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24.06.2024
Auf dem Weg zur smarten Kennwerte-Plattform.
Ein wichtiger Meilenstein im Informationsmanagement
Die fehlende Einheitlichkeit bei der Beschreibung von Informationsanforderungen erschwert den Datenaustausch. Ein kurzer Blick zurück in die Anfänge von BIM skizziert dessen Entwicklung und zeigt auf, warum die Anforderungen an Informationen präzise beschrieben werden müssen. Mit dem BIM-Profil-Server steht eine Web-Applikation zur Verfügung, die eine einheitliche Datenstruktur definiert und die Qualität des Datenaustauschs deutlich verbessert. Wie das funktioniert, wird am Beispiel eines einfachen Anwendungsfalls aufgezeigt.
Remo Wegmann & Daniel Hauenstein | 25.06.2024
Der Hype der letzten Jahre rund um BIM – «Wir machen BIM!», «Jetzt kommt die BIM-Welle!» usw. – löst heute oft nur noch ein müdes Lächeln aus. Stattdessen liest man auf Social Media immer wieder Statements wie «BIM ist tot!».
Building Information Modelling (BIM) versprach mehr Effizienz in der Planung und Umsetzung von Bauprojekten. Doch was hat dazu geführt, dass dieser Effizienzgewinn ausgeblieben ist? Bei genauerer Betrachtung wird klar, welchem Teil dieses fortschrittlichen Planungsprozesses zu wenig Beachtung geschenkt wurde: dem «I» in BIM. Es steht für «Information» oder noch präziser für «Informationsmanagement».
Erste Ideen zu BIM gehen in die Mitte der 1970er-Jahre zurück. Den Grundstein legte Professor Charles M. Eastman, der sich schon damals der Forschung und Entwicklung von 3D-Modellen sowie ersten Volumen- und parametrischen Modellierungssystemen für die Bauwirtschaft widmete und den Mehrwert von dreidimensionalen, realitätsnahen Modellen sah. Da Computer und Software für solche Rechenleistungen noch unerschwinglich waren, fanden erste CAD-Programme erst zehn Jahre später breiten Anklang in der Bauwirtschaft. Die dritte Dimension war aber noch nicht in greifbarer Nähe; Baupläne wurden zwar digital, aber immer noch zweidimensional gefertigt. Erst 2002 verfasste Autodesk ein Whitepaper, welches das Konzept von BIM erläuterte. Das Rennen um den Technologiefortschritt – und damit um Anwenderinnen und Kunden – hatte begonnen.
Verschiedene Technologiekonzerne entwickelten in der Folge ihre Software weiter. So entstanden diverse Zeichnungs-Datenformate, die nur auf den jeweiligen proprietären Datensystemen bearbeitbar waren. Das reichte aber aus, weil die gefertigten Pläne und Revisionen noch auf Papier gedruckt bzw. später als PDF auf Online-Servern bereitgestellt und abgelegt wurden.
Im Building Information Modelling soll ein zentraler digitaler Zwilling Orientierung und Wertschöpfung bieten, indem er nach SIA 112 über alle Phasen von Bauwerken in enger Zusammenarbeit aller Beteiligten aus den verschiedenen Architektur- und Fachmodellen vervollständigt wird. Diese Zusammenarbeit sollte der von buildingSMART International bereitgestellte offene Standard «Industry Foundation Classes IFC*» für den Datenaustausch ermöglichen.
Allerdings ist IFC noch keine abschliessende Lösung. Der offene Standard bietet zwar zahlreiche Möglichkeiten, wie die Semantik der Modelle beschrieben werden kann; die individuell bereitgestellten Informationen verhindern ein nahtloses Zusammenführen der Modelle aber immer noch, weil die relevanten Attribute und Informationen in der Nomenklatur nicht einheitlich verwendet werden.
Während grosse private Bauherren von ihren Auftragnehmern und Modell-Lieferanten eine Planung mithilfe eines vorgeschriebenen BIM-Autorentools und entsprechend einheitlichen Datensettings erwarten, gehen andere den Weg des offenen Standards und definieren mit den PropertySets, kurz Psets, bauherrenspezifische Modell- bzw. Bauteileigenschaften. Sie hoffen, auf diese Weise ihre Bauelement-Informationen strukturiert zu erhalten. Hierfür generieren Bauherren aufwendig erstellte Excel-Listen, die festlegen, in welcher Bauphase welche Informationen relevant sind und geliefert werden müssen. Diese Informationsanforderungen müssen in den beim Projekt verwendeten CAD-Autorentools dem jeweiligen proprietären Datenformat zugewiesen werden. Diese oft als «Mapping» bezeichnete Zuweisung muss manuell durchgeführt werden und verlangt hohe Präzision. Hierbei unterstützen die CAD-Software-Anbieter ihre Kunden mit dem Erstellen von Datensets in den jeweiligen Daten-Managern ihrer Software.
