Geodesy goes BIM. Neue Methoden zur digitalen Bestandsdokumentation bei der Beiersdorf Manufacturing Berlin GmbH. Christian Clemen und Robert Ehrich

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1 Geodesy goes BIM Neue Methoden zur digitalen Bestandsdokumentation bei der Beiersdorf Manufacturing Berlin GmbH Christian Clemen und Robert Ehrich Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 1

2 Projektpartner Projektpartner: - BMB: Beiersdorf Manufacturing GmbH, Berlin - ZAFT: Zentrum für Angewandte Forschung und Technologie an der HTW Dresden (ZAFT) e.v. Projektleitung: Prof. Dr. - Ing. Christian Clemen Studentische Mitarbeiter: Christoph Großmann Benjamin Dietz Diplomarbeit: Robert Ehrich (Fernstudium Vermessungswesen) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 2

3 Geodesy goes BIM 1. Projekterfahrung 2. Warum BIM? Facility Management Parametrische Modellierung 3. Vermessung vs. BIM CAD Tachymetrie Laserscanning 4. Thesen Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 3

4 1. Projekterfahrung bei der BMB GmbH, Berlin Zwischenbericht Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 4

5 Projekt: Das Werksgelände Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 5

6 Digitale Bestandsdokumentation CAD-Modelle von Bauwerken sind die Grundlage der Planung und Kommunikation. Das Facility Management benötigt schnellen Zugriff auf technisch belastbare und aktuelle CAD-Modelle. Entscheidungsprozesse werden durch eine digitale Bestandsdokumentation beschleunigt. Das technische Erbe (z.b. alte Leitungen) soll bei der Planung von Baumaßnahmen berücksichtigt werden. Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 6

7 Aufgaben Semantische Homogenisierung des CAD Bestandes nach Kostenstellen (DIN 276) Digitalisierung des Altdatenbestandes (Scannen, Referenzieren, Konstruieren) Werkskoordinatensystem und Neuvermessung des Außengeländes Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 7

8 (Zwischen-) Ergebnis Einheitlicher Zugriff über eine Software (AutoCAD) Bauachsen und Gebäudeecken als Passpunkte Unterirdische Behälter/Leitungen (auch Altbestand) des analogen Plans sind geometrisch exakt lokalisierbar Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 8

9 2. Warum BIM? für Aufgaben des Facility Managements Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 9

10 Facility Management Facility Management: Ist ein strategisches Konzept zur Bewirtschaftung, Verwaltung und Organisation aller Sachressourcen innerhalb eines Unternehmens. [5] Ganzheitlichkeit. [5,S.16ff] Sachbezogene Entscheidungen werden bereichsübergreifend betrachtet. Lebenszyklus. [5,S.22ff] FM betreut jeden Abschnitt im Lebenszyklus einer Sachressource und trifft phasenübergreifende Entscheidungen. Transparenz. [5,S.32ff] Bestehende Informationen zu Sachressourcen sollen erhalten und aktuell gehalten werden. Sie sollen schnell und einfach zugänglich sein, um [ ] Mehrfacherhebung von Informationen im Bedarfsfall zu verhindern. Deswegen muss der Vermessungsingenieur. die Kundensicht auf die Daten kennen (Flächen- und Leitungsarten, Kostenstellen, Arbeitsprozesse) Vermessung als begleitenden Prozess begreifen (Dokumentation von Umbauten, Datenaufbereitung für Prozesse) Vermessungsleistung für das Zielsystem aufbereiten oder selber einpflegen können (Verbindung zu vorhandenen Datenbestand, Bauteilmodelle) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 10

11 Building Information Modelling BIM ist keine Software, sondern eine Methode, die durch Software realisiert wird. [3, S.5] Bauteil Eigenschaften Beziehungen BIM Modell einer Werkhalle Beiersdorf Manufacturing GmbH. Software: Autodesk Revit, aus Diplomarbeit cand. Ing. Robert Ehrich, HTW Dresden, Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 11

12 Building Information Modelling Bauteilorientierung. Die Grundlage, um nach der BIM-Methode arbeiten zu können, ist ein bauteilorientiertes Gebäudeinformationsmodell. Objekte mit Eigenschaften (z.b. Typ, Preis, Feuerschutzklasse, Dämmwert, Material) Geometrie über Bauteilparameter (Länge, Breite, Abstand, Höhe, ) Daten über die Beziehungen zwischen Objekten [4: S.237] Datenübergabe an Fachanwendungen, wie zum Beispiel Statik oder FM- Systeme [1,S.9f]. Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 12

13 3. Vermessung vs. BIM Wie kommen die Vermessungsergebnisse ins BIM? Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 13

14 Wie kommt die Vermessung ins BIM? 1. Können Vermessungsingenieure parametrisch modellieren? 2. Welcher Ordungsrahmen eignet sich für die Bestandsdokumentation mit BIM? 3. Wie können parametrisierte Gebäudemodelle aus einer strukturierten Polaraufnahme (Tachymeter) gewonnen werden? 4. Wie können CAD Modelle in BIM übernommen werden? 5. Wie werden Bauteile aus unstrukturierten Punktwolken (Laserscanning) konstruiert? Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 14

15 Parametrische Modellierung vs. B-Rep Randflächenbegrenzung (B-Rep) Parametrische Modellierung Bildquelle Feldriss: [6] Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 15

16 Semantischer Ordnungsrahmen Beispiel: Zeichnungselemente in Autodesk Revit Revit- Elemente Modell Bezug Ansicht Kategorie Basisbauteile Modell- Bauteile Familie Schrift Details Wand Dach Decke Treppe Fenster Tür Möbel Raster Ebenen Referenzebene Beschriftung Symbol Bemaßung Detaillinien Schraffur 2D-Detailbauteile Typ Nach: Autodesk WikiHelp Verhalten von Elementen in parametrischen Gebäudemodellfunktionen Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 16

