WP4-33: Systementwicklung für modellbasiertes Planen 7.Semester Vorlesung 1: Einführung

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1 Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Bauinformatik, Prof. Dr.-Ing. Scherer WP4-33: Systementwicklung für modellbasiertes Planen 7.Semester Vorlesung 1: Einführung Prof. Dr. Raimar J. Scherer 1

2 Ziele des Moduls Erwerben von Fähigkeiten ein integriertes Informationssystem zu erstellen, in dem die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren und beliebige Information extrahiert werden kann. Erlernen von: Grundlagen der Interoperabilität Informationssysteme zu modellieren und formalisieren Informationsflüsse analysieren und Filter zu entwerfen, zu implementieren und zu spezifizieren Planungsprozesse zu formalisieren und zu implementieren Modus: 2 Semester a 2 SWS Vorlesung + 1 SWS Übung Voraussetzungen: Leistungspunkte: 8 Modulnote: Belegarbeit: 2 Kenntnisse aus den Modulen G1 bis G11 = Note der Belegarbeit und ihrer Verteidigung ca. 40 Std. Arbeitsaufwand

3 Aktiennotiz :36:04 (AKTIENCHECK.DE): Bilfinger Berger langfristiger Kauf Bad Nauheim (aktiencheck.de AG) - Für die Experten der "BÖRSE am Sonntag" ist die Aktie von Bilfinger Berger (ISIN DE / WKN ) ein langfristiger Kauf. Für rund 350 Mio. Euro beabsichtige Bilfinger Berger die österreichische Dienstleistungsgruppe MCE zu kaufen. Die Gesellschaft sei auf die Planung, Errichtung und Wartung von Anlagen der Prozessindustrie und der Energiewirtschaft ausgerichtet und habe 2008 bei einer Leistung von rund 900 Mio. Euro ein Ergebnis vor Zinsen und Steuern (EBIT) von rund 45 Mio. Euro erwirtschaftet. Die Finanzierung erfolge größtenteils durch eine geplante Kapitalerhöhung, die im Verhältnis 4:1 zu einem Bezugspreis von 30,60 Euro durchgeführt werden solle. Konzernvorstand Herbert Bodner prognostiziere Bruttoerlöse von rund 270 Mio. Euro. Mit der Aufnahme von Schulden zur Finanzierung rechne er nicht. Das Dienstleistungsgeschäft sei seit Jahren das entscheidende Wachstumsfeld des Baukonzerns. Das Geschäftsfeld habe sich auch in der Krise robust gezeigt. Daher sei es kein Wunder, dass Bilfinger Berger diesen Bereich konsequent ausbaue. Erst im September habe der Konzern mit einer Mehrheitsübernahme den Eintritt in das französische Dienstleistungsgeschäft geschafft. Er habe 80% der Anteile am Industriedienstleister LTM erworben, der in etwa eine Jahresleistung von 40 Mio. Euro generiere. Durch die beiden jüngsten Zukäufe schreite somit der geplante Umbau vom Bau- zum Dienstleistungskonzern weiter voran. Schon im kommenden Jahr dürfte die Leistung der Dienstleistungen höher sein als im klassischen Baugeschäft, habe Konzernvorstand Herbert Bodner jüngst erläutert. Vergangenes Jahr seien noch rund 55% auf den klassischen Bau (Ingenieurbau, Hoch- und Industriebau) entfallen, Services habe bei etwa 45% gelegen. In der ersten Jahreshälfte 2009 habe sich das Verhältnis bereits weiter auf 51,5% (Bau) zu 48,5% (Dienstleistungen) verschoben. (Anm. aus anderer Quelle: Gleichzeitig wurde das Personal der Hochbauabteilung der Hauptverwaltung in 2009 um ca. 50% reduziert!!!!) 3

