Building Information Modeling Methoden, Technologien und Chancen für das computerunterstützte Facility Management

Transkript

1 CAFM Digitales Immobilienmanagement in der öffentlichen Verwaltung ITZBund, Ilmenau, 14. April 2016 Dr.-Ing. Eike Tauscher, Prof. Dr.-Ing. Kay Smarsly Building Information Modeling Methoden, Technologien und Chancen für das computerunterstützte Facility Management Informatik im Bauwesen Coudraystraße Weimar eike.tauscher@uni-weimar.de

2 Übersicht Themen dieses Vortrags Was ist BIM? Wo wird BIM bereits eingesetzt? Welche Technologien stehen zur Verfügung? Welche Chancen eröffnen sich für das Facility Management? Aktuelle Standardisierungstrends? und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

3 Motivation für die Nutzung der BIM-Technologie Bauwerke werden zunehmend komplexer Quelle: 2 Zeit und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

4 Motivation für die Nutzung der BIM-Technologie Planungsmaterial ist (fast immer) inkonsistent Quelle: 3 Quelle: 4 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

5 Entwicklung Quelle: 5 Quelle: 6 Zeichenbrett Digitale Zeichnung BIM Zeit und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

6 Entwicklung BIM Maturity Levels BIM-Entwicklungsstufen Level 0 à Unmanaged Computer-Aided Design (CAD), 2D-Zeichnungen, Text mit Papier-basiertem oder elektronischem Austausch ohne Standards à Vereinfacht ausgedrückt: Digitales Zeichnen Level 1 à Managed CAD, mit zunehmender Einführung von räumlicher Koordinierung, standardisierten Datenstrukturen und -formaten à 2D und 3D Informationen, Document Management Systeme (DMS) à Finanzsteuerung dezentral in jedem Fachbereich à Vereinfacht: Lonely BIM Modelle werden zwischen den Teammitgliedern nicht geteilt und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

7 Entwicklung BIM Maturity Levels BIM-Entwicklungsstufen Level 2 à Managed CAD, 3D Modellierung mit unterschiedlichen BIM -Werkzeugen à Finanzsteuerung erfolgt zentral unter Einsatz von BIM-Software à Beginnender Einsatz von 4D-Bauablaufplanung, 5D-Kostenplanung à Datenintegration erfolgt über proprietäre Schnittstellen oder Middleware Level 3 à Durchgängiger, kollaborativer, digitaler Arbeitsprozess mit standardisierten Schnittstellen (Industry Foundation Classes, IFC) à 4D-Bauablaufplanung à 5D-Kostenplanung à 6D-Lifecycle Management und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

8 Terminologie Building Information Model Digitales Abbild eines existierenden oder in Planung befindlichen Bauwerks Building Information Modeling Vorgang der Generierung eines digitalen Bauwerksmodells Verwendung des digitalen Modells über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

9 Terminologie Was bedeutet BIM? BIM ist eine Art der Zusammenarbeit BIM ist eine Methodik für den integralen Entwurf, sowie die Konstruktion, Betrieb und Wartung eines Bauwerks BIM ist während des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks verfügbar vom Entwurf über die Konstruktion, den Betrieb bis hin zu Abriss BIM eröffnet neue Möglichkeiten und Anwendungsgebiete für die Bauindustrie Quelle: 7 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

10 BIM im Lebenszyklus eines Bauwerks Knowledge databases -Best practise knowledge -Own practice Briefing -Functional req. -Estimates -Conditions -Requirements Laws and regulations -Building regulations -Building specifications Demolition, refurbishment -Rebuild -Demolition -Restoration BIM CAD software -Drawings, calculations VRML -Visualisation, 3D models Simulations -Comfort -Ventilation, heating -Life cycle cost -Light, sound -Insulation -Fire, usage -Environment -Life time predictions Facility management -Letting, sale, operations -Maintenance -Guaranties Construction management -Scheduling -Logistics, 4D Quelle: 8 Specifications -Specification sheets -Classification standards -Estimates, accounting Procurement -Product databases -Price databases und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