17 Tachymetrie und BIM Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 17

18 Tachymetrie und BIM Übergabe an BIM (noch) nicht automatisch Maße aus assoziativer Bemaßung des CAD Ermittlung der (Bauteil-)Parameter Direkt aus Handaufmaß Berechnen aus Polaraufnahme Zwangsbedingungen prüfen/ausgleichen Planarität (Punkte in einer Ebene) Orthogonalität (Wand,Decke) Codierte Polaraufnahme Einheitlicher, übergeordneter Raumbezug Code (Fenster, Mauer_aussen, Mauer_innen, ) Übergabe an CAD/BIM oder vermessungstechnische Auswertesoftware Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 18

19 CAD 2 BIM Ebenen und Raster 2D/3D - CAD Modelle werden an vertikal an Ebenen und horizontal an Bauachsen ausgerichtet Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 19

20 CAD 2 BIM - Wände Explizite Spezifikation der Bauteiltopologie! Indirekte Topologie: Ausrichten an Bauachsen Direkte Topologie: Wandabschluss (Relation Geschossdecke-Wand) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 20

21 CAD 2 BIM - Dach Komplexe 3D-Bauteil-Konstruktion, Parameter (Dachneigung) werden aus Vermessung abgeleitet. Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 21

22 Wie kommt die Vermessung ins BIM? 1. Können Vermessungsingenieure parametrisch modellieren? 2. Welcher Ordungsrahmen eignen sich für die Bestandsdokumentation mit BIM? 3. Wie können parametrisierte Gebäudemodelle aus einer strukturierten Polaraufnahme (Tachymeter) gewonnen werden? 4. Wie können CAD Modelle in BIM übernommen werden? 5. Wie werden Bauteile aus unstrukturierten Punktwolken (Laserscanning) konstruiert? Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 22

23 Laserscanning und BIM (Faro/Scantra/VirtuSurv/Revit) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 23

24 Laserscanning und BIM (Faro/Scantra/VirtuSurv/Revit) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 24

25 Laserscanning und BIM - Ebene Horizontale Bezugsebene erstellen VirtuSurv-GUI vermittelt zwischen Einzelscan und parametrischem BIM (Revit) Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 25

26 Laserscanning und BIM - Wand Geometrie Topologie Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 26

27 Laserscanning und BIM - Wandöffnung Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 27

28 Laserscanning und BIM - Stütze Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 28

29 Laserscanning und BIM - Tür Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 29

30 Laserscanning und BIM - Treppe Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 30

31 Laserscanning und BIM Modell Werkshalle Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 31

32 4. Thesen Geodesy goes BIM Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 32

33 Thesen 1. BIM eröffnet der Ingenieurgeodäsie neue Märkte. 2. Die Anpassung vermessungstechnischer Geschäftsprozesse an BIM ist arbeitsaufwendig. Das Denken in Punkten muss durch das Denken in der Gebäudestruktur abgelöst werden. 3. Die Erfassungsmethode Laserscanning wird von der BIM Software und vermessungstechnischen Zusatzmodulen gut unterstützt. 4. Die mathematischen Modelle und der Informationsfluss zwischen (empirischem) Aufmaß und idealgeometrischer Parametrisierung sind noch Gegenstand der ingenieurgeodätischen Forschung. 5. 3D/4D/5D-Modell und BIM gestütztes Facility Management haben einen sehr hohe Qualität und ermöglichen einen schnellen und umfangreichen Zugriff auf das Gebäudemodell. Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 33

34 Quellen & Kontakt [1] Both, P. v., V. Koch und A. Kindsvater (2013): BIM - Potentiale, Hemmnisse und Handlungsplan Analyse der Potentiale und Hemmnisse bei der Umsetzung der integrierten Planungsmethodik Building Information Modeling - BIM - in der deutschen Baubranche und Ableitung eines Handlungsplanes zur Verbesserung der Wettbewerbssituation. Stuttgart. URL: (Zugriff: ) [2] Liebich, T. et al. (2008): Anwenderhandbuch Datenaustausch BIM/IFC Version 2.0. URL: (Zugriff: ) [3] Liebich, T., C.-S. Schweer und S. Wernik (2011): Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung. Schlussbericht des Forschungsprojekt BIMHOAI.URL: (Zugriff: ) [4] May, M. et al. (2013): CAFM-Handbuch IT im Facility Management erfolgreich einsetzten. Berlin Heidelberg [5] Nävy, J. (2006): Facility Management Grundlagen, Computerunterstützung, Systemeinführung, Anwendungsbeispiele. Berlin Heidelberg [6] Lothar Gründig / Frank Gielsdorf / Christian Clemen / Joachim Bahndorf (2005) : Geometrische Methoden zur Erfassung vorhandener Bausubstanz In: Cziesielski, Erich (Hrsg.): Bauphysik-Kalender (Band 2005), Ernst und Sohn, S , Berlin, 2005 Kontakt Prof. Dr. - Ing. Christian Clemen Fachgebiet CAD und Virtual Reality / Chair of CAD and Virtual Reality Fakultät Geoinformation/ Faculty of Geoinformation HTW Dresden/ Dresden University of Applied Sciences Friedrich-List-Platz 1 D Dresden Germany Raum/Office: Z 726 (Zentralgebäude/Main building) Tel: Fax: christian.clemen(an der)htw-dresden.de Christian Clemen Geodesy goes BIM Neue Wege der Bestandsdokumentation Seite 34