Die BIM Methode. Prof. Raimar Scherer. Inst. f. Bauinformatik, TU Dresden

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1 Faculty of Civil Engineering, Institute of Construction Informatics, Prof. Dr.-Ing. Raimar J. Scherer Die BIM Methode Prof. Raimar Scherer Inst. f. Bauinformatik, TU Dresden Sächsischer Ingenieurkammertag 2015, Chemnitz

2 Was ist BIM? 2

3 BIM Einsatz in der Praxis Einbindung des Transrapid in den HBF München STAND 2003 Hauptbahnhof München 2003 Obermeyer Planen + Beraten, München IFC 2x2 60 MB Software: ADT 2004 (Autodesk) ArchiCAD 8 (Graphisoft) ArcGIS (ESRI) ALLPLAN (Nemetschek) Von OPB 3

4 Einsatz von BIM in der Praxis Wände Hbf, grau Bestand Hauptbahnhof München 2003 Obermeyer Planen + Beraten, München Bsp: Ausschreibung Hbf München / 2003 IFC 2x2 Komplexes (Um-) Bauvorhaben und 60 MB Infrastrukturmaßnahmen Vollständiges Software: ADT Modell 2004 in (Autodesk) IFC 2x2 (Obermeyer ArchiCAD Planen + 8 Beraten) (Graphisoft) ArcGIS (ESRI) Modellvolumen: ca. 60 MB ALLPLAN (Nemetschek) Software: ADT 2004 (Autodesk) ArchiCAD 8 (Graphisoft) ArcGIS (ESRI) Von OPB 4

5 Einsatz von BIM in der Praxis Hauptbahnhof München 2003 Obermeyer Planen + Beraten, München IFC 2x2 60 MB Software: ADT 2004 (Autodesk) ArchiCAD 8 (Graphisoft) ArcGIS (ESRI) ALLPLAN (Nemetschek) Drahtmodell Hbf Von OPB 5

6 Einsatz von BIM in der Praxis Hauptbahnhof München 2003 Obermeyer Planen + Beraten, München IFC 2x2 60 MB Software: ADT 2004 (Autodesk) ArchiCAD 8 (Graphisoft) ArcGIS (ESRI) ALLPLAN (Nemetschek) Übergang U4/U5 Von OPB 6

7 Einsatz von BIM in der Praxis Vom 3D-Modell können unterschiedliche Sichten abgeleitet werden Integration mit Umgebungsmodell Integration mit 2D-Modell Das 3D-Modell ist für die Planung und Koordination Die 2D-Pläne sind zur Bauausführung Aufgang West Expressaufzüge Aufgang Mitte Übergang U1 / U2 Aufgang Ost Von OPB 7

8 BIM basiertes Arbeiten alle Informationen in einer Hand am Bauteil Oberfläche nd GUI Bauteile Räume Austattung Organisationsdaten Dokumenten- Kataloge Kosten Beziehungen zwischen Elementen 8

9 BIM basiertes Arbeiten alle Informationen in einer Hand am Bauteil alle Informationen in einer Hand über das Bauteil erreichbar Oberfläche nd GUI Bauteile Räume Austattung Organisationsdaten Dokumenten- Kataloge Kosten Beziehungen zwischen Elementen 9

10 Alle Phasen und Prozesse sind digital verknüpft 10

11 Vision der buildingsmart : Gemeinsames Projektdatenmodell = BIM Modell n:m Datenintegration ergeben sich n*n Schnittstellen 1:n Datenintegration mit gemeinsamem Datenmodell ergeben sich n Schnittstellen Architect Architect Civil Engineer Structural Engineer Civil Engineer Structural Engineer Building Owner HVAC Engineer Building Owner HVAC Engineer Facilities Manager Controls Engineer Facilities Manager Controls Engineer Constr. Manager Constr. Manager 11

12 Definition von BIM Levels GB Ziel ab 2016 Definition given by Mark Bew HM Government GB,

13 Was ist BIM BIM ist die ganzheitliche Arbeitsweise mit allen Daten des gesamten Baulebenszyklus in strukturierter, digitaler Form. In dieser Aussage stecken zwei wesentliche Ansprüche. Zum einen sollen alle Daten in digitaler Form und damit in digitalen Modellen vorhanden sein, so dass die Modelle ausgetauscht, modifiziert und zusätzlich durch den Computer, d. h. durch Softwaresysteme geprüft, validiert und mit weiteren Informationen manuell und automatisch angereichert werden können. 13

