Keine Angst vor BIM - mh

3D-Modellierung in der Haustechnik
ARCHITEKTUR & BAUWESEN
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Keine Angst vor BIM
In leitender Position eines Planungsbüros trägt man neben der Verantwortung für die
technische Planung auch die für die künftige Entwicklung. Neben Personalfragen,
Marketing und Kundenakquise steht die Wahl der Planungsstrategie im Vordergrund.
Sicherlich haben Sie schon von Building Information Modeling (BIM) gehört. Doch was ist
BIM? Wer macht BIM? Und wie können Sie mitmachen? Marc Holzschuh vom Hersteller für
TGA-Berechnungs- und Planungsprogramme mh-software steht Rede und Antwort.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Herr Holzschuh – was ist „BIM“?
Marc Holzschuh: Building Information Modeling (BIM) ist eine Planungsmethode, die mit
Hilfe von Software alle relevanten Planungsdaten erfasst und während der Planung, Ausführung und Bewirtschaftung diese Daten allen
Beteiligten zur Ver≠fügung stellt.
Die Planungsdaten werden über ein
gemeinsam genutztes 3D-Gebäudemodell
bereitgestellt. Dieses Modell ist Kern der BIMPlanung.
Den Objekten eines Gebäudes, inklusive der
darin enthaltenen Anlagen, werden neben den
zeichnerischen Informationen auch technische
Daten zugeordnet. Momentan steht für den
TGA-Planer jedoch vorrangig die räumliche
Anordnung der Anlagentechnik im Gebäude
im Fokus, um frühzeitig Kollisionen zu erkennen
beziehungsweise diese von vorneherein zu
vermeiden. Änderungen des Architekten oder
des Fachplaners werden im virtuellen Gebäudemodell vorgenommen und sind somit laufend auf einem aktuellen Stand. Der verbesserte Informationsaustausch zwischen den Beteiligten erhöht die Planungsqualität.
Gleichgültig, welches Ziel bei der Anwendung von BIM erreicht werden soll: Der
Hauptnutzen entsteht durch die Bearbeitung
eines virtuellen Modells des kompletten
Gebäudes und der kompletten technischen
Anlagen – ohne stockwerksweise Trennung.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Sie werden
sicherlich oft auf das Thema „BIM“ angesprochen. Wie sind denn die Kenntnisse von Kunden und Interessenten?
Marc Holzschuh: Vorab müssen meine Kollegen und ich vielen Gesprächspartnern erst
erläutern, dass BIM kein Wundermittel ist. Ich
stoße oft auf den Irrglauben, man müsse ein
bestimmtes Softwareprodukt installieren, das
BIM ist, und hat somit die gängigen Probleme
aller TGA-Planer bei Datenhaltung, Datenaustausch und Änderungsverwaltung gelöst.
Die richtigen Softwareprodukte zu verwenden, ist wichtig – jedoch muss zuerst der
BIM-Gedanke verstanden werden. Die richtigen Schritte zusammen mit Architekten und
weiteren, an Planung und Bau beteiligten
Stellen sind einzuleiten.
Nicht fachübergreifend, sondern nur hausintern mit dem BIM-Gedanken zu arbeiten,
ist der erste Schritt. Schon durch dieses sogenannte „Little BIM“ kann sich viel in den Planungsabläufen verbessern. Das fachübergreifende Arbeiten mit gemeinsamen Datenmodellen, „Big BIM“, ist der nächste Schritt.
Voraussetzung dafür ist der Wille der einzelnen Fachdisziplinen, sich an BIM heranzuwagen. Eine weitere Voraussetzung für das Arbeiten nach Big BIM ist die gemeinsame Datenhaltung und der damit verbundene
Organisationsaufwand. Um Chaos beim Daten
Zu- und Abfluss zu vermindern, soll ein so
genannter BIM-Manager eingesetzt werden.
Jedoch ist bisher nicht eindeutig geklärt, wer
diese Stelle besetzen soll, und schon erst gar
nicht, wie diese Stelle finanziert werden soll.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Wie können
Anwender die BIM-Methoden nutzen?
Marc Holzschuh: Tatsächlich wurde der BIMKerngedanke in unserem Hause seit 1985 –
nämlich seit den ersten Produkten – immer
gelebt und umgesetzt, obwohl er zu diesem
Zeitpunkt noch lange nicht formuliert war.
Bereits im Begriff „Building Information
Modeling“ stecken die entscheidenden
Erfolgsfaktoren: Das Gebäude in seiner
Gesamtheit beziehungsweise die darin enthaltenen Anlagen werden digital modelliert
und mit Informationen versehen. Wichtig ist
zu verstehen, dass „Building“ sich nicht alleine
auf die Architektur bezieht, sondern fachübergreifend auf alle an diesem Gebäude beteiligten Disziplinen. Mit anderen Worten: jede
dieser Disziplinen erstellt für ihren Bereich ein
Gesamtmodell.