11 BIM-Datenformat Industry Foundation Classes (IFC) Standardisiertes Produktdatenmodell für das Bauwesen Entwickelt von BuildingSmart à Gegründet 1995 Internationalen Allianz für Interoperabilität (IAI) à Zusammenschluss von Software-Hersteller, Anwendern, Behörden, à Seit 2004: BuildingSmart ISO-Standard: ISO 16739:20134 Von vielen BIM-Tools wird Export und Import von IFC-Files angeboten Aktuelle Version: IFC 4 (Mai 2013) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

12 BIM-Datenformat Industry Foundation Classes (IFC) Bedeutung à Einziges verfügbares offenes, standardisiertes Datenformat für den Austausch von Bauwerksinformationsmodellen à Einsatz von BIM in Deutschland ab 2020 für alle Projekte des BMVI Wir starten eine Offensive zur Digitalisierung der Baubranche. Mit modernsten digitalen Methoden sollen Bauprojekte effizienter und im Zeit- und Kostenrahmen realisiert werden. Wir werden Planen und Bauen mit BIM für unsere Infrastrukturprojekte ab 2020 verbindlich machen. Mit Pilotprojekten optimieren wir den Einsatz dieser Planungsmethoden. Das ist eine Modernisierungsoffensive für die weltweit tätige deutsche Bauindustrie. Alexander Dobrindt Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

13 BIM-Modellierungswerkzeuge Produkte AutoDesk Architecture AutoDesk Revit (Architecture, Structural, MEP) Graphisoft ArchiCAD Nemetschek ALLPLAN Tekla Structure Bentley Architecture Digital Project von Gehry Technologies Quelle: 15 Quelle: 13 Quelle: 14 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

14 BIM-Modellierungswerkzeuge Wesentliche Eigenschaften Dreidimensionale Modellierung Ableiten von konsistenten Schnitten und Grundrissen Katalog von vordefinierten, bauspezifischen Objekten (Wände, Türen, Fenster, Stützen, etc.) à Ableitung von normgerechten Darstellungen in Plänen à Unterschiedliche Planmaßstäbe Quelle: 9 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

15 BIM-Modellierungswerkzeuge Wesentliche Eigenschaften Modellieren mit Bauteilobjekten Anwendung unterschiedlichster Analyse- und Simulationswerkzeuge à Statik: Was sind tragende Bauteile? à Wärmebedarfsberechnung: Was sind Fenster? Wie groß sind sie? à Tageslichtanalyse: Fenster, Ausrichtung à Evakuierungssimulation: Welche Objekte sind Türen? à Kostenermittlung: Welche Mengen werden benötigt? Quelle: 10 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

16 Vorteile von BIM Einfache Ableitung von normgerechten Plänen Quelle: 16 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

17 Vorteile von BIM Automatisierte Modellprüfung Kollisionsprüfung hilft, Probleme aufzudecken à Z.B. Durchdringung von Versorgungsleitungen mit statischen Bauteilen Durchbruch für Stromversorgung zerstört den darunterliegenden Unterzug Exakt wie geplant! Quelle: Privat Verwendung von BIM ermöglicht: Automatisierte Prüfung des Modells à Clash Detection: Durchdringen Versorgungsleitungen tragende Bauteile? Erkennung von Durchbrüchen oder möglichen Gefahren für die temporäre Einrichtung von Absturzsicherungen während der Bauphase Prüfung von Sicherheitsvorschriften, bspw. Die Breite von Fluchtwegen und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

18 Vorteile von BIM Automatisierte Modellprüfung Beispiel à Solibri Model Checker Quelle: 17 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

19 Vorteile von BIM Austausch von Modellinformationen zwischen Entwurf und statischer Berechnung Quelle: 18 Revit Structure Dlubal RFEM und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

20 Vorteile von BIM Austausch von Modellinformationen zwischen Entwurf und statischer Berechnung Quelle: 19 Revit Structure SOFiSTiK und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