4 Aktiennotiz Das Zurückfahren der Bauaktivitäten klinge plausibel, insbesondere nach den jüngsten Rückschlägen. Dazu habe ein Streit um ein Straßenbauprojekt in Katar gezählt, weshalb Bilfinger Berger Anfang September seinen Gewinnausblick für 2009 gesenkt habe. Aufgrund offener Forderungen in dreistelliger Millionenhöhe sei ein langwieriger Rechtsstreit vor lokalen Gerichten zu erwarten, dessen Ausgang dem Vorstand zufolge trotz einer eindeutigen rechtlichen Situation ungewiss sei. Deshalb sei eine Rückstellung von 80 Mio. Euro gebildet worden, die das Ergebnis im dritten Quartal belasten werde. Für das Gesamtjahr rechne Bilfinger Berger daher nun mit einem EBIT von 210 bis 230 Mio. Euro, während bislang 250 Mio. Euro anvisiert worden seien. In Anbetracht dieses neuerlichen Rückschlags habe Bilfinger Berger zudem angekündigt, den Umfang des Baugeschäfts einer grundlegenden strategischen Überprüfung unterziehen zu wollen. Geplant sei demnach eine deutliche Reduzierung dieses Bereiches. Details hierzu seien dem Vorstand zufolge mit der Bekanntgabe des Neunmonatsberichts Mitte November zu erwarten. Wie er aber bereits betont habe, sei ein völliger Ausstieg nicht beabsichtigt, jedoch dürfte das Baugeschäft künftig sehr viel kleiner sein. Der Konzern setze seine Strategie konsequent fort, den Service-Bereich auszubauen und die Abhängigkeit vom Bau zu senken. Das sei eine einleuchtende Taktik, werfe das Dienstleistungsgeschäft doch mehr Profit ab. Ein Trend, der sich nach Einschätzung der Experten auch künftig fortsetzen dürfte. Für langfristig orientierte Investoren ist die Bilfinger Berger-Aktie somit interessant, so die Experten der "BÖRSE am Sonntag". Nicht ausgeschlossen sei allerdings, dass kurzfristig die jüngst angekündigte Kapitalerhöhung im Zuge der MCE-Übernahme den Kurs belaste. Dies könnte jedoch auch eine Kaufgelegenheit darstellen. Ein Stopp-Loss sollte bei 42,60 Euro platziert werden. (Ausgabe 41 vom ) ( /ac/a/d) 4