*Die Industry Foundation Classes sind ein offener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen. IFC1.0 wurde 1997 veröffentlicht.
Auch wenn diese Vorgehensweisen einen vielversprechenden Lösungsansatz bieten, weisen beide Varianten Lücken bezüglich Effizienz und Fehlerfreiheit auf. Abhilfe schafft hier der ebenfalls durch buildingSMART International entwickelte Standard «Information Delivery Specification (IDS)». Aufbauend auf der Grundlage des IFC-Datenkatalogs können den spezifischen Fachklassen (z.B. Bauteilen) und deren Eigenschaften Vorgaben in Form von Werte-, Material- und/oder Klassifikationslisten mitgegeben werden. Durch die maschinenlesbare Form können diese Spezifikationen samt Vorgaben in die CAD-Software eingelesen werden, wodurch das zeitraubende und fehleranfällige manuelle Abtippen entfällt. Weiter schränkt die Verwendung von IDS benutzerspezifische Eingaben auf ein Minimum ein, und das Modell kann bereits in der CAD-Software oder in einem Modell-Checker auf Konsistenz geprüft werden.
Das Informationsmanagement erlebt so einen noch nie dagewesenen Workflow und Qualitätslevel, was für alle Beteiligten ein Gewinn ist. Es liegt auf der Hand, dass mit IDS neue Möglichkeiten geschaffen wurden, um mit vorgegebenen Inhalten und den richtigen Informationen leistungsfähige Modelle zu erhalten. Was bleibt, ist das Erstellen geeigneter Modelle und das Definieren der Spezifikationen, die in den wichtigsten, projektspezifischen Fachklassen samt Wertevorgaben in gewünschter Syntax aufbereitet werden müssen. Grundlegende und sich wiederholende Spezifikationen können hingegen einmalig als sog. Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) angelegt und wiederverwendet werden.
Für die gut geführte und einfache Erstellung von IDS-Spezifikationen eignet sich die auf Informationsmanagement spezialisierte und von CRB gemeinsam mit der FHNW entwickelte Web-Applikation BIM-Profil-Server. Im Folgenden wird anhand eines einfachen Beispiels gezeigt, wie mit der IDS-Spezifikation begonnen werden kann.
In neun Schritten zum eigenen Profil bzw. zur eigenen IDS-Spezifikation
Der Schlüsselfaktor des BIM-Profil-Servers ist die Bereitstellung von Profilen im maschinenlesbaren IDS-Format. Dies ist entscheidend für die Übergabe der Informationen an Autorentools und für die Überprüfung digitaler Bauwerksmodelle in sogenannten Modell-Checkern, die automatisiert Daten der Informationsanforderungen mit einem IFC-Datenabzug aus dem CAD-System vergleichen. Zusätzlich werden die Profile über ein Reporting-Modul in einer für Menschen lesbaren Form (PDF- und Excel-Dateien) ausgegeben, sodass die fachlichen Definitionen auch ausserhalb des BIM-Profil-Servers, beispielsweise in einem Information Delivery Manual (IDM), nutzbar sind.
Sieben W-Fragen
Profile definieren Anforderungen an den Informationsaustausch und beinhalten Angaben zu den sieben W-Fragen: Wer liefert wem wofür wann was (für Informationen) wo und wie?
Sie bestimmen nicht nur die technische Datenstruktur, sondern auch den prozessorientierten Kontext des Informationsaustauschs. Die Bereitstellung der Profile erfolgt in einer offenen, systemneutralen und maschinenlesbaren Methode.
- Wer, wem → Rolle: Beschreibt die Funktion einer Person innerhalb und ausserhalb der Projektorganisation, z.B. Projektleiter oder BIM-Verantwortlicher.
- Wofür → Aktivität: Beschreibt die Tätigkeiten, bei denen Informationen erzeugt oder benötigt werden. Aktivitäten sind im BIM-Profil-Server Teile eines Geschäftsprozesses und zentral für die Strukturierung der Austauschorganisation. Jede Informationslieferung ist direkt an eine Aktivität gekoppelt.
- Wann → Zeit: Projekte werden in Phasen eingeteilt, die in der Regel nach dem Modell Bauplanung der Norm SIA 112:2014 beschrieben werden. Für eine generelle zeitliche Einordnung werden im BIM-Profil-Server die vier Grobphasen nach ISO 22263 verwendet: Konzeption, Planung, Realisierung, Bewirtschaftung.
- Was, wo und wie → Datenstruktur: Definiert die technischen und formalen Vorgaben des Datenaustauschs. Die Anforderungen können präzise beschrieben und wiederverwendet werden.
Somit definiert ein Profil im BIM-Profil-Server die Datenstruktur, die zwischen zwei oder mehreren Rollen und spezifischen Aktivitäten zu bestimmten Zeitpunkten ausgetauscht wird.
Anwendungsfall: Devisierung
Für das nachfolgende Beispiel, das im BIM-Profil-