21 Vorteile von BIM Automatisierte Mengenermittlung RIB itwo Quelle: 20 und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

22 BIM und CAFM Knowledge databases -Best practise knowledge -Own practice Briefing -Functional req. -Estimates -Conditions -Requirements Laws and regulations -Building regulations -Building specifications Demolition, refurbishment -Rebuild -Demolition -Restoration BIM CAD software -Drawings, calculations VRML -Visualisation, 3D models Simulations -Comfort -Ventilation, heating -Life cycle cost -Light, sound -Insulation -Fire, usage -Environment -Life time predictions Facility management -Letting, sale, operations -Maintenance -Guaranties Construction management -Scheduling -Logistics, 4D Quelle: 8 Specifications -Specification sheets -Classification standards -Estimates, accounting Procurement -Product databases -Price databases und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

23 BIM und CAFM Übernahme von Informationen aus dem Bauwerksinformationsmodell Digitale Übernahme von Bauwerksinformationen für Betrieb und Wartung, beispielsweise: à Räume, Flächen, Schließanlagen à Informationen zur technischen Gebäudeausrüstung à Wartungsintervalle à... Archivierung und Pflege der Informationen und deren fortlaufende Verwendung für das Facility Management und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

24 BIM und CAFM Informationsverlust Notwendige Informationen für Betrieb und Wartung Informationen Entwicklung Konstruktion Entwurf Planung Zeit Konstruktion Fitting Loosing Information Start Betrieb Betrieb Informationsbruch Betrieb / Facility Management Wartung/Umnutzung New Operation Operation Wartung Quelle: buildingsmart, H.Tegtmeyer, FaMe GmbH (modifiziert) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

25 BIM und CAFM Informationen Entwicklung Konstruktion Entwurf Planung Zeit Konstruktion Fitting Keine digitalen Informationen für den Betrieb verfügbar Harte Fakten (für m 2 ca.): EUR Datenerhebung für Flächen (Reinigung) EUR Datenerhebung Ausrüstung (Wartung) Weiche Fakten: Doppelter Betriebsaufwand während der Datenerhebung Bis zu drei Monate doppelter Arbeitsaufwand Bis zu drei Monate Tag für Tag Betrieb (keine Qualität) Start Betrieb Betrieb Informationsbruch Betrieb / Facility Management Wartung/Umnutzung New Operation Operation Wartung Quelle: buildingsmart, H.Tegtmeyer, FaMe GmbH (modifiziert) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

26 BIM und CAFM CAFM-Connect Standardschnittstelle zum Austausch von Immobiliendaten à Standardschnittstelle auf Basis des IFC-Standards à Entwickler CAFM RING CAFM-Connect 1.0 (verfügbar seit 03/2011) à Raumdaten, mit Hierarchie Liegenschaft, Gebäude, Etage, Raum à Austausch der alphanumerischen Raumstruktur, einheitlicher Raumnummern, Nutzungsarten und DIN-Raumflächen und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

27 BIM und CAFM CAFM-Connect CAFM-Connect 2.0 (verfügbar seit 03/2015) à Beinhaltet Standard-Katalog, der die in DIN 276 vorhandenen Strukturen erweitert und klare Vorgaben für die einzelnen Objekttypen macht à Zusätzlich zu den in 1.0 verfügbaren Daten können viele Arten von Anlagen und Ausstattung ausgetauscht werden, wie beispielsweise: - technische Gebäudeausrüstung (z.b. Lüftungsanlagen, Aufzugsanlagen, Brandschutzklappen - sicherheitstechnische Elemente (z.b. Feuerlöscher, Wandhydranten) - Infrastruktur-Assets (z.b. Möbel, IT-Ausstattung) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

28 BIM und CAFM Weitere Möglichkeiten Schnelle Reaktion bei Störungen durch Lokalisierung der betreffenden Bauteile bzw. des technischen Ausrüstungsgegenstands à Visualisierung im 3D-Gebäudemodell (was wird benötigt: Leiter, Schlüssel,...) Verknüpfung von Wartungsunterlagen, Fotos u.ä. mit der 3D-Darstellung des Bauwerks Integration von FM-relevanten Sensordaten mittels BIM Integration von FM in den Planungsprozess mittels BIM ermöglicht die ganzheitliche Betrachtung des Investments (80% der Lebenszykluskosten entstehen im Betrieb) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