5 Aktiennotiz HANDELSBLATT.COM NEUE GESCHÄFTSFELDER HOCHTIEF MAG NICHT MEHR BAUEN VON SÖNKE IWERSEN UND HANS-PETER SIEBENHAAR DIE ESSENER HOCHTIEF AG WILL KEIN BAUKONZERN MEHR SEIN - ZUMINDEST NICHT AUF IHREM HEIMATMARKT. WEIL DIE RENDITE ZU NIEDRIG IST, SUCHT DER KONZERN HIERZULANDE NACH NEUEN GESCHÄFTSFELDERN. DIE SOLLEN IN SOGENANNTEN BAUNAHEN DIENSTLEISTUNGEN LIEGEN. BAUSTELLE DER ELBPHILHARMONIE IN HAMBURG: HOCHTIEF ÜBERNIMMT NICHT NUR DEN BAU, SONDERN AUCH VIELE DIENSTLEISTUNGEN RUND UM KONSTRUKTION UND BETRIEB VON IMMOBILIEN. QUELLE: DPA HAMBURG/DÜSSELDORF. "MIT DEM NORMALEN BAUGESCHÄFT KANN MAN IN DEUTSCHLAND KEIN ORDENTLICHES GELD VERDIENEN", SAGT DER VORSTANDSVORSITZENDE HERBERT LÜTKESTRATKÖTTER. SEIT SEINEM AMTSANTRITT IM APRIL 2007 HAT ER DAS DEUTSCHE HOCHBAUGESCHÄFT AUF RUND 700 MIO. EURO HALBIERT. DER MASSIVE ABBAU GESCHAH NICHT NUR AUS EIGENEM ANTRIEB SCHRIEB HOCHTIEF IN SEINEM SEGMENT "CONSTRUCTION SERVICES EUROPE" EINEN VORSTEUERVERLUST VON 150 MIO. EURO. DER KONZERN HATTE REIHENWEISE VERTRÄGE ABGESCHLOSSEN, BEI DENEN ER AUCH DANN ZUM VEREINBARTEN GESAMTPREIS LIEFERN MUSSTE, WENN DIE PREISE FÜR DIE BAUSTOFFE SEIT VERTRAGSABSCHLUSS - WIE GESCHEHEN - DRAMATISCH STIEGEN. INZWISCHEN SCHLIEßT DER KONZERN NUR NOCH VERTRÄGE MIT SOGENANNTEN ESKALATIONSKLAUSELN. STEIGEN DIE PREISE FÜR GLAS, STAHL ODER BETON, SO STEIGT AUCH DER GESAMTPREIS. DASS HOCHTIEF NICHT FRÜHER ALS 2007 AUF DIESE IDEE GEKOMMEN IST, ERKLÄRT FINANZVORSTAND BURKHARD LOHR MIT DER HISTORIE DER BAUINDUSTRIE: "MAN WAR GEWÖHNT, DASS DIE PREISE NICHT STEIGEN, SONDERN FALLEN. ES IST DOCH EINE GANZE GENERATION VON BAUMANAGERN HERANGEWACHSEN, FÜR DIE FALLENDE BAUSTOFFPREISE EINE DER WENIGEN MÖGLICHKEITEN WAR, DEN PROFIT EIN BISSCHEN ZU HEBEN." DIE ZEITEN SIND VORBEI. HOCHTIEF MACHT HEUTE VERTRÄGE MIT "GLÄSERNEN TASCHEN". DER AUFTRAGGEBER SOLL GENAU SEHEN KÖNNEN, ZU WELCHEN PREISEN BAUSTOFFE EINGEKAUFT WERDEN. IST EIN KUNDE NICHT BEREIT, SELBST DAS RISIKO FÜR PREISAUSSCHLÄGE ZU SCHULTERN, LEHNT HOCHTIEF DEN AUFTRAG AB. DIE FOLGE: VIELE KUNDEN SUCHEN SICH ANDERE BAUUNTERNEHMEN. LÜTKESTRATKÖTTER SIEHT DAS NICHT KRITISCH. RISIKOMANAGEMENT GEHÖRE IM BAUGESCHÄFT ZUR WICHTIGSTEN ALLER AUFGABEN - UND UNKALKULIERBARES RISIKO GEHE MAN EBEN NICHT EIN. SELBST DANN NICHT, WENN SICH DIE KUNDEN ABWENDEN UND SICH DAS GESCHÄFT HALBIERT. BEIM RISIKOMANAGEMENT ALLERDINGS BELASTEN HOCHTIEF NICHT NUR STRUKTURELLE, SONDERN AUCH HAUSGEMACHTE PROBLEME. EIN MUSTERBEISPIEL IST DER BAU DER SENDERZENTRALE DES FERNSEHKONZERNS RTL. URSPRÜNGLICH SOLLTEN DIE SENDER RTL, VOX, SUPER RTL UND N-TV BEREITS IM APRIL 2008 IN DIE ALTEN HALLEN DER KÖLN MESSE ZIEHEN. DOCH IMMER NEUE VERZÖGERUNGEN MACHTEN DIE PLÄNE ZUNICHTE 5

