Was ist BIM und welcher Mehrwert ergibt sich für die Technische Gebäudeausrüstung?

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1 Was ist BIM und welcher Mehrwert ergibt sich für die Technische Gebäudeausrüstung? Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen E3D RWTH Aachen University Industriekongress Aachen 17. September 2015 Was ist BIM? 2 1

2 Ist BIM neu? Die Idee eines Produktmodells stammt aus dem Maschinenbau STEP = STandard for the Exchange of Product Model Data Quelle: IAI 3 Informationsverlust beim Datenaustausch Quelle: IAI 4 2

3 Informationsgewinn durch ein Produktmodell Quelle: IAI 5 Digitales Abbild der physikalischen und funktionalen Eigenschaften eines Bauwerks Bauingenieur Elektroingenieur Statiker BIM Bauleiter Gebäudeverwaltung Bauherr Architekt Haustechniker Quelle: IAI 6 3

4 Was ist BIM? Building Information Modeling (BIM) ist eine Methode zur digitalen Abbildung der physikalischen und funktionalen Eigenschaften eines Bauwerks von der Grundlagenermittlung bis zum Rückbau/Abriss. Als solches dient es als Informationsquelle und Datendrehscheibe für die Zusammenarbeit über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks. BIM stellt keine Software dar, sondern eine Methode und Arbeitsweise, die passende Softwarelösungen benötigt. 7 Dezentrale Planung und zentrale Koordination 8 4

5 BIM: Dezentrale Planung und zentrale Koordination Quelle: Obermeyer Planen & Beraten, Aus: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, Quo vadis Planungsprozess? 10 5

6 Planungsprozess heute Projektentwicklung Planung Ausführung + Bauen Betrieb Vertrag Bauantrag Beginn Richtfest Softopening Eröffnung 11 Planungsrealität heute Baubegleitende Planung aufgrund enger Terminpläne Häufige Änderungen während der Bauphase Gestörter Bauablauf Änderungswünsche Bauherr Einflüsse aus anderen Gewerken Rückläufe aus der baubegleitenden Genehmigung Funktionale Ausschreibung Reagieren statt Vorausplanen 12 6

7 Impressionen aus der Praxis 13 Was ändert sich? 14 7

8 Aufwandsverlagerung und Einfluss auf die Kostenentwicklung bei BIM-gestützter Planung Quelle: Liebich et al. 2011, Aus: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, Welche konkreten Festlegungen werden benötigt? BIM = B I Modellierungsart wo und in welcher Form werden Informationen abgelegt? Beispiel CAD Modellstandard Methode Management welche Informationen müssen übergeben werden? wie werden Informationen erarbeitet, geprüft und ausgewertet? wer organisiert Informationen, nimmt diese ab und bestimmt deren Qualität? 16 in Anlehnung an: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR,

9 Zusammenarbeit und Datenaustausch mit BIM 17 Welche Formen des Datenaustausches gibt es? Einheitliches Datenmodell Koordinationsmodell Fachdisziplin A Software A Fachdisziplin A Modell A Modell Informationsverlust Software A Teilmodell Einheitliches Datenmodell Nachricht Koordinationsmodell ("view") Teilmodell Modell Informationsverlust Nachricht Software B Software A Fachdisziplin B Modell B Fachdisziplin B 18 9

10 Welche Formen des Datenaustausches gibt es? Alternative: BIM Server Koordinationsmodell Fachdisziplin A Software A Fachdisziplin A Modell A Modell Änderungsmanagement Software A Teilmodell BIM Server Nachricht Koordinationsmodell ("view") Teilmodell Modell Änderungsmanagement Nachricht Software B Software A Fachdisziplin B Modell B Fachdisziplin B 19 Instrumente des OpenBIM zur Workflow Unterstützung IDM Information Delivery Manual MVD Model View Definition bsdd Data Dictionary BCF BIM Collaboration Format Definiert, wann für welche Rolle (Architekt, Ingenieur) welche Arten von Informationen erforderlich sind. Definiert, welche Klassen, Objekte, Assoziationen und Verbindungen als Teilmodell des BIM für den Im- bzw. Export notwendig sind. Kommunikation zwischen Beteiligten über den Ansatz einer offenen Bibliothek. Informationstypen sind miteinander verknüpfbar. Verweise und Anmerkungen auf Modellinhalte. Notwendigkeit entfällt, das gesamte Datenmodell verändern zu müssen

