Building Information Modeling (BIM) BIM der virtuelle Baumeister. Prof. Dipl. Ing. Hans Georg Oltmanns DhochN Digital Engineering GmbH
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1 Building Information Modeling (BIM) BIM der virtuelle Baumeister 20. September 2016 digitales Planen, Bauen und Betreiben Stand Juli 2016 Prof. Dipl. Ing. Hans Georg Oltmanns GmbH
2 Vorstellung DhochN Oltmanns und Partner GmbH Prüfingenieur für Baustatik Ahrstraße Wilhelmshaven OKL Ingenieurgesellschaft Prüfingenieure für Baustatik Dipl. Ing. M.Sc. Karsten Kemper Prof. Dr. Ing. Jörg Laumann Mindener Straße Osnabrück Prof. Dipl. Ing. Hans Georg Oltmanns gmbh.de OP Engineers GmbH Infanterieweg 9 a Oldenburg BIM Consult GmbH Infanterieweg 9a Oldenburg 3 DhochN Dgital Engineering GmbH Bulgenbachweg Berlin BO Engineering Prüfingenieur für Baustatik Prof. Dr. Ing. Martin Betzler Gosshören Buxtehude Produktdatentemplate & Produktmerkmal Datenbank 4 Prof. Dipl.-Ing. Hans-Georg Oltmanns Seit 1980 selbständig im Büro Oltmanns und Partner (GmbH seit 1990) Seit 1996 Vorstandsmitglied der Ingenieurkammer Niedersachsen Seit 1998 Prüfingenieur für Baustatik Seit 1998 Lehrtätigkeit an der Jadehochschule, Schwerpunkt: digitale Techniken Seit 2011 stellvertretender Vorstandsvorsitzender, buildingsmart e. V. Seit 2013 Leiter des BIM Arbeitskreises im Verband Beratender Ingenieure (VBI) Mitglied der Arbeitsgruppe. BIM in der Reformkommission Großprojekte im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Mitglied der wissenschaftlichen Begleitung der Reformkommission Großprojekte im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) einer der Gründungsinitiatoren der planen bauen 4.0 GmbH Seit 2013 Leiter des BIM Arbeitskreises im Ausschuss der Verbände und Kammern der Ingenieure und Architekten für die Honorarordnung e.v. (AHO) Seit 2014 Mitglied im Koordinierungskreis BIM im Verband Deutscher Ingenieure (VDI) Seit 2014 Berater der VW Financial Services AG zur Realisierung des BIMID Projekts, Forschungsprojekt des BMWi Seit 2015 Geschäftsführender Gesellschafter, GmbH, Berlin Seit 2015 Leiter des Arbeitskreises Digitalisierung in der Bundesingenieurkammer 2015 Mitglied im Expertenteam der planen bauen 4.0 GmbH, Stufenplan zur Einf. von BIM bei Bauvorh. des BMVI
3 Vorstellung DhochN Anmerkung zu PISA P erfekte 5 I S ngenieurausbildung ichert A rbeitsplätze Prof. Dipl.-Ing. H-G Oltmanns Vorstellung DhochN 7 WIR ARBEITEN AM LIEBSTEN DA, WO ANDERE URLAUB MACHEN
4 Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM) Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM) Building Information Modeling (BIM) bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik, mit der auf der Grundlage digitaler Modelle eines Bauwerks die für seinen Lebenszyklus relevanten Informationen und Daten konsistent erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten ausgetauscht oder für die weitere Bearbeitung übergeben werden. Quelle: Stufenplan BMVI Als solches dient sie als Methode, Informationen und Daten für die Zusammenarbeit über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerkes zur Verfügung zu stellen und zu teilen.