6 Aktiennotiz RTL MIT SEINEN MITARBEITERN IST AUF HOCHTIEF STOCKSAUER. "UNSERE NEUESTE STUDIOTECHNIK VERALTET, WÄHREND WIR SIE NICHT NUTZEN KÖNNEN", HEIßT ES BEI DER BERTELSMANN-TOCHTER. DABEI WOLLTE DEUTSCHLANDS GRÖßTER PRIVATSENDER DURCH DEN ZUSAMMENZUG DER SENDER UND DIE NEUE DIGITALE TV-TECHNIK MILLIONEN SPAREN. HOCHTIEF KONNTE AUCH AM DONNERSTAG AUF ANFRAGE KEIN EINZUGSDATUM NENNEN. FÜR DIE VERZÖGERUNGEN BEIM BAU DES RTL-SENDEZENTRUMS MUSSTE DER KONZERN BISHER BEREITS ZEHN MIO. EURO AN VERTRAGSSTRAFEN ZAHLEN. DAS BERICHTETEN BETEILIGTE IN KÖLN. "PRO TAG SIND EURO VERTRAGSSTRAFE FÄLLIG", SAGT EIN INSIDER. HOCHTIEF NAHM HIERZU KEINE STELLUNG. BEI SOLCHEN KOSTEN WIRKT DER DEUTSCHE MARKT FÜR HOCHTIEF NOCH UNATTRAKTIVER. 0,5 PROZENT RENDITE, WIE HOCHTIEF IM NORMALEN HEIMATMARKT ERWIRTSCHAFTEN KÖNNE, SEIEN ZU WENIG, SAGT LÜTKESTRATKÖTTER. DER HOCHTIEF-CHEF TRIFFT DESHALB EINE ZUMINDEST FÜR BRANCHENFREMDE ERSTAUNLICHE AUSSAGE: EIGENTLICH SEI HOCHTIEF GAR KEIN BAUKONZERN MEHR, ZUMINDEST NICHT IN DEUTSCHLAND. ZWAR GEWINNT DER KONZERN WEITERHIN AUSSCHREIBUNGEN FÜR PRACHTBAUTEN WIE DIE HAMBURGER ELBPHILHARMONIE. DAS WICHTIGERE GESCHÄFT SEI ABER NICHT DAS BAUEN, SONDERN DIE SOGENANNTEN BAUNAHEN DIENSTLEISTUNGEN. MIT EINER MILLIARDE EURO INVESTITIONSVOLUMEN IST HOCHTIEF DER GRÖßTE PROJEKTENTWICKLER DEUTSCHLANDS. DAS UNTERNEHMEN ANALYSIERT GELÄNDE, PLANT UND FINANZIERT DIE ERSCHLIEßUNG UND BEBAUUNG UND ÜBERNIMMT SPÄTER OFT DAS MANAGEMENT DER GEBÄUDE, VON DER REINIGUNG ÜBER DIE SICHERHEIT BIS HIN ZU HOCHKOMPLEXEN DIENSTLEISTUNGEN. AM HAMBURGER FLUGHAFEN FUHLSBÜTTEL ETWA ÜBERNIMMT HOCHTIEF FÜR LUFTHANSA DIE WARTUNG VON TRIEBWERKEN UND FLUGZEUGEN. DASS AUSGERECHNET DER GRÖßTE DEUTSCHE BAUKONZERN KEIN BAUKONZERN MEHR SEIN WILL, SEHEN EXPERTEN GELASSEN. DIE DEUTSCHE BAUINDUSTRIE SEI EINER DER HÄRTESTEN MÄRKTE WELTWEIT, SAGT BAUVERBANDSGESCHÄFTSFÜHRER HEIKO STIEPELMANN. "DER IMPULS KOMMT DURCH DIE NIEDRIGEN RENDITEN. WER KANN, EXPANDIERT ENTLANG DER WERTSCHÖPFUNGSKETTE UND SUCHT NEUE GESCHÄFTSFELDER." TATSÄCHLICH WAGT SICH AUCH HOCHTIEFS KONKURRENZ LÄNGST AUF ANDERE WEGE. DER BAUKONZERN BILFINGER BERGER ETWA BETREIBT IN SACHSEN-ANHALT EIN GEFÄNGNIS 6

7 Übersicht 1) Kooperation im Bauwesen Planungszenarien: Grundplanung: Architektur a) Architektur Kosten b) Architektur Statik c) Architektur TGA 2) Systemkomponenten CAD-Programm für Architekturplanung Kostenkalkulationsprogramm Tragwerksberechnungsprogramm Wärmebedarfsberchnungsprogramm CAD-Programm für Heizungsplanung 3) Systemintegration Integration der Kommunikation zwischen den Komponenten Gemeinsame GUI, einheitliche Menüoberflächen 7

8 Übersicht 4) Methodische Umsetzung Gemeinsame (standardisierte) Datenstruktur Anm.: bei propietären Datenstrukturen sind aufwändige Transformationen und Informationsverlust zu erwarten Industry Foundation Classes (IFC) Produktdatenmanagement Realisierung eines Building Information Modells 5) Technische Umsetzung Dokumentieren des Kooperationsprozesses (Aktivitätendiagramm) Analysieren des Informationsflusses Spezifizieren der (Informations-) Sichten Erstellen der Schnittstellen Erstellen der Filter 8

9 Übersicht 6) Parallele Kooperation im Bauwesen Synchrones Produktenmanagement Asynchrones Produktenmanagement 9

10 Kooperation im Bauwesen Ausgangspunkt: Architekturentwurf, erstellt mit CAD-Programm Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan 10

11 Kooperation im Bauwesen Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Kostenberechnung Mengenermittlung z.b. ARRIBA Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan 11

12 Kooperation im Bauwesen Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Kostenberechnung Mengenermittlung z.b. ARRIBA Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan Statik Tragwerksplanung z.b. Sofistik 12