14 Was ist BIM BIM ist die ganzheitliche Arbeitsweise mit allen Daten des gesamten Baulebenszyklus in strukturierter, digitaler Form. In dieser Aussage stecken zwei wesentliche Ansprüche. Zum anderen soll eine ganzheitliche Arbeitsweise möglich sein. Dies bedeutet, dass die digitalen Daten, sprich digitale Modelle, miteinander in Verbindung stehen und die Modelle keine singulären Informationsinseln bilden. Die Modelle müssen einerseits interoperabel sein, d. h. ihre Daten müssen gegenseitig austauschbar und vergleichbar sein. Somit müssen gleiche oder gegenseitig überführbare Datenmodelle und Datenformate vorliegen. Die Modelle und damit die Daten müssen andererseits untereinander verlinkt sein, um eineindeutig zu wissen, welche Daten und welche Informationen eine holistische, ganzheitliche Informationseinheit bilden. Erst damit ist sowohl ein anspruchsvolles, effizientes und ganzheitliches Arbeiten mit den Daten und den dazugehörigen Informationen als auch deren Management möglich. 14

15 BIM ist das virtuelle Bauwerksmodell Das Bauwerksmodell ist die Informationsdrehscheibe im Projektlebenszyklus 15

16 Basisinformation eines BIM Modells Geometriemodell 16

17 Basisinformation eines BIM Modells Topologiemodelle Räumliche (z.b. Wand Raum Geschoss Bauwerk) Zeitliche (Vorgänger Nachfolger) Finanzielle (Finanzierung Kosten Rechnung) Organisatorische (Bauherr Architekt Fachplaner Behörden Baufirma Unterauftragnehmer Zulieferer) Geometriemodell 17

18 Basisinformation eines BIM Modells Topologiemodelle Räumliche (z.b. Wand Raum Geschoss Bauwerk) Zeitliche (Vorgänger Nachfolger) Finanzielle (Finanzierung Kosten Rechnung) Organisatorische (Bauherr Architekt Fachplaner Behörden Baufirma Unterauftragnehmer Zulieferer) Geometriemodell Semantikmodell Alle Bauteile müssen einen Namen haben Allgemeingültige Datenstruktur z.b. Klassenname nach IFC 18

19 Basisinformation eines BIM Modells Topologiemodelle Räumliche (z.b. Wand Raum Geschoss Bauwerk) Zeitliche (Vorgänger Nachfolger) Finanzielle (Finanzierung Kosten Rechnung) Organisatorische (Bauherr Architekt Fachplaner Behörden Baufirma Unterauftragnehmer Zulieferer) Geometriemodell Semantikmodell Alle Bauteile müssen einen Namen haben Allgemeingültige Datenstruktur z.b. Klassenname nach IFC Kataloge: - Fertigteile - Einbauteile - Fassaden - Techn. Ausbau Semantik? 19

20 Informationsaufbausystem für BIM 1. Geometrie (Das ist die Eintrittskarte in BIM) 2. Semantik (Bezeichnung, Grundbemusterung, Katalogelemente) 3. Topologie (räumlich => Raumbuch) 4. Verhalten (erweiterte Semantik, Bemusterung) 5. Interoperabilität (Datenformate => Sprachproblem) 6. Verlinkung im Modell (Topologien, Gruppierungen) 7. Verlinkung zwischen Modellen (Partnerschaftlich) 8. Ontologie (mit Fachwissen schlussfolgern) 9. System (Vollständigkeit prüfen => Qualitätskontrolle) 10. Modelltransformation (Synchronisation) Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 20

21 Geometrie 21

22 Geometriemodell Modellierung des Bauwerks durch die geometrische Eingabe der einzelnen Bauwerkselemente. Mit allen 3D CAD Systemen möglich 22

23 Brückenplanung in BIM IFC für Brücken gibt es nicht. Eine Brücke kann aber mit der IFC Proxy Klasse modelliert werden (= die semantiklose IFC Klasse) Von LAP 23

24 Brückenplanung in BIM Das Modell sieht aus wie eine Brücke. Es weiß aber nicht, dass es eine Brücke ist. Damit ist es für den Computer nur irgendein geometrisches Objekt Von LAP 24

25 Gebäudeplanung in BIM IFC Gebäude gibt es => ein Sematikmodell kann erstellt werden. Der Computer weiß exakt was für ein Gebäude es ist und welche Elemente es besitzt. Der Computer kann für Sie tätig werden Junge Semperoper, Dresden Von LAP 25