5 Was ist BIM? Was ändert sich bei der Planungsarbeit? Was ist BIM? D Abstimmung = + planen 2 D Information Plan A Plan B 2 D Information kontrollieren = + Bauwerk 3 D Bauwerk bauen
6 Was ist BIM? D Abstimmung planen 3 D Information Planausgabe kontrollieren Bauwerk Plan A 3 D Bauwerk Plan B 2 & 3 D Information bauen Was ist BIM? D Abstimmung planen 3 D Information Planerzeugung aus Modell kontrollieren Bauwerk Plan A Plan B 3 D Bauwerk 2 & 3 D Information bauen
7 Was ist BIM? Eigentlich fangen wir mit dem Modellieren früh an Sie müssen aufhören zu zeichnen. Erinnern Sie sich zu modellieren und Formen zusammenzufügen. Was ist BIM? Kooperation mit Anderen (noch Realität) Virtuelles Gebäudemodell 2D Linien / Schraffuren (DWG, DXF) Fachmodell / Bauwerk
8 Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM) Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM)
9 Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM) Was ist BIM? Was ist Building Information Modeling (BIM) BIM 3 D Modell Modell + Bauteildaten D Zeichnung Name Farbe Höhe Breite Länge Kosten Gewicht Material Herst. Lego Blau 9,10 mm 15.6 mm 15,6 mm 0,05 1,50 g Kunstst Siggi Wernik 2014
10 Was ist BIM? Daten, Informationen Was ist BIM? Digitale Informationen (Daten) verlustfrei teilen Daten Virtuelles Gebäudemodell Fachmodell / Bauwerk
11 Was ist BIM? Praxis Lean Verschwendung vermeiden auf die Wertschöpfung reduzieren Alle überflüssige Tätigkeiten weglassen Input zur richtigen Zeit im richtigen Umfang einbringen Was ist BIM? Building Information Modeling und die Evolution soviel Zeit haben wir sicher nicht
12 BIM Vorbilder 28 Welche Vorbilder hat BIM eigentlich? BIM Vorbilder Welche Vorbilder hat BIM eigentlich? 31 Steinmetze Zimmerer Baumeister Im Mittelalter 3 dimensionales Denken für Vorfertigung Bauteilcodierung mit Zeichensprache Von Jost Amman Eigenes Werk (scanned), Gemeinfrei,
13 BIM Vorbilder Welche Vorbilder hat BIM eigentlich? Drei Kuppeln Baumeister Ingenieur Architekt Bauunternehmen Filippo Brunelleschi Dom, Florenz Baumeister 1690 Christopher Wren St Paul s Cathedral, London Baumeister(Architekt, Ingenieur) 1860 Thomas U. Walter Capitol, Washington Architekt seit ca Trennung von Architekt, Ingenieur und Bauunternehmen und seit dem? Wir zelebrieren die Trennung zwischen den Rollen! Quelle: The Future of the Building Industry Patrick MacLeamy Modellbasierte, digitale interdisziplinäre Planung und Bauleistung bei Bauwerken
14 Was ist BIM? Warum arbeiten wir nicht (wieder) zusammen? Was ist BIM? um Fehler bei der Planung zu vermeiden,
15 Was ist BIM? um die (eigene) Wirtschaftlichkeit zu verbessern Was ist BIM? um Risiken besser einschätzen und beherrschen zu können
16 Was ist BIM? um Fehler bei der Ausführung zu vermeiden Was ist BIM? um eine höhere Qualität des Bauwerks zu erzielen,
17 Was ist BIM? um das Betreiben des Bauwerks mit konsistenten Daten zu ermöglichen, BIM Vorbilder Welche Vorbilder hat BIM eigentlich? 49 Adolf Loos 1910 (Architekt) "Die Baukunst ist durch den Architekten zur graphischen Kunst herabgesunken. Nicht der erhält die meisten Aufträge der am besten bauen kann, sondern der, dessen Arbeiten sich auf dem Papier am besten ausnehmen.. und diese beiden sind Antipoden."
