Fachkonferenz Bauinformatik Baupraxis 2015

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1 Fachkonferenz Bauinformatik Baupraxis 2015: Leitlinien Richtlinien Normen Ergebnisse aus dem VDI-Koordinierungskreis BIM BIM Labors der Zukunft Raimar J. Scherer Institut für Bauinformatik, TU Dresden Dresden, 11. November 2015

2 Was ist ein BIM-Labor Ein BIM-Labor ist die tiefe semantische Verknüpfung von Planung und Berechnung durch - semantische Interoperabilität - explizite, separate Verlinkung - automatisches Propagieren von Änderungen und Variationen Planende Architektur & Ingenieurwesen numerisches Ingenieurwesen

3 Wie funktioniert ein BIM-Labor Stochastische Nutzer- Szenarien Multi-Model Filter Stochastische Klima/Wetter Szenarien Fertigteil- und TGA Komponentenmodell Multi-Model Combiner und Simulations- Konfigurator Cloud Numerische Simulationen Multi-Modell Evaluator und Manager Multi-Model Navigator Multi-Model Manager BIM Simulationszyklus Multi-Model Evaluation Planungszyklus Intelligente Zugriffssteuerung und Systemmanagement Plattformontologie

4 Wie funktioniert ein BIM-Labor Ein BIM-Labor unterstützt die 2 Zyklen: - Planungszyklus - Simulationszyklus so dass beide sowohl - unabhängig - geschachtelt eingesetzt werden können und jederzeit, während der Planung ein Berechnungs- oder Simulationszyklus ausgelöst werden kann. Damit ist ein frühes, sehr genaues Validieren von Entwurfsideen und Bauablaufplanungen möglich

5 Die grundlegenden Modelltransformationen 1 DE-BE BIM Modell Planende Architektur Filtern Gemeinsames Datenmodell 2 Modifizieren DE-BE TragwerksModell Abbilden 3 DE-EE Finites Element Modell Sortieren Algorithmen oriented DE-DA x = x 0 Numerisches Ingenieurwesen xnn Numerische Gleichungssystem Modell

6 Modifizieren: Teilwände mit 1 Raum pro Seite 1st Level 2nd Level 3rd Level Space Boundaries

7 Multimodell mit expliziten, separaten Linkmodell

8 Multimodell erstellen Explizite Raumnutzung- und Elementtypspezifikation Int. Wand Ext. Wand CTO Büroraum Besprechungsraum Büroraum Büroraum

9 Multimodell erstellen Klimadaten Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität Klimadaten a) Building (IfcBuilding) b) Façade a) Direkt b) Algorithmisch 1:1 1:N (M:N für Alternativen)

10 Multimodell erstellen Materialdaten Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität Materialdaten Building Element (subclasses of IfcBuildingElement) BIM Mgmt. Funktionen M:N

11 Multimodell erstellen eetemplates U =... V = Occupancy = { } Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität eetemplates Nutzungsdaten a) Building b) Storey c) Space zone d) Space / Room a) Direkt b) BIM Mgmt. Funktionen c) BIM Mgmt. Funktionen / Algorithmisch d) Direkt 1:1 bis M:N

12 Software-Architektur eines BIM-Labors Modeller, Navigator Controlled by KPI Integrated Design Cycle BIM Management System Integrated Analysis Cycle KPI Evaluation Numerical Engineering Analysis Manager

13 Architektur eines BIM-Labors (1) Modelling, (2) Inspection Managenent Controll Integrated Design Cycle (7) collaboration manager, (8) platform kernel (6) simulation management (3) numerical analysis management (5)BIM management methods Integrated Analysis Cycle (4) domain model repositories

14 Architektur eines BIM-Labors (1) design modeller (domain CADs, FMs) (2) multi-model navigator &multi-media visualization BIM level 4 Controlled by KPI Integrated Design Cycle (7) collaboration manager, (8) platform kernel (3) numerical analysis management Manipulator Versioning System Ontology Multi-Models (4) domain model repositories Sensor BIM data Systemrepository Models Internet Filter Combiner BIM Libraries (6) simulation management Simulation M. Generator + Mapper Simulation Controller Cloud/Grid Access Internet Results Repository + MM- Wrapper Integrated Analysis Cycle KPI Evaluation Mapper to Numerical Models Numerical Analysis Numerical Results

15 Beispiel Junge Oper IFC Gebäude gibt es => ein Semantikmodell 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

16 Interaktionsmedium nd Navigator Projektbaum Semantischer Frage- und Model-Explorer Teilmodelle Templates BIM Visualsierung Ontologiemodell Variationsmodell Geografische Karte

17 Interaktionsmedium nd Navigator

18 Inspektion der Ergebnisse mit dem nd Navigator Mit dem BIM-Lab ist es möglich viele Berechnungen in kurzer Zeit durchzuführen. Für den Computer (mit Cloud Anschluss) ist dies kein Problem, für einen Menschen schon. Mächtige Inspektionsmethoden (Filtern, Visualisieren) eingebettet in ein mächtiges Inspektionswerkzeug sind daher unabdingbar. Beispiel: Nachweisergebnisse auf Basis von EnEV 2007 EnEV 2014 In diesem Beispiel sind die U-Werte der Fenster in Bezug auf beiden Normen zu hoch, während die U-Werte der Wände die Anforderungen der EnEV 2007 (max. U-Wert 0.46 W/m²K) jedoch nicht der EnEV 2014 (max. U-Wert of 0.25 W/m²K) erfüllen.

19 Inspektion der Ergebnisse mit dem nd Navigator Beispiel: Raumtemperaturverteilung ermittelt auf Basis einer CFDAnalyse in Höhe 1,5m in Höhe 4,2m

20 Inspektion der Ergebnisse mit dem nd Navigator Beispiel: Luftströmungslinien im 2-geschossigen Vorführraum zu einem bestimmten Zeitpunkt Streamlines colored with pressure

21 Inspektion der Ergebnisse mit dem nd Navigator Beispiel: Luftströmungslinien im 2-geschossigen Vorführraum zu einem bestimmten Zeitpunkt

22 Zusammenfassung Voraussetzungen für ein BIM-Labor - standardisierte, semantische Datenmodelle - semantische Interoperabilität - separates Linkmodell - Zugriff auf Cloud/Grid-Ressourcen - mächtige BIM Manipulations- und Filtermethoden - mächtige BIM Managementmethoden - mächtiges Inspektionswerkzeug - Verfahrensregeln zum Erstellen eines mächtigen, gut strukturierten BIM Modells

23 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