bau Studiengang BIM-Manager Treiber Interdisziplinäre Studien Jugendliche -> Ausbildung Internet Computerspiele Neue Studiengänge (z.b. Geomatiker) Hemmnisse Zusammenarbeit zwischen Fakultäten (IT, Architektur, Bauingenieurwesen, interdisziplinär allgemein) oder auch zwischen verschiedenen Rollen im Projekt (Beuherrn, Architekt, Bauunternehmen, ) -> fehlender Austausch, Verinselung, zu wenig Mitdenken/Querdenken Personalstruktur Qualifikation, Studium ohne 3D, CAD, VR fehlende Transferkompetenz (zu enge Ausbildung) fehlendes IT-Projektmanagement (was aber für sinnvollen Einsatz für neue IT-Werkzeuge notwendig ist) 9

10 Virtuelle Techniken: Gesellschaft/Historie als Vision, Treiber, Hemmnis Vision VT werden massentauglich (leicht und intuitiv bedienbar, günstig, Miniaturisierung Die Bevölkerung akzeptiert die neuen Technologien. Bürgerbeteiligung wird durch VT noch einfacher. Treiber Medienkompetenz Generationen wächst sich aus Spass Spiel 3D-Virtualität/ 3D-Communities sind common knowledge Virtualität als Lebensraum akzeptiert Anspruchvollere Architektur -> gebaute Umwelt Ansprüche der Bauherren steigen mündige Nutzer Individualität im BW Spinnereien -> Realisieren Hemmnisse Henne-Ei-Problem Nachfrage-Angebot IT-Werkzeuge Fehlende Finanzierung für die Anlaufphase (eines umfassenden SW-Einsatzes in der Breite) mangelnder Gestaltungswille in der Branche, fehlender Leidensdruck (für Veränderungen) Oligopol Markt IT-Werkzeuge, begrenzte Anzahl treibender Firmen, die marktbeherrschende Stellung haben -> Blockaden Erziehung -> Wahrnehmung -> beharrliche Baukultur Technikphobie bei Architekten, Vertrauen (in IT) HOAI spricht gegen durchgängige Prozesse (Gewerke, Planungsphasen) fehlendes Personal (allgemein) 10

11 Virtuelle Techniken: Recht/Politik als Vision, Treiber, Hemmnis Vision Gesetzlicher Rahmen unterstützt, fordert und fördert neue Technologien Treiber Vorgaben durch die Politik Hemmnisse Rechte an Daten unklar Unklare Haftungsfragen bei Austausch, Rechte, Verwendung -> IP-Problematiken, Rechte an Daten, Rechte an Entwurf, Urheberrecht Lobbies, z.b. Kammern Fehlender Kopier-, Weitergabeschutz (-> Technologie?) 11

12 Virtuelle Techniken: Verteilung der Ergebnisse Vision Treiber Hemmnisse Technologien Gesellschaft Kosten, Markt, Geschäftsmodell Recht & Politik Qualifikationen - Prozesse & - Arbeitsweisen Datenverfügbarkeit

13 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Stand heute Antworten Einsatzbereiche Treiber Hemmnisse Qualitätssicherung x nett x Performance (CPU / GPU) x Simulation Ist-Situaltion / Planung x Gesellschaft (Spiele, Kino) x auf der Baustelle? x Orientierung x ipad, iphone x teuer x Analyse / Visio x hohe Vorstellungskraft x Spezialisierung bestehender Modelle schwer in VR umsetzbar -> Modell trivial x Bauzustand x Übersicht / Kommunikation x zu große Datenmenge vs. Echtzeit x Lichtsimulation x Spielewelt x Blockaden an Schnittstellen "Bottleneck" (z.b. CAD-Format Bibliotheken) Visualisierung Raumwahrnehmung x Kostengünstige HW (Oculus) x uneinheitliche Prozessdefinitionen innerhalb der Projektstruktur x Visualisierung x Kostengünstige CAVE x einheitliche Datenformate x BIM / 5D x durchgängige Prozesskette x keine Echtzeit möglich x Visualisierung Systemwelt der Bauherren / x Auftraggeber x Fehlende Datengrundlage x VR x mobile VR / AR / MR x Datenmenge x Animationen x Realtime Engines x Tradition x Rendering Vorteiler bei der Koordination der x Gewerke (Ausführungsphase) Gebäude- und Fertigungsplanung (Layoutplanung) x Bauherr x Visualisierung in Echtzeit - HMDs / Games 3D-Scanner 3D-Scan Vision der Datendurchgängigkeit x (Notwendigkeit, Alternative?) x x x x x 13