26 Semantik Die Sprache der virtuellen Welt 26

27 Semantikmodell Kein freies Modellieren mehr möglich. Die Eingabe aller Bauwerkselemente erfolgt über vorgegebene Begriffe. Die Eingabe der Semantik erfolgt i.d.r. zusammen mit der Geometrieeingabe. Nur wenige CAD Programme weltweit sprechen eine einheitliche Sprache (Semantik). Die Baucomputersprache heißt IFC Sie ist genormt in der ISO und wird ergänzt durch GAEB, das es nur in Deutschland gibt 27

28 Semantikeingabe Klasse: Wand Klassentyp: MW 36,5 WD 12,0 (= Stammdaten einer Wand) (CAD Hersteller spezifisch) 28

29 Semantikeingabe Klasse: Wand Klassentyp: MW 36,5 WD 12,0 (= Stammdaten einer Wand) Wand ist eine IFC Klasse MW 36,5 WD 12,0 ist die weitere Spezialisierung der Klasse Wand in Unterklassen. Dies ist in IFC durch die Klasse Klassentyp realisiert. Klassentype ist eine allgemeine Klasse deren Benennung bei der Verwendung durch den Anwender festgelegt wird. Dieser Name ist damit nicht Bestandteil der Sprache IFC und damit für andere nicht bekannt, d.h. ohne Bedeutung. Eine Standardisierung solche Klassentypen könnte über Industrievereinigungen oder Herstellerkataloge erfolgen. Der Anwender würde dann aus vorgegebenen Listen, die Industriestandards bilden, auswählen. (CAD Hersteller spezifisch) 29

30 Nachträgliche Erstellung des Semantikmodells 2. Jedem Geometrieelement wird eine Klasse zugewiesen Von LAP 30

31 Nachträgliche Erstellung des Semantikmodells 3. Automatischen Ergänzung mit weiteren Parametern (Verhalten) Von LAP 31

32 Verhalten 32

33 Verhalten Festlegen des Verhaltens durch Eingabe weiterer Parameter Bspw. Eingabe der Materialeigenschaften des thermischen oder tragenden Verhaltens oder die Kosteneigenschaften, wie Aufwandswerte und Einheitskosten 33

34 Eingabe von Verhaltensinformationen z.b. der Tragfähigkeit in Form von Bewehrungsinformationen (aus Autodesk Revit) 34

35 Topologie 35

36 Topologie Für die organisierte Verwaltung ist es wichtig, dass alle Bauteile Räumen zugeordnet werden. Mehrere Räume bilden ein Stockwerk. Mehrere Stockwerke bilden das Gebäude Daneben gibt es noch weitere, wichtige organisatorische Zuordnungen, s. Verlinken 36

37 Topologie Die umschließenden Wände und Decken bilden das Objekt Raum. Das Objekt Raum ist die Verlinkung zum Raumbuch. (aus einem Markt CAD) 37

38 Verlinkung 38

39 BIM sind mehrere Modelle Gebäudemodell Alle nur denkbaren Informationen in ein Modell zu legen, führt zu einem nicht mehr beherrschbaren Informationswust. Leistungsmodell Informationen sind in Fachmodelle zu bündeln sind von Fachpersonen zu pflegen sind einer eindeutigen Verantwortung zu unterstellen. Mo Di Mi Do Fr Sa So Terminmodell Das virtuelle Gebäude wird i.d.r. als Informationsdrehscheibe benutzt 39

40 Mehrere Modelle verlinkt bilden ein Multimodell Gebäudemodell Die Fachmodelle sind über ein oder mehrere separate Linkmodelle gezielt zu verlinken. Leistungsmodell Mo Di Mi Do Fr Sa So Terminmodell Linkmodell Es entstehen aufgabenbezogene Multimodelle. Das eine allumfassende Multimodell kann daraus erzeugt werden, wird jedoch von niemandem gebraucht und kann von niemandem gepflegt werden. Multimodell 40

41 Jedes Modelle kann ein eignes Datenformat besitzen IFC Gebäudemodell GAEB Leistungsmodell Linkmodell Das 5D Modell ist ein Multimodell. Die 5D Informationen sind auf mehrere Fachmodelle mit verschiedenen Datenformaten verteilt. Mo Di Mi Do Fr Sa So ics Terminmodell Multimodell 41

42 Multimodell der Arbeitsvorbereitung 42

43 Modellzustände LoD Level of Detail LOD Level of Development 43

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