Mit mh-software wird ein zentrales virtuelles Datenmodell erstellt, auf das alle Anwender bürointern jederzeit zugreifen und es
modifizieren können.
Die virtuellen Anlagedaten stehen innerhalb eines Planungsbüros allen Fachplanern
zur Verfügung. So kann zum Beispiel bei der
Planung der Heizungsanlage auf eine bereits
existierende Planung der Lüftungsanlage
zugegriffen und diese mit der Planung der
Heizungsanlage koordiniert werden.
Mit Hilfe des Programmes RaumGEO werden aus Architekturzeichnungen virtuelle
Gebäudemodelle erstellt, die sowohl als
Grundlage für die Heiz- und Kühllastberechnung als auch zur Koordination und Visualisierung dienen. Deshalb entspricht die Planungsweise, sobald mit mh-software gearbeitet wird, bereits dem Grundsatz des „Little
BIM“. Vom Architekten erzeugte Gebäudedaten werden über den offenen Standard
„gbXML“ eingelesen. Die berechneten und
dimensionierten Gewerke können aus dem
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virtuellen Anlagenmodell über verschiedene
Wege wieder dem zentralen BIM-Datenmodell zugeführt werden. Das klingt im ersten
Moment so, als ob man mit nahezu jeder
beliebigen, objektorientierten Software BIM
in der TGA betreiben kann.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Was hindert
die Anwender an der Umsetzung?
3D-Modellierung in der Haustechnik
erstellt. Der Vorteil eines datengetriebenen
Systems liegt darin, dass dies vollständig
automatisch abläuft. Der zeichnerische Aufwand wird auf das Strichmodell reduziert, das
3D-Volumenmodell entsteht von alleine. Auf
Knopfdruck „schneidet“ der Anwender
anschließend aus dem kompletten virtuellen
Anlagenmodell die Ansicht (eines oder mehrerer Stockwerke, Schachtdetail usw.) heraus,
die für die weitere Bearbeitung oder für eine
Zeichnung verwendet werden soll.
Marc Holzschuh: In den meisten CAD-Systemen besteht jedes Stockwerk aus einer separaten 2D- oder 3D-Zeichnung. Diese Zeichnungen AUTOCAD & Inventor Magazin: Was sind die
müssen für die Berechnung im Nachhinein nächsten, sinnvollen und realistischen Schritzusammengesteckt, an die Berechnung über- te auf dem Weg zu BIM?
geben, berechnet und die Ergebnisse wieder
auf die einzelnen Zeichnungen verteilt werden. Marc Holzschuh: Momentan beginnt die PlaDas widerspricht dem natürlichen Ablauf – und nung in der Regel mit 2D-Architektenplänen.
Diese dienen als Vorlage für die
birgt deshalb bei jeder dieser Operationen ein Fehlerpotential. Bei der
grafische Gebäudeerfassung zur
Koordination zwischen einzelnen
energetischen Analyse. Daraufhin werden die Gewerke der
Stockwerken oder dem Erstellen
technischen Gebäudeausrüsstockwerksübergreifender Ansichtung konstruiert.
ten, beispielsweise von Schachtdetails, müssen ebenfalls Kunstgriffe
Ich gehe davon aus, dass
angewendet werden. Entweder
künftig die Verfügbarkeit von
muss die Zeichnung der darüber3D-Gebäudedaten steigen wird.
und darunterliegenden Stockwerke
Diese Daten können dann direkt
referenziert oder in eine weitere Marc Holzschuh,
eingelesen werden – das Gebäude steht sowohl für die BerechZeichnung kopiert werden. Kons- mh-Software.
nung als auch für die Kollisionstruieren ist eben nur innerhalb
eines Stockwerkes möglich! Ändert sich nun kontrolle zur Verfügung. Das hat zwei positive
beispielsweise die Dimensionierung einer Effekte – der Eingabeaufwand sinkt, um HeizSteigleitung, muss jede Stockwerkszeichnung und Kühllastberechnungen durchführen zu
einzeln geöffnet und aktualisiert werden. Even- können. Zudem hat der Planer zur Kollisionstuelle Hilfszeichnungen, beispielsweise prüfung immer das perfekte Abbild der ArchiSchachtdetails, müssen jetzt ebenfalls neu tektenplanung zur Verfügung – und kann
dieses 3D-Abbild selbstverständlich wirangefertigt werden.