14 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Stand heute Einsatzbereiche (Wordle-Auswertung) 14

15 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Stand heute Treiber (Wordle-Auswertung) 15

16 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Stand heute Hemmnisse (Wordle-Auswertung) 16

17 Virtuelle Techniken: Einschätzung Ideal-Zustand Wie sollte es sein? - Antworten Einsatzbereiche 39 Treiber 20 Hemmnisse 0 Echtzeitvisualisierung, und - Datenzugriff 3 billiger 0 MEINE Daten -> Kosten 0 Materialität und Haptik implementieren 2 gesellschaftliche Akzeptanz 0 Datensicherheit 0 Multi-User-VR Multi-User-Immersion 4 Überall, je nach Situation von 2D nach 3D (Handy, Smartphone, ) 0 Mobilität 0 individuelle getrackte Avatare 1 VR to Go 11 Bürgerbeteiligung 0 Oculus Rift 0 5D-Erlebnis 0 Holodeck 5 Alles passt zu Allem (SW-Hersteller, CAD, DB, AVA, Terminplan, ) 4 Steigende Anforderungen vom Auftraggeber 0 VT + Terminplan als Kommunikationsmittel auf der Baustelle 2 Vorstellung (Raumgefühl) 0 Photorealistische Echtzeitvisualisierung (Soll-Ist- Vergleich mit AR) 10 Startreck VT mobiler Einsatz (keine Papierpläne auf der Baustelle) 9 Morphing zwischen Visualisierungen für versch. Zielgruppen 0 VT funktioniert so gut, dass wir nicht mehr bauen müssen (Virtual Office) 0 Räume begehbar 1 interaktiv 7 Prämie, Neugier, Perfekte Kommunikation zw. Allen Beteiligten 0 17

18 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Ideal-Zustand Einsatzbereiche (Wordle-Auswertung) 18

19 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Ideal-Zustand Treiber (Wordle-Auswertung) 19

20 Virtuelle Techniken: Einschätzungen Ideal-Zustand Hemmnisse (Wordle-Auswertung) 20

21 Building Information Modeling (BIM) Formalisierter Prozess/Methode zur Erstellung eines Ganzheitlichen zentralen Datenmodelles o Objekt: Beschreibung des Produktes Gebäude (Geometrie, Material, Kosten, etc.) o Prozess: Beschreibung der Planung, Realisierung, Betrieb, Rück/Umbau (Zuständigkeiten, Termine, Pläne, Qualität, Bauablauf, Baustellenlogistik, Lieferketten, Abnahmekriterien, Gebäudemanagement, ) Idealisiert o Einheitlich für jedes individuelle Objekt und Vorhaben o Zugriff für alle Stakeholder 21