18 BIM Vorbilder Welche Vorbilder hat BIM eigentlich? These 50 Planen in der digitalen Welt setzt einen Kulturwandel voraus! Warum arbeiten wir also nicht (wieder) zusammen? Die Logik des 21. Jahrhunderts ist die von Kooperation, nicht Konfrontation! Frank Walter Steinmeier BIM Vorbilder Welche Widerstände bei deutschen Planern sind zu überwinden 51 Struktur der Planungsbüros ist gegenüber dem Ausland eher kleinmaßstäblich Trennung von Planung und Ausführung wird beibehalten Große Bedenken gewohnte Arbeitstechniken durch neue zu ersetzen in Skandinavien freut man sich darüber, was bei BIM schon funktioniert In Deutschland schimpft man über die Dinge die noch nicht klappen
19 BIM Vorbilder 52 Warum müssen wir etwas verändern? BIM in Europa und Deutschland Warum wurde die Reformkommission Großprojekte einberufen Stand der Digitalisierung der deutschen Schlüsselindustrien Beim Bau ist die Digitalisierung noch nicht angekommen
20 BIM in Europa und Deutschland Warum wurde die Reformkommission Großprojekte einberufen Entwicklung der Produktivität der deutschen Schlüsselindustrien ,0 190,0 180, ,0 160,0 150, Arbeitsproduktivität je Erwerbstätigen Produzierendes Gewerbe ohne Baugewerbe Baugewerbe 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 Die deutsche Wertschöpfungskette Bau Seit 1990 ohne Zuwachs an Produktivität 70,0 60,0 Quelle: Statistisches Bundesamt Fachserie 18, Reihe 1.5, BIM in Europa und Deutschland Notwendige Reduzierung von Planungsfehlern BIM International Ermittlung von Fehlerkosten Optimierungspotential Singapore Australien UK
21 BIM in Europa und Deutschland Abgeschätztes Einsparpotential Bauvolumen Deutschland im Vergleich ( 10% = 31 Mrd. ) Quelle: Baukulturbericht 2014/15 Bundesstiftung Baukultur BIM in Europa und Deutschland Mögliche Rendite eines Planungs Euros BIM Building Information Modeling aktuelles optimierte Planungsmethode BAM Building Assembly Model Werkzeug zur Unterstützung der Realisierung BOOM Building Operation Optimization Model Werkzeug zur Gebäudebetriebsoptimierung Nutzen BIM BAM BOOM Bauplanung 1 EUR Zeit Baurealisierung 6 EUR Baubetrieb 33 EUR Quelle: The Future of the Building Industry Patrick MacLeamy
22 BIM Vorbilder 58 Welche BIM Prozesse werden eingeführt? Stufenplan und Referenzprozess Referenzprozess BIM.. und seine Abarten Quelle: Dr. Ilka May, ARUP/PB4.0
23 Stufenplan und Referenzprozess Referenzprozess BIM.. und seine Abarten Arup Quelle: Dr. Ilka May, ARUP/PB Stufenplan und Referenzprozess Der Referenz Prozess aus UK (befindet sich im ISO Norm Verfahren) BAP (ISO 19650) BIM Ziele BIM Anwendungsfälle Rollen und Verantwortlichkeiten Technologie Daten Prozesse Meilensteine Mobilisierung Vergabe Projekt Informationsmodell Angebotsphase Kompetenznachweis Ausschreibung Dokumente Nicht grafische Daten Grafische Daten Bedarf Auftraggeber Informationsanforderungen Grundlagen Inbetriebnahme Planung /Vergabe von Bauleistungen Bau Betrieb / Wartung Common Data Environment Übergabe Opex Start Bauwerks Informationsmodell Betriebszeit Informationsmodell Asset Management Capex Start Legende Informations Prozess Management Prozess Daten Übergabe (Lieferant) Entscheidung (Bauherr) Nach PAS :2013 Quelle: Plan of Work 2013, UK
24 Stufenplan und Referenzprozess Common Data Environment Prozesserläuterung Quelle: Dr. Ilka May, ARUP/PB4.0 Stufenplan und Referenzprozess Stufenplan digitales Bauen : Übersicht Gesamtprozess aus Projektvorbereitung, Planung, Ausführung, Übergabe und Betrieb (ggf. Rückbau) Datenübergabezeitpunkte sind projektspezifisch unabhängig von Vergabe und Vertragsart lässt sich dieser Prozess innerhalb der geltenden Vorschriften anwenden Quelle:Stufenplan BMVI
25 Standardisierungsbeispiele 72 Methoden zur Standardisierung von Bauteildaten Standardisierung allgemein Was wird für die Digitalisierung gebraucht? 73 B.I.M.M BAUTEILSTRUKTUR INFORMATION MODELLIERWERKZEUG MANAGEMENT (Software) (Software) OPEN BIM?? CLOSED BIM? BIG BIM? BIG OPEN BIM?