13 Kooperation im Bauwesen Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Kostenberechnung Mengenermittlung z.b. ARRIBA Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan Statik Tragwerksplanung z.b. Sofistik TGA HKLS-Planung z.b. DDS-CAD 13

14 Kooperation im Bauwesen Zusammenführen der Änderungen aus der Fachplanung neuer Planungsstand Kostenberechnung Mengenermittlung z.b. ARRIBA Kostenziele Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan Statik Tragwerksplanung z.b. Sofistik Tragwerksstruktur Bauteilabmessungen etc. Architektur Gebäudeentwurf TGA HKLS-Planung z.b. DDS-CAD Heizungsinstallation etc. 14

15 Probleme der Kooperation im Bauwesen -Heterogene Planungsumgebung - viele proprietäre, inkompatible Datenmodelle Datenaustausch oft papierbasiert oder 2D (dwg, dxf, Excel, Word) - unterschiedlicher Informationsbedarf der Planungsbeteiligten -Fehler durch unterschiedliche Terminologien und Medienbrüche bei eingesetzten IT-Lösungen -Planungsfehler durch überholte Planungstechniken -immer kürzere Planungsphasen und verkürzte Bauzeiten (Z.B. Qimonda Hauptverwaltung 18 Monate, 240 Mill Euro) Viel Papier Wenig verwendbare Daten Keine intelligenten Daten 15

16 Ziel Ansatz/Lösung -Datenbestände sind zentral und konsistent -Datenaustausch erfolgt ohne Verlust von Informationen -Gemeinsame Plattformen und kompatiblen Schnittstellen -Daten bleiben stets originär und konsistent -Daten stehen im Mittelpunkt (Online-Zugriff) Virtuelles 3-dimensionales Gebäudemodell als (gemeinsame) Grundlage der Planung -Akkumulation von Informationen >> keine redundanten Arbeiten >> keine Informationsverluste Building Information Modelling 16

17 Die Vision der Interoperabilität 17

18 n:m Datenintegration Vision der IAI: Gemeinsamens Projekt- Datenmodell 1:n Datenintegration mit gemeinsamem Datenmodell 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 18

19 BIM-basiertes Arbeiten Oberfläche nd GUI Bauteile Räume Austattung Organisationsdaten Dokumenten- Kataloge Kosten Beziehungen zwischen Elementen 19

20 Datenmodelle Definitionen Meta-Datenmodell beschreibt die prinzipiellen konzeptionellen Konstrukte wie Objekt, Relation, Attribut, Regeln, Vererbung etc. Datenmodell beschreibt das konzeptionelle Schema für eine Produktklasse (Gebäude, Brücken ) Produktmodell beschreibt ein konkretes Produkt (bzw. Bauwerk) Typen Standardisierte (Kern-) Modelle IFC Projektmodell Domäne-Modelle Proprietäre Modelle Modellsichten Ontologie-Modelle: Metainformation über die Modelle 20

21 Probleme der Modellkonsistenz Probleme: - Lange Transaktionen -relativ lange Offline-Bearbeitung der Planungsdaten -Parallele Bearbeitung durch mehrere Beteiligte (Datensperren nicht möglich) -Komplexe, hochgradig voneinander abhängige Daten - Nutzung unterschiedlicher Fachmodelle (Sichten) - Datenverluste durch unvollständige Datentransformationen Normale Datenbanksysteme sind nicht anwendbar: - Lange Transaktionen sind nicht handhabbar -Transaktionen sind nicht vordefiniert z.b. Entwurfsaktivitäten sind nicht oder nur schwach formalisiert. Die Bearbeitung erfolgt viel mehr ad hoc je nach Bedarf. 21

22 Lange Transaktionen im Bauwesen Problem: Bearbeitung der Teilmodelle ohne Datensperren Teilmodell (Sicht) s n 1 Teilmodell (Sicht) s n+1 2 Planungsstand t n Tage oder Wochen Planungsstand t n+1 Lösung gesucht für: 1 2 Identifikation der Entwurfsänderungen (Vergleich von s n und s n+1 ) Erzeugen eines neuen konsistenten Planungsstandes t n+1 22

23 Probleme Erstellen einer Datensicht durch Filtern 23

24 Anwendung von Filtermethoden auf IFC-Dateien Gesamtmodell Partialmodell ohne Wände Anm.: IFC ist die Datenstruktur des Bauwesens. 24 BI 1-1 Folie-Nr.: 24