22 Building Information Modelling: Einschätzungen Stand heute Antworten Einsatzbereiche Treiber Hemmnisse 3D-Models Bestandserfassung notwendig für Planungsgrundlage (Umbau, Sanierung), Flächen- und Massen, Ausschreibungen (Raumbücher) Auftraggeber x X X 3D-Modellerstellung x Zeitersparnis X keine Standards X Angebotsbearbeitung (Rohbau, Ausbau, Fassade, Baustellenplanung, Stahlbau, Holzbau, Tiefbau) x Kostenschätzung X IT-Umfeld X Ausführungsplanung (Rohbau, Tiefbau, Stahlbau, Holzbau, Baustelleneinrichtung) x Entscheidungssicherheit ("erleben" des Geplanten) X langfristige Vorteile für Kunden noch nicht erkennbar X Firmenübergreifende Zusammenarbeit x Planungssicherheit gegenüber dem Bauherren X Bestandserfassung (Umfang sehr kundenspezifisch, kein/kaum Standardisierung) X Bestandserfassung: Wirtschaftlichkeit (mehrere / breite Nutzbarkeiten -> Bestandserfassung (eingefahrene Strukturen bei Personal und SW, As-Build: Rohbau, TGA, Stahlbau, Holzbau x entspr. Kostenverteilung X vermeintlich hohe Investitionskosten X Industriebau x Kommunikationsmittel X Unterschiedliche SW X 3D-Datenquelle x Ergebniskontrolle X Realisierungsnetzwerke zu klein X Informationsmodell (Analyse, Daten) x frühzeitige Planungssicherheit (Zeit, Kosten, etc.) X Schnittstellen / Datenaustausch X Tragwerksplanung, Variantenuntersuchung, Mengenermittlung, BIM-Aktzeptanz beim Bauherren (wird bisher nicht gewünscht bzw. Visualisierungen x Verbesserung der innerbetrieblichen Abläufe X gefordert X 2D- und 3D-Lastabtrag aus dem BIM-Modell x Bauherren X Vorbereitung von BIM bei den Planern X Koordinations versch. Gewerke x Kostensicherheit, Entscheidungsgeschwindigkeit X Kollision Fertigungsplanungsprozess (reif) vs. Bauplanungsprozess (unreif) X 3D-Erfassung existierende Bauwerke als BIM-Datengrundlage x komplizierte Geomtrien werden erfassbar X Entkopplung des Planungs- und des Realisierungsprozesses (Schnittstellen) X Kollisionsmanagement x Koordination der Fachplanungen: EIN virtuelles Gebäudemodell X immer noch stark verbreitete 2D-Denkweise X Mengenermittlung x Einfach werdende SW-Tools X Werkzeuge (SW)! Aufwand bei der Einführung (Personal) X Visualisierungen x Optimierung der Prozesse -> viele Vorteile X Fachliche Kompetenz X Massenermittlung x zentrale Information, konsistente Daten X Umgang mit vielen Daten X Bausollfestlegung x zum Teil Kriterium in Ausschreibungen (Verbreitung im skandinavischen Raum) X 2D-Planung von externen Projektbeteiligten X Kostensicherung x Organisation / Daten X fehlende zusätzliche Vergütung bzw. Anerkennung von Bauherren und Auftragsgebern X Berechnung der DIN und EnEV x Standards / es muss gewollt sein X Vergabe an billigsten Anbieter nicht innovativ X Variantenentwicklung und -Beurteilung x Komplexität der Projekte X Datenhoheit (die ungern aufgegeben wird) X Projektakquise (Emotion) x Planungssicherheit in der Geometrie X Vielzahl kleiner Planungsbüros X Visualisierung komplexer Gebäudemodelle x zunehmende Komplexität der Projekte X Schnittstellen zwischen den Gewerken X Bauplanung und Visualisierungen x "Digitale Fabrik" bzw. Industrie 4.0 X Denkweise X Kollaboration mit/in global agierenden Unternehmen x Adaption der Fertigungsprozesse des Maschinenbaus X viel verschiedene Planer und ausführende Firmen X Betreiben (Flächenmanagement), HRG, Schließmanagement x Variantenmanagement X teilweise fehlende Marktreife X Betreiben (wo sind prüfpflichtige Bauteile?) x Zeitersparnis X Datenverfügbarkeit X Planverwaltung / Ausführung Vorteile x Komplexität der Projekte X X Gebäude-Layout und -Installationen als Basis für Produktionsplanung x Integration der Einzelplanungen X Schnittstellenproblematik X Echtzeitvisualisierung (photorealistisch) / Produktpräsentation x Wirtschaftlichkeit / Zeitersparnis X 5D-Prozesseinführung X Echzeitsimulation (Lichtanalyse intern und extern, Reflexionsanalysen) x Spass an neuen Technologien X Komplexität X Besseres Verständnis des Bauwerkes X Termindruck X Kosten- und Terminsicherheit X 2D-Verbreitung X Kostenersparnis vor Produktionsbeginn (techn. -> visuell) X Datenverfügbarkeit X Betreiben: Legalität, FCM x Schnittstellen X Schelllebigkeit vs. Verfügbare Zeit Qualifikation Unterscheidung zwischen wichtigen und unwichtigen Daten unterschiedliche Lieblingswerkzeuge-> Schnittstellenprobleme unterschiedliche SW-Tools (Revit vs. Plant 3D) bei der Modellierung unterschiedliche Datenformate X X X X X X 22