26 Standardisierungsbeispiele Methoden zur Standardisierung von Bauteildaten 74 + Struktur und Geometrie aus IFC Informationen nach Phasen aus bsdd GUID IFC Industry Foundation Classes bsdd buildingsmart Data Dictionary GUID Globally Unique Identifier Standardisierungsbeispiele Methoden zur Standardisierung von Bauteildaten 75 IfcProduct IfcRoot IfcElement IfcBuildingelement Tragwerksfunktion tragend STBW 25 cm FaBW C25/30 Rezeptur IfcWall MWKZ XC3 HOLZ REI90 Schalung außen/innen Beliebige weitere Informatioen Putz außen/innen
27 Standardisierungsbeispiele Methoden zur Standardisierung von Bauteildaten 76 Einheit Schalung Putz Dicke Bewehrungsgrad Aufbau WAND (Bauteilspezifischer Container) Bauphysik Standardisierungsbeispiele Methoden zur Standardisierung von Bauteildaten 77 Beispiel Code Wand IfcWall_T_A_0250_001_BETON_C2530_XC3 _REI90_S1 1_PZ 1_S1 3_PG 3_NW Allgemeiner Container Bauteilspezifischer Container
28 Standardisierungsbeispiele 78 Nutzung der Standardisierung von Bauteildaten Standardisierungsbeispiele 79 Detaillierungsgrad
29 Standardisierungsbeispiele 80 Detaillierungsgrad Standardisierungsbeispiele 81 Detaillierungsgrad 3D Darstellung Malerflächen Modellierung des Sockels
30 Standardisierungsbeispiele BIM auf der Baustelle 82 BCF BIM Collaboration Format 85 Welche neuen Werkzeuge gibt es?
31 BCF BIM Collaboration Format Building Information Modeling Werkzeuge 86 BCF BIM Collaboration Format BCF BIM Collaboration Format digitaler Austausch von Informationen nachher
32 BCF BIM Collaboration Format Richtige Anwendung von IFC Weitergabe Kommentare Weitergabe Quelle: AEC3 Deutschland GmbH BCF BIM Collaboration Format BIM Collaboration Format (BCF) Das Open BIM Kollaboration Format ist eine Datenschnittstelle zum vereinfachten Austausch von Informationen während des Arbeitsprozess zwischen verschiedenen Softwareprodukten basierend auf dem IFC Format. Es ermöglicht eine modellbasierte Kommunikation zwischen verschiedenen Anwendern und informiert über: Status Blickrichtung Bemerkung/Kommentare Zeitpunkt im IFC Datenmodell. Ort Bauteil Anwendername
33 BCF BIM Collaboration Format Arbeiten mit dem Open BIM Collaboration Format (BCF) Koordinationssitzung mit mehreren Planungsbeteiligten unterschiedlicher Disziplinen statt, z. B. Architekten, Fachplaner, Ingenieur, etc. Es werden Änderungen / Anpassungen anhand des 3D Modells besprochen. Dieses ist während der Sitzung als IFC Datei in einem Koordinationsprogramm geöffnet. BCF BIM Collaboration Format Arbeitsanweisungen für die einzelnen Projektbeteiligten werden direkt im Koordinationsprogramm in kleinen Arbeitsanweisungen festgehalten z. B. Stütze verschieben, Schacht vergrössern, etc. anschliessend als BCF Dateien exportiert. Es handelt sich dabei um kleine Dateien, die auch problemlos per Mail versendet werden können. So kann im Anschluss an die Sitzung jeder in seinem Modell die relevanten Anpassungen vornehmen.
