Bauinformatik heute
Werbung
Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse Bauinformatik heute Java User Group Saxony Dresden, 01.02.2016 Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Firmenporträt IT-Beratung Partner Dr.-Ing. Sebastian Fuchs Standorte Fachlich: Bauinformatik, Multimodelle Dr.-Ing. Frank Purtak Dipl.-Ing. Wolfgang Döking Methodisch: Software-Factories, MDSD Technologisch: Java, Eclipse RCP Mitarbeiter 01.02.2016 Java User Group Saxony Dresden Stuttgart Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Computerpionier Konrad Zuse 1941: Z3 (Nachbau) Konrad Zuse (CC) Wolfgang Hunscher (CC) Venusianer Erster funktionsfähiger Computer Motivation: Baustatische Berechnung Der Computer als Rechenwerkzeug 01.02.2016 Java User Group Saxony (C) TragWerk Software Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Bauinformatik Problemstellungen des Bauwesens mit den Mitteln der IKT lösen Traditionelle Inhalte • Rechenwerkzeug Baustatik, Bauphysik • Grafische Ein-/ Ausgabe CAD, Baukonstruktion • Datenbanken / Office Baubetrieb, Bauwirtschaft Traditionelle Arbeitsprozesse & -ergebnisse Organisationsinterne Digitalisierung manueller Tätigkeiten Herausforderung: Überwindung technischer Hürden Wissenschaft und Praxis im Wandel (seit ca. 2007) Building Information Modeling (BIM) / Digitales Bauen • Interoperabilität und Kollaboration • Daten sind mit geringem Aufwand automatisiert weiterverarbeitbar Neue Arbeitsprozesse & -ergebnisse Organisationübergreifende Vernetzung digitaler Informationen Herausforderung: Überwindung kultureller Hürden 01.02.2016 Java User Group Saxony Ingenieure S.Fuchs GbR TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Forschung und Lehre im deutschsprachigen Raum Nottingham (.uk) Twente (.nl) Berlin Hannover Eindhoven (.nl) Cork (.ie) Braunschweig Leuven (.be) Bochum Duisburg Dortmund -Essen Cottbus Weimar Aachen Dresden Darmstadt Karlsruhe Arbeitskreis Bauinformatik www.gacce.de München TU / UniBW Graz (.at) 01.02.2016 Java User Group Saxony Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Normung und Standardisierung • Informationsprozesse • Rollen • Informationsinhalte • Datenformate • Datenqualität • Datenschutz Nationale Organisationen Internationale Organisationen 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Spezifika des Bauwesens Umfeld der Bau-IT Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Projekt TragWerk Consult Unikatcharakter von Bauprojekten • Durch die Einmaligkeit seiner Bedingungen gekennzeichnet 1 • Etymologie: In Deutschland ab Ende des 17. Jhd. „Bauvorhaben“ 2 Einzigartigkeit von • Endprodukt „Bauwerk“ • Produktionsprozesse • Produktionsstätte „Baustelle“ • Konsortium (Bauherr, Planer, Ausführende, Nutzer, Kapitalgeber, Baubehörden, … ) Unterschiede zur stationären Großserienfertigung • Fertigung von Prototypen nicht sinnvoll • Optimierungsmethoden der Massenproduktion nicht anwendbar • Erkenntnisse aus Produktion und Betrieb kaum auf andere Projekte übertragbar • Planung nicht feindetailliert – Kompensation durch Handwerkskunst 1 2 DIN 69901 Etymologisches Wörterbuch, dwds.de 01.02.2016 Java User Group Saxony Ingenieure S.Fuchs GbR TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Bedeutung des Wirtschaftszweiges • Bauvolumen BRD 2011: 306,7Mrd. € 1A • Bauinvestitionen BRD 2012: 8,8% des Bruttoinlandsproduktes 2 Branchenstruktur: KMU Struktur 2012 1B Strukturentwicklung 3 • 350.000 Betriebe • 6 Beschäftigte • Betriebe > 100 Beschäftigte = 750 • Region Ost: Betriebe > 20 Beschäftigte = 8% Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) A KOMPAKT 13/2012 B KOMPAKT 3/2012 der Deutschen Bauindustrie e.V. 3 Statistisches Jahrbuch 2013; https://www.destatis.de/DE/Publikationen/StatistischesJahrbuch/Bauen.pdf 1 2 Hauptverband 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Entwicklung der Baukultur - Gebäude Stonehenge Pyramiden von Gizeh Kathedrale von Reims (CC) Operarius (CC) Ricardo Liberato (CC) Domenico Quaglio -10000 -2000 0 Menschen werden Amphitheatrum Flavium sesshaft (CC) Pratheep P S, www.pratheep.com 01.02.2016 (CC) Diliff 2000 Neue Sachlichkeit Olympiastadion München (CC) Andreas Praefcke (CC) M(e)ister Eiskalt Java User Group Saxony TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Entwicklung der Baukultur - Recht Preuß. Magistratsverfassung nach der Städteordnung (CC) David Liuzzo -10000 -2000 Codex Hammurapi (CC) Mbzt 01.02.2016 0 Sachsenspiegel (CC) Britta Lauer Java User Group Saxony 2000 Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) (CC) David