23 Building Information Modelling: Einschätzung Stand heute Einsatzbereiche (Wordle-Auswertung) 23

24 Building Information Modelling: Einschätzung Stand heute Treiber (Wordle-Auswertung) 24

25 Building Information Modelling: Einschätzung Stand heute Hemmnisse (Wordle-Auswertung) 25

26 Building Information Modelling: Einschätzungen Idealzustand Wie sollte es sein? Antworten Einsatzbereiche 34 Treiber 16 Hemmnisse 1 intelligentes Gebäude mit Erinnerung und Vision 0 Disziplinübergreifende Gebäudedatenbank 3 Datensicherheit und Nutzungsrechte 0 Ganzheitliche Fabrik- / Objektplanung; (Hülle / Gebäudeentstehung / - Nutzung -> Prozesse) nach Nutzung 0 Datenverlust 0 Change-Management Baukultur- Änderung 0 ein leicht und intuitiv zugängliches Modell 1 Einfach 0 Datenmasse und Datenordnung 0 Vollständiges 3D-Modell mit allen relevanten Daten 4 Nachweislicher Wettbewerbsvorteil (Erfolgreicher Einsatz von BIM als Methodik in renommierten Büros als Vorbild) 0 Anpassung der Studiengänge 1 einfaches, einheitliches Zusammenfügen von Fachmodellen / Verbesserung der 5D- Softwarewerkzeuge 4 mehr Publikation erfolgreicher BIM- Projekte in den Medien als Gegengewicht zu Flughfn Berlin, Elbphilharmonie, Stgt. 21, etc 1 Durchgängiger Datenfluss, Zentrale Bauumfassend 0 Feedback für CAC-Designphase 0 Synchrnisation mit externen Datenbeständen 1 Echtzeitplanung virtuell inkl. Kosten 2 Hardware-Leistung ermöglicht Echtzeitplanung 0 Alle arbeiten wieder zusammen (um zu bauen, nicht um sich zu ärgern) 3 Informationen 5 1:1 Simulation des Bauablaufs 2 Das perfekte, konsistente, durchgängige Modell 0 verlustfreies, neutrales Austauschformat / Zusammenarbeit ohne Konkurrenzdenken 7 Zuerst Planen, dann Bauen (stressfrei) 11 Spaß an der Nutzung 0 Open BIM und Big BIM 5 Unterstützung und Vereinfachung der Kommunikation 0 Architekt hat wieder mehr Zeit für Kreativität Einfache Integration von Terminplanung 0 Leichtes Interface "intutitv" für alle Nutzer 1 26

27 Building Information Modelling: Einschätzungen Idealzustand Einsatzbereiche (Wordle-Auswertung) 27

28 Building Information Modelling: Einschätzungen Idealzustand Treiber (Wordle-Auswertung) 28

29 Building Information Modelling: Einschätzungen Idealzustand Hemmnisse (Wordle-Auswertung) 29

30 Sie interessiert das Thema und Sie suchen einen kompetenten Ansprechpartner? Bitte sprechen Sie mit uns. Arbeitskreis Virtuelle Techniken im Bauwesen des VDC: Link Competence Center Virtual Environments des Fh-IAO: Link Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach Auberlenstr Fellbach Tel.: 0711 / Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. Virtual Dimension Center VDC