Das ist nicht nur zeitraubend, sondern kungsvoll bei Präsentationen nutzen…
auch gefährlich: Eine Zeichnung nicht angepasst – und schon existieren Pläne mit fal- AUTOCAD & Inventor Magazin: … und ab
schen Dimensionierungen. Im Gegensatz zu welchem Zeitpunkt kann mit einem kompletfast allen anderen momentan auf dem Markt ten Gebäudemodell gearbeitet werden?
befindlichen Systemen arbeitet mh-software in
einem Gesamtmodell. Das bedeutet, dass keine Marc Holzschuh: Je früher mit einem komstockwerksweise Trennung existiert. Die modell- pletten Gebäudemodell gearbeitet wird, desorientierte, parametergesteuerte Planung setzt to höher ist der Einfluss auf die weiteren Kosden BIM-Gedanken sofort beim Entwurf konse- ten im Planungsablauf. Je später im Plaquent um. So wird im ersten Schritt ein einfa- nungsablauf Änderungen vorgenommen
ches „Einstrich“-Anlagen-Modell erstellt, das alle werden, desto höher sind die Kosten, die
berechnungsrelevanten Daten, etwa Massen- Änderungen umzusetzen.
ströme und Rohrmaterialien der kompletten
Anhand eines bewusst extrem gewählten
Anlage, enthält. Mit den gesammelten Einga- Beispiels kann ich das weiter verdeutlichen:
bedaten und der objektorientierten Zeichnung Zu Beginn der Planung fällt dem Tragwerksplawird die Berechnung der kompletten Anlage ner auf, dass für Teile des Gebäudes ein anderer
Beton verwendet werden soll. Der Änderungsdurchgeführt.
Erst danach werden mit Hilfe der Berech- aufwand ist gering – innerhalb des Gebäudenungsergebnisse passend dimensionierte modells muss lediglich ein Attribut geändert
Zeichnungsobjekte der gesamten Anlage werden, die entstehenden Kosten der Änderung
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fallen unter den Tisch. Um dieselbe Änderung
zu einem späteren Zeitpunkt umzusetzen, ist
der Aufwand bereits höher: U-Werte ändern
sich, davon betroffen sind technische Anlagen, diese müssen unter Umständen neu
berechnet werden... Die Kosten steigen nun
schon erheblich an.
Ist das Gebäude bereits im Rohbau fertiggestellt, ist diese Änderung nicht mehr durchzuführen – das Gebäude müsste abgerissen
werden, die Kosten stiegen ins Unermessliche
Somit erklärt sich von selbst, wie die Kosten
von unvermeidbaren Revisionen massiv verringert werden können: stecken Sie so früh
wie möglich im Planungsablauf viel Aufwand
in Ihr Modell!
AUTOCAD & Inventor Magazin: Also kann
man mit einer Umorganisation der vorhandenen Planungsweisen Kosten sparen.
Marc Holzschuh: Sie erfassen oder übernehmen die Gebäudedaten des Architekten in
ihre Planungssoftware. Aus den Gebäudedaten werden die energetischen Analysen abgeleitet. Anhand von Heiz- und Kühllastberechnung werden Bedarfsermittlungen für die
technischen Gewerke wie Heizung, Kälte und
RLT durchgeführt. Das vom Architekten übermittelte Gebäude wird jetzt als geometrische
Grundlage für die Konstruktion dieser Gewerke verwendet. Sie zeichnen im Einstrichverfahren die Trassenverläufe ein. Diese Trassenverläufe werden nun berechnet und dimensioniert – bereits jetzt kann eine Koordination
mit dem Gebäude und den anderen technischen Gewerken vorgenommen werden.
Ohne besonders Acht darauf zu haben – mit
mh-software haben Sie bereits jetzt ein komplettes 3D-Gebäudemodell erstellt.
Im Gegensatz zu stockwerksbasierenden
CAD-Systemen müssen für die Berechnung
oder Plan- und Schnittausgabe – also immer
dann, wenn für eine Form der Anwendung
mehr als ein Stockwerk benötigt wird – keine
Pläne referenziert oder Hilfszeichnungen
erstellt werden. Wenn sich ein Objekt ändert,
sei es durch manuelle Änderung oder durch
eine Redimensionierung durch die Berechnung, ändert sich dieses Objekt automatisch
in allen Plänen und Ansichten mit.
Häufig haben Änderungen an einem
Objekt Auswirkungen auf andere Stockwerke
– diese werden grundsätzlich automatisch
nachgeführt. Da Rohre, Ventile, Brandschutzklappen usw. nicht einfach nur zeichnerische
Darstellungen, sondern tatsächliche Objekte
mit technischen Daten sind, sind davon
abhängige Beschriftungen immer aktuell.
Es ist also unmöglich, dass:
• ein Objekt in einer Ansicht existiert und in
einer anderen nicht,
• ein Objekt in einer Ansicht eine andere
Dimension besitzt oder andere technische
Daten zugeordnet sind,
• ein Objekt, das den Stockwerksbereich verlässt (Steigleitung, Verbraucheranschlüsse
unter der Decke usw.) eine falsche Position
oder andere Dimension als das dazugehörige Objekt im nächsten Stockwerk hat,
• Beschriftungen nicht aktuell sind.