29 BIM und CAFM Transparent Costs DECISION MAKER Design Site Acquisitio n Construction/Execution Commission CAPEX CAPital EXpenditure Hidden Costs Management Logistics Inspection Repairs Maintenance Replacement Health & Safety Environment Cleaning,Security Water DISPOSAL ENERGY Gas, RESALE ABANDONMENT Electricity TCO (Total Cost of Ownership) = CAPEX+OPEX Insurance Taxation Statutory fees OPEX OPerational EXpenditure Quelle: H.Tegtmeyer, FaMe GmbH (modifiziert) und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April Quelle: DR. ASSEM AL-HAJJ, Heriot-Watt University Dubai

30 BIM und CAFM Zusammenfassung BIM wird in naher Zukunft ein Standard in der Planungs- und in der Bauphase Übernahme von digitalen Bauwerksinformationen für das Facility Management kann erhebliche Zeit-, Qualitäts- und Kostenvorteile bieten Frühe Integration des CAFM in den Prozess des Building Information Modeling ermöglicht ganzheitliche Betrachtungen und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

31 CAFM Digitales Immobilienmanagement in der öffentlichen Verwaltung ITZBund, Ilmenau, 14. April 2016 Dr.-Ing. Eike Tauscher, Prof. Dr.-Ing. Kay Smarsly Building Information Modeling Methoden, Technologien und Chancen für das computerunterstützte Facility Management Informatik im Bauwesen Coudraystraße Weimar eike.tauscher@uni-weimar.de

32 Referenzen 1. The American Institute of Architects (IAI), Perot Museum of Nature and Science, Posted by: Melissa Morancy, In: Technology in Architectural Practice, DocumentKey=b3e36e a4e-fcee739c994e 2. BurjKhalifaHeight-de von BurjKhalifaHeight.svg: *BurjDubaiHeight.svg: Ramaderivative work: Astronaut (talk)derivative work: Rosso Robot (talk) - BurjKhalifaHeight.svg. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons "Ascending and Descending" by Official M. C. Escher website. Licensed under Fair use via Wikipedia - ng_and_descending.jpg 4. "Escher's Relativity". Licensed under Fair use via Wikipedia - Relativity.jpg und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

33 Referenzen 5. Zeichenmaschine von Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons - File:Zeichenmaschine.jpg, letzter Abruf: Screenshots, Autodesk Revit 2016, Sample Project (rac_basic_sample_project.rvt), letzter Abruf: buildingsmart, The sky is the limit, letzter Abruf: Lars Bjørkhaug, SINTEF Byggforsk, Illustration: Statsbygg, Arkitektstudio AS. Olof Granlund, NBLN Stanford University 9. Screenshot, Autodesk Revit 2016, Sample Project (rac_basic_sample_project.rvt) 10. A more realistic spatial distribution of light energy generated by RADANCE using a hybrid reverse ray-trace solution, und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

34 Referenzen 11. Simulation einer Büroevakuierung, letzter Abruf: Screenshot, Objekteigenschaften einer Tür, Autodesk Revit 2016, Sample Project (rac_basic_sample_project.rvt) Letzter Abruf: Poppe-Prehal ARCHITEKTEN ZT GmbH, ArchiCAD, letzter Abruf: Tekla Structures, letzter Abruf: Screenshot, 3D-Modell und Schnitt, Autodesk Revit 2016, Sample Project (rac_basic_sample_project.rvt) 17. Solibri Inc., Solibri Model Checker, letzter Abruf: und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April

35 Referenzen 18. Dlubal, letzter Abruf: Weyer EDV, letzter Abruf: RIB Software, letzter Abruf: und Chancen für das computerunterstützte Facility Management, ITZBund, Ilmenau, 14. April