34 BCF BIM Collaboration Format Denn aus rechtlichen Gründen kann/darf z. B. der Ingenieur nicht direkt im Architekturplan Änderungen vornehmen oder umgekehrt. So bleibt jeder für sein eigenes Modell verantwortlich! BCF BIM Collaboration Format ein entschlossener Mensch wird mit einem Schraubenschlüssel mehr Erfolg haben, als unentschlossene mit einem ganzen Werkzeugladen
35 BCF BIM Collaboration Format Modell Architektur mit Revit erstellt, als Referenz IFC Datei 97 BCF BIM Collaboration Format Fertigteilmodell in Tekla aus IFC Datei entwickelt 98
36 BCF BIM Collaboration Format Elektroplanung als Steckdosenpunktwolke in IFC 99 Übertragung mit IFC nach Tekla Umwandlung von IFC in Tekla Bauteile BCF BIM Collaboration Format Planungsänderung in Küche: Verschiebung Steckdosen 100
37 BCF BIM Collaboration Format Anordnung von Steckdosen neu 101 BCF BIM Collaboration Format Einlesen des Kommentars 102 BCF Info zur Änderung Klick BCF Info einfügen Automatischer Zoom und Hervorhebung
38 BCF BIM Collaboration Format Abgleich geometrischer Randbedingungen wie Kollisionen Auslesen und Übernahme der neuen Parameter 103 BCF BIM Collaboration Format Anpassung im Modell 104
39 BCF BIM Collaboration Format Änderung übernommen 105 BCF Info zurück an Elekroplanung/Architekt BCF BIM Collaboration Format Änderung automatisch in Zeichnung übernommen 106
40 BCF BIM Collaboration Format Änderung automatisch in Zeichnung übernommen 107 Alter Stand Neuer Stand BCF BIM Collaboration Format Dokumentation in Modelldatenbank: Liste der Kommentare 108
41 BCF BIM Collaboration Format 109 Laserscanning zur Bestandsaufnahme Building Information Modeling Werkzeuge 110 Laserscanning zur Bestandsaufnahme
42 Laserscanning zur Bestandsaufnahme 111 Laserscanning zur Qualitätskontrolle Building Information Modeling Werkzeuge 112 Laserscanning zur Qualitätskontrolle
43 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 113 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 114
44 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 115 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 116
45 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 117 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 118
46 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 119 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 120
47 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 121 Laserscanning zur Qualitätskontrolle 122
48 Augmented Reality 123 Virtuell Reality / Augmented Reality? Augmented Reality Building Information Modeling Werkzeuge 124 Virtuell Reality
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50 Augmented Reality Building Information Modeling Werkzeuge 20. September Augmented Reality
51 Augmented Reality 129 BCF BIM Collaboration Format 130 Wie wurde beim BIMID Projekt gearbeitet?
52 Wie flexibel sollte die Nutzung sein?
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56 139 Wie wurde das optimale Tragwerk gefunden? 140
57 Tragwerk Variante 1
58 Variante 1 Variante Biegemomente: Variantenvergleich Variante 1 Variante Verformungen: Variantenvergleich
59 Datenbank Informationen: Bauteilidentifikationsnummer Betongüte Expositionsklasse Bewehrung Ausschreibungstext zugehörige Pläne zugehörige Dokumente Herstelldatum Lieferdatum Prüfungen Beliebige Anzahl von Attributen können in der Datenbank des Modells hinterlegt werden
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62 151 BIMM in der generalistischen Tragwerksplanung Erst Virtuell bauen, testen, simulieren, optimieren usw. und dann real bauen 152
63 Wie wurde die Ausschreibung erstellt?
64 Massenpläne für Ausschreibung?
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68 168 Abrechnungsplan Fassade 169 Abrechnungsplan Fassade
69 170 Abrechnungsplan Fassade 175 Abrechnungsplan Betonwände
70 177 Abrechnungsplan Treppe 178 BIMM in der generalistischen Tragwerksplanung Erst Virtuell bauen, testen, simulieren, optimieren usw. und dann real bauen
71 179 Abrechnungsplan Rückbiegeanschluss 180 Abrechnungsplan Fugenblech Quellband
72 184 Fazit 185 Forschungsprojekt BIMiD, VW Financial Services, Braunschweig Planung Soweit möglich Übergabe von Daten in 3 D über IFC Ergänzung durch Nachmodellierung von 2D zu 3D bei der technischen Ausrüstung Virtuelles Bauwerk Zusammenführung der IFC Daten in der Datenbank eines CAD Herstellers Plausibilitäts und Kollisionsprüfungen am Gesamtmodell Erst digital bauen, intensiv testen und kontrollieren, dann real bauen Ausschreibung Massenermittlung sämtlicher Bauteile aus dem Modell, als Nettomasse (ohne VOB,TeilC) Verknüpfung mit Leistungsbeschreibungen Bauausführung Geplante Abrechnung Modellaufbereitung für die Leistungsmeldungen der ausführenden Firmen, Bautagebuch Kontinuierliche Fortschreibung des Modells als As Built Modell nach den As Built Massen des Modells und den Leistungsbeschreibungen, kein Aufmaß Geplante Übergabe/Betrieb Überführung des As Built Modells ins CAFM des Bauherrn, Wartungspläne, Arbeitsplatzverfolgung, Flächenmanagement usw.
73 BCF BIM Collaboration Format 186 Was sonst noch so geht?
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79 Hoffentlich machen in Deutschland alle rechtzeitig das Licht an und folgen dem erkennbaren Weg
80 bis demnächst in unserem Prof. Dipl.-Ing. H-G Oltmanns Bauherrenkino
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