11 Planungsaufgaben in der TGA 21 Planungsaufgaben in der TGA Auslegung, Dimensionierung, Energiebedarfsermittlung, Energieeffizienz Heizung Heizlastberechnung (DIN EN 12831), Heizflächenauslegung (VDI ), Rohrnetzberechnung, hygienische Anforderungen, Gasleitungsdimensionierung (ÖVGW G 11) Lüftung Kühllastberechnung (VDI 2078, VDI 6007), Volumenstrom-/ Druckverlustberechnung, RLT Planung (DIN , DIN ) Sanitär Sanitärplanung Trinkwasser (DIN ), Entwässerungsanlagen (DIN EN 12056; 752, DIN ) Energiebedarfsermittlung, Gesamtenergieeffizienz Energiebedarfsberechnung (VDI , VDI 6007) Gesamtenergieeffizienz (DIN V 18599, DIN , DIN ) Sommerlicher Wärmeschutz (DIN /Simulation) 22 11

12 Beispiel CAD-gestützte Planung im Bereich der TGA (Bildquelle: Firma linear, Aachen, 2015) 23 Beispiel Thermische Zonierung 24 12

13 Beispiel RLT 25 Beispiel CAD-gestützte Planung im Bereich der TGA Modellbasierte Planung, Berechnung und Dimensionierung Hoher Automationsgrad (Bsp. Reduzierungen und Anschlüsse) Herstellerbezogene Detailplanung über Produktinformationen, usw. (Bildquelle: Firma linear, Aachen, 2015) 26 13

14 BIM-basierte Berechnung, Simulation und Auslegung 27 Datentransformation: Berechnung und Simulation Architekt TGA Planer Daten verarbeiten & anreichern Systemverhalten Gebäudegeometrie Materialeigenschaft Interne/ Externe Lasten Wetterdaten TGA System Informationsquelle Berechnungsverfahren Thermische Thermische Zonen Zone Randbedingungen Anlagenmodelle Modelle Ergebnis 28 14

15 BIM-basierte Berechnung, Simulation und Auslegung BIM-Plattform BIM-Umgebung BIM-Werkzeug 29 Datentransformation: Berechnung und Simulation (RWTH Aachen, IEA EBC Annex 60 / EnEff-BIM, 2014) 30 15

16 Datentransformation: Berechnung und Simulation (Bildquelle: van Treeck, Wimmer, Maile; In: Building Information Modeling; Hrsg.: Borrmann, König, Koch; Springer; 2015) 31 Politik, Richtlinien und Normen 32 16

17 Minister Alexander Dobrindt ( ) "Die Digitalisierung des Bauens bietet Chancen, große Bauprojekte im Zeitund Kostenrahmen zu realisieren. Bessere Datengrundlagen für alle am Bauprojekt Beteiligten sorgen für Transparenz und Vernetzung. Dadurch können Zeitpläne, Kosten und Risiken früher und präziser ermittelt werden. Modernes Bauen heißt: erst virtuell und dann real bauen. Um die Digitalisierung des Bauens in Deutschland voranzubringen, werde ich Pilotprojekte ins Leben rufen." 33 BIM Entwicklungsprogramm (UK) 34 17

18 In Entwicklung befindliche VDI- Richtlinien VDI 2552 BIM Rahmenrichtlinie VDI 2553 BIM Begriffe VDI 2554 BIM Mengen/Controlling VDI 2555 BIM Anforderungen an den Datenaustausch VDI 2556 BIM Datenmanagement VDI 2557 BIM FM/BIM-Objects 35 Derzeitige BIM-Normen auf ISO-Ebene Datenstandards ISO (IFC) ISO (VDI 3805) Modellstandards ISO (IDM Vorlage) MVDs (Abbildungen auf IFC) LoD Definitionen (z.b. US: NATSPEC) Methodenstandards ISO/TC (BIM Guideline Vorlage) ISO (Information Delivery Manual) Managementstandards ISO (in Erarbeitung) BIM-Rahmenrichtlinien Task Force Buisness Planning / Terminology ISO/TC 59/SC 13/JWG13 ISO/TC 59/SC 13/WG11 ISO/TC 59/SC 13/WG8 ISO/TC 59/SC 13/JWG13 ISO/TC 59/SC 13/WG9 ISO/TC 59/SC 13/WG13 ISO/TC 59/SC 13/WG

19 ISO Industry Foundation Classes (IFC) Gewerke Ebene Interoperabilitäts Ebene Kernel Ebene Ressourcen Ebene 37 ISO 16757, VDI 3805 Produktdatenaustausch in der TGA Datenaustausch von Hersteller-Katalog-Produktdaten in CAD/CAE Auslegungs- und Berechnungssystemen Automatische Einbindung Parametrisierung komplette Produktbeschreibung Auslegungsdaten, -algorithmen und Geometrie genormte Darstellung der technischen Daten exportierbares Einzel-Produkt-Datenformat zur Einbettung in IFC genormte Merkmallexika zur Datenbeschreibung Nachteil: Datendarstellungsformat veraltet (Auszüge aus: Pikart, VDI Expertenforum 2013) 38 19