Je früher die Gewerke grob aufeinander
abgestimmt werden können, desto kleiner
ist der Aufwand, die einzelnen Rohre und
Kanäle zu koordinieren. Der Detaillierungsgrad des Modells wächst über den Planungszeitraum je nach Bedarf per Knopfdruck mit
– aus einfachen Einstrich-Skizzen werden auf
Knopfdruck dreidimensionale Renderings,
die aus dem Gebäude und den dazugehörigen Gewerken bestehen. Planstände können
jederzeit mit aktuellen Beschriftungen herausgegeben werden, da die Beschriftungsdaten direkt aus den Datenbanken der verknüpften Objekte erzeugt werden – somit ist
es unmöglich, falsche Beschriftungen auszugeben.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Gibt es
noch weitere Kriterien, die BIM-fähige Planungssoftware ausmacht?
Marc Holzschuh: Vor allem in den frühen Planungsphasen ist es wichtig, den Detaillierungsgrad klein zu halten. Zu Beginn der Planung ist es nicht von Interesse, ob ein Ventil
mithilfe eines Flansches oder Gewindes angeschlossen ist. Dies erscheint selbstverständlich, ist es aber leider nicht.
BIM-fähige Software sollte in der Lage sein,
den Detaillierungsgrad dynamisch an die
Anforderungen anzupassen. Ein weiterer Vorteil
eines geringen Detaillierungsgrades ist die einfache Bedienbarkeit. Wenn ein Ingenieurswerkzeug auf einem solchen CAD-System basiert,
ist in der Regel ein technischer Zeichner zur
Bedienung nötig. Das führt zu dem leider in
vielen Büros noch vorhandenen Missstand,
dass Zeichner und Ingenieur gemeinsam vor
einem Arbeitsplatz sitzen. Somit entstehen
unnötig hohe Personalkosten.
das modellbasierte, datengetriebene Planen
eines Gebäudes voran. Im Architekturbereich
sind bereits mehrere Softwaresysteme verfügbar, die eine gesamtmodellgestützte Planung ermöglichen. In der TGA findet man
solche Systeme nur sehr selten.
Leider gibt es momentan noch einige Steine, die dem Planer in den Weg gelegt werden,
um bereits jetzt den fachübergreifenden
Datenaustausch via IFC nach der BIG-BIMMethode durchzuführen. Das Datenaustauschformat IFC beinhaltet auch in der neuesten Version 4 noch keine ausreichenden
Definitionen für die TGA, um genug Daten für
Berechnungen übertragen zu können.
Des Weiteren wird ein „BIM-Manager“
nötig, der den Zu- und Abfluss der Daten
überprüft und das gemeinsame Modell mithilfe von Modell-Checking-Software auf Kollisionen und vordefinierte Regeln prüft.
Wer die Kosten für diese Stelle übernimmt,
ist nicht geregelt – in der HOAI 2013 finden
Sie unter den „Besonderen Leistungen“ der
LPH 2 lediglich die Phrase „…Erstellung eines
3D- oder 4D-Gebäudemodelles (BIM).“ Laut
einigen Publikationen wird das Management
des Datenmodells bis zu 10 Prozent der
Gesamtplanungskosten ausmachen.
Ebenso fehlt es noch an gesetzlichen
Regulierungen, die andere Länder schon seit
langem kennen. Die vertraglichen Beziehungen der einzelnen Fachbereiche untereinander sind somit nicht geregelt.
AUTOCAD & Inventor Magazin: Wer übernimmt die Verantwortung für das Datenmodell?
AUTOCAD & Inventor Magazin: Die Planung
im Gesamtmodell ist der entscheidende erste Schritt zu BIM. Wie geht es dann weiter?
Marc Holzschuh: An der auf dem Markt vorhandenen Software scheitert es im Moment
nicht. Jetzt ist die Gesetzgebung gefragt, um
die entsprechenden Rahmenbedingungen
zu schaffen.
Bereits jetzt liegt in der Planungsweise
nach „Little BIM“ ein großes Potenzial für Planungsbüros jeder Größe. Neben der Erhöhung der eigenen Planungsqualität lassen
sich die mit Little BIM eingeführten und angewandten Strukturen und gemachten Erfahrungen innerhalb des eigenen Unternehmens bei einem künftigen Umstieg auf Big
BIM als Erfahrungs- und Wissensvorteil
gegenüber den Wettbewerbern nutzen. Little BIM ist der Einstieg in die BIM-Welt. Denn
mit Little BIM wird die hausinterne Planung
durchgeführt.
Marc Holzschuh: BIM treibt die längst fällige
Ablösung des digitalen Zeichenbretts durch
AUTOCAD & Inventor Magazin: Herr Holz schuh, vielen Dank für das Gespräch.
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