Liuzzo TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Entwicklung der Baukultur - Organisation Planung und Ausführung vor Ort Baumeister, Gilden, Bauhütten -1000 Ägypten Räumliche, organisatorische Trennung von Planung und Ausführung ca.1500 Renaissance Villard de Honnecourt Tommaso Manzuoli, Doppio ritatto maschile, 1556 Skizze aus dem Bauhüttenbuch, ~1230 01.02.2016 Java User Group Saxony Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Interoperabilität und Kollaboration Motivation TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR BIM & Digitale Revolution [Schapke, 2012] Z3, 1941 AutoCAD, 1982 Pro/ENGINEER, 1988 DXF, 1982 GAEB DA, 1985 IFC 1.0, 1997 BIM CAD Massendaten, wissenschaftliches Rechnen Großrechner Transistor, 1947 effizientere Bearbeitung IBM System/360, 1965 1960 01.02.2016 1970 Mobile Systeme Internet Amazon/Ebay, 1995 AOL Mail/IM, 1989 1980 ... neue Vertriebswege, immer aktuell, alle Orte, Produkte, Organisationen alle Lebensbereiche Personalcomputer Comodore 64, 1982 Graphisoft BIM Server, 2009 Revit, 2002 BlackBerry, 1999 WorldWideWeb, 1992 1990 Java User Group Saxony 2000 Ubiquitäre Systeme LH Etix, 2009 iPhone, 2007 2010 TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Spezialisierung & Datenflut [Postel 2012] Architekt Bauleiter Massivbau Stahlbau Holzbau Baumeister Architekt Statiker Architekt Statiker Bauphysiker Architekt Statiker Bauphysiker Bauwirtschaftler Architekt Statiker Bauphysiker Bauwirtschaftler TGA Ingenieur Architekt Statiker Bauphysiker Bauwirtschaftler TGA Ingenieur Vermesser Wärmeschutz Schallschutz Brandschutz Ausschreibung Vergabe Abrechnung Heizung Klima Lüftung Beleuchtung TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Produktivität & IT-Einsatz in der Bauindustrie – Produktivität, USA, 1964 bis 2004 1 – alle Branchen 2 +1,8% p.a. – Bauindustrie – 0,6% p.a. • IT-Investitionen, Prozent der Nettoerträge 3 – – – – • +220% – 20% alle Branchen Transportgewerbe Verarbeitenden Industrie Bauindustrie 4 + 3,5% (2010) + 3,1% + 1,9% + 1,2% 4,1% (2008) Kosten fehlender Interoperabilität – „In der Planung wird jedes tragende Bauteil mindestens sechsmal neu in eine Datenverarbeitung eingegeben.“ 5 – > 15,5 Milliarden US-Dollar Verlust in der amerikanischen Immobilienindustrie durch mangelnde Interoperabilität 6 Teicholz 2004: Labor Productivity Declines in the Construction Industry: Causes and Remedies Industrien außer Landwirtschaft 3 Gartner 2011: IT Metrics: IT Spending and Staffing Report 4 Bauindustrie ~ Construction, Materials and Natural Resources 5 Prof. Junge 2000, TU München 6 US National Institute of Standards and Technology (NIST) 2004, Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S. Capital Facilities Industry 1 2 alle 01.02.2016 Java User Group Saxony Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Leitbild Bau (2009) „Die Zukunft des Bauens liegt auch in der Optimierung der Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Diese Potenziale der Zusammenarbeit, die Kosten senken und Qualität verbessern können, sind bei weitem nicht ausgeschöpft. Die Schnittstellenprobleme sollen durch innovative Planungsmethoden und neue technische Lösungen verringert werden. Dies gilt auch für die Mehrzahl der Bauaufgaben, die weiterhin unter einer Trennung von Planung und Bauausführung realisiert werden. [. . .] Wegen der unterschiedlichen Größe und Komplexität der Bauprojekte und besonderer Kundenwünsche entwickeln sich unterschiedliche Kooperationsmodelle (z. B. Arbeitsgemeinschaften, Bauteam, Partnering) nebeneinander. Dabei muss sichergestellt werden, dass auch mittelständische Unternehmen gleiche Wettbewerbschancen haben." (Leitbild Bau, 2009, S. 10) Potential der IT in Wirtschaft und Politik erkannt Kulturellen Rahmenbedingungen sind zu beachten Leitbild Bau – Zur Zukunft des Planens und Bauens in Deutschland – eine gemeinsame Initiative der deutschen Bauwirtschaft. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) 01.02.2016 Java User Group Saxony Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Reformkommission Bau von Großprojekten (2015) 1. Kooperatives Planen im Team 2. Erst planen, dann bauen 3. Risikomanagement und Erfassung von Risiken im Haushalt 4. Vergabe an den Wirtschaftlichsten, nicht den Billigsten 5. Partnerschaftliche Projektzusammenarbeit 6. Außergerichtliche Streitbeilegung 7. Verbindliche Wirtschaftlichkeitsuntersuchung 8. Klare Prozesse und Zuständigkeiten/Kompetenzzentren 9. Stärkere Transparenz und Kontrolle 10. Nutzung digitaler Methoden – Building Information Modeling https://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Artikel/G/reformkommission-bau-von-grossprojekten.html 01.02.2016 Java User Group Saxony Ingenieure S.Fuchs GbR TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Globales Umfeld - Industrie 4.0 1. Industrielle Revolution Mechanische Produktionsanlagen 4. Industrielle Revolution Verteilte, virtualisierte Individualmassenproduktion (CC) Bart Dring Dampfmaschine 1800 Internet, CPS, Online Manufaktur 1900 2. Industrielle Revolution Arbeitsteilige Massenproduktion 2000 3. Industrielle Revolution Prozessgesteuerte Massenproduktion (CC) KMJ (CC) Ricfeli Massenenergie (Elektrizität) 01.02.2016 (CC) InIT Lemgo (CC) Boffy b Computer, IKT, NC-Steuerung Java User Group Saxony Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Interoperabilität und Kollaboration BIM / digitales Bauen TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Gebäudemodelle • Bauwerksmodell – objekt-/produktbezogen – Bauwerkselemente, Bauprodukte – Rohbausystem, baulicher Ausbau, Fassadensystem, … Rohbauelemente im Geschoss • Raummodell – räumliche Systeme – Teilprojekte, Zonen, Räume, Bauabschnitte – Räume, räumliche Projektstruktur, … • … weitere Produktmodelle Innenräume und Geschosse – objekt-/produktbezogen – Heizungssysteme, Lüftungssysteme, Elektrosysteme, Transportsysteme, … (c) Technische Universität Dresden 01.02.2016 Java User Group Saxony Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Gebäudemodelle II Früher (< 2010): „Building Information Model (BIM)“ • Bausemantische Objekte • Lose, nahezu beliebige Relationen • 3D-Geometrie • Modellieren statt Zeichnen • Planung statt Plan • (Teil-)automatisierte Ableitung von Dokumenten • Neutraler Datenaustausch • BIM-Server • Partial- und Koordinationsmodelle Technische Grundlage für „Simulationen“ IFC 4 (Industry Foundation Classes, ISO 16739) Zur Zeit „beste Ontologie“ des Bauwesens 01.02.2016 Java User Group Saxony Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Multimodelle - 3D nD ! Geometrie Bauteile Räume Einbauten Zeit Kosten Nachhaltigkeit Facility Management (C) www.tes.com Technische Lösung: bspw. Multimodell-Methode 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Erwarteter Nutzen von BIM 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute BIM - Veränderungspyramide Werk zeuge Methoden Prozesse Organisationsformen Unternehmenskultur EU-Projekt InPro nach Anwendung Six Sigma Methode 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Forschungs- und Anwendungsgebiete TragWerk Consult Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Ingenieure S.Fuchs GbR Energieeffizienz in Planung und Betrieb Transport: 33% Gebäude: 41% Industrie: 26% Energieverbrauch in der EU Energiesimulation – Problemstellung Raumbegrenzung Space boundary without inner boundaries 01.02.2016 Space boundary with inner boundaries Java User Group Saxony Adding 3rd level space boundaries means to close the gaps between the 2nd level virtual space boundaries Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute (c) Arbeitskreis Bauinformatik 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Fußgängersimulation, Augmented Reality (c) Technische Universität München, Leibniz Universität Hannover 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Numerische Simulationen (c) Technische Universität München 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Computational Steering (c) Technische Universität Braunschweig, Technische Universität München 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Prozessmodellierung (c) Technische Universität Berlin, Ruhruniversität Bochum, Bauhaus-Universität Weimar 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Bauablaufsimulation (c) Technische Universität München, Ruhruniversität Bochum 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Managementführungssysteme & deren Grundlagen (c) Technische Universität Dresden 01.02.2016 Java User Group Saxony Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Fazit Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute Bauinformatik heute • Methoden • Modelle • Algebraische Methoden • Bauwerksmodelle • Numerische Methoden • Tragwerksmodelle • Geometrische Methoden • Geländemodelle • Planungsmethoden • Simulationsmodelle • Wissensbasierte Methoden • Prozessmodelle • Dokumentationsmodelle 01.02.2016 Java User Group Saxony TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Sebastian Fuchs TragWerk Consult Ingenieure S.Fuchs GbR Danke Fragen ? Helm ab vor Zuse – Bauinformatik heute