20 ISO 16757, VDI 3805 Produktdatenaustausch in der TGA (Quelle: Pikart, VDI Expertenforum 2013) 39 Herstellerseitige Softwareschnittstellen Beispiel Firma TROX Autodesk REVIT Produktdaten als 3D Objekte mit technischen Daten direkte REVIT Unterstützung sowie VDI 3805 Unterstützung Problem: Komponentenhersteller können nicht für jedes CAD eine individuelle Schnittstelle implementieren Beispiel TROX EPF (Bildquelle: TROX Technik, 2014) 40 20

21 Zum Rollenverständnis Planung, Berechnung, Dimensionierung CAD Kontext CAD Modell Geometrie Attribute Assoziationen VDI 3805 technische Informationen Kennlinien, etc. Export Teilmodell Model View Definition IFC Modell neutrales Datenaustauschformat z.b. IFC 2x3 (Express/XML) daraus Auswahl von Klassen, Objekten, Assoziationen und Verbindungen 41 gbxml Green Building XML Inhalte Gebäudebeschreibungsformat, "um die Planung umweltschonender und energieeffizienter Gebäude zu optimieren" XML-basiertes, offenes, softwareseitig etabliertes Dateiformat Datenaustausch für energetische Simulationsprogramme wenige bis keine Informationen zu gebäudetechnischen Komponenten ~400 Elemente und Attribute Datentiefe Baustellendaten TGA durch existence flags abgebildet geometrische Daten ergänzend für BEM-Darstellung abgebildet Nutzerprofile Materialdaten MSR-Daten eher Erweiterung zu IFC, keine vollständige Gebäudebeschreibung 42 21

22 Datenaustausch Beispiel Gebäudesimulation Bsim Energy+ DesignBuilder ESP-r IDA-Ice IES VE Lesosai Nandrad TAS TRNSYS WUFI Plus DXF IDF IFC gbxml DWG SKP 43 Neues Rollenverständnis und an welchen Stellen? 44 22

23 BIM ist auch "Building Informations-Management" Frage Wer? Was? Wann? Wie? Welche? Betreff Fachmodelle und verantwortliche Modellautoren Modellelemente: Geometrie und Sachmerkmale BIM-Fertigstellungsgrade nach Leistungsphasen Software, Formate, Datenaustausch und Plattformen Auswertungen und Nachweise mit Hilfe von BIM Quelle: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, Rollenverständnis zwischen Architekt und BIM Manager Bauherr Architekt nach HOAI zuständig für Planung Gewerkekoordination BIM-Manager BIM-Management Modellkoordinierung Änderungsmanagement Architekturmodell Datenqualität BIM Raumbuch Tragwerk TGA 46 23

24 Rollenverständnis zwischen Planung und Anlagenbau BIM Fachplaner Planung Fachplanung Anlagenbauer nur Ausführung Planung und Ausführung 47 Honorarordnung und rechtliche Aspekte 48 24

25 Honorarordnung und rechtliche Aspekte Anforderungen an das Bauvertragsrecht (Eschenbruch & Grüner) BIM ist nächste Entwicklungsstufe bei Planung und Ausführung Keine unüberwindbaren rechtlichen Hürden bei BIM Einführung Vergaberecht steht BIM grundsätzlich nicht entgegen Angebote auf digitalem Weg möglich Juristische Herausforderungen im Vertragsrecht Haftungsfragen bei Mehrparteienvertragssystem nicht eindeutig eher Einzelverträge mit Zusatzvereinbarungen Schnittstellen zwischen Planer und Ausführung neu zu definieren Phasen und Reifegrade festzulegen; Eigentum am Modell nicht geregelt Produktneutrale Ausschreibung im öffentlichen Sektor Pflicht spricht gegen die direkte Nutzung von Produktdaten in BIM Hol- und Bringschuld ist zu klären heute: Haftung durch denjenigen, der Daten zur Verfügung stellt Value Engineering: frühzeitige Einbindung des Anlagenbauers über Beratung (Quelle: Eschenbruch & Grüner, NZBau, Heft 7, 2014) 49 Honorarordnung und rechtliche Aspekte Bezug zur HOAI (Eschenbruch & Grüner) HOAI regelt nicht Art der Leistung sondern ist reines Preisrecht nicht geregelt, welche Leistungen in welcher Reihenfolge zu welchem Zeitpunkt und mit welchen Tools wenn Leistung, dann nach Leistungskatalog BIM Manager ist kein Planer nach HOAI BIM ist besondere Leistung der HOAI in Lph2, nicht preisgebunden kein gesetzlicher Rahmen für BIM Leistungen (Quelle: Eschenbruch & Grüner, NZBau, Heft 7, 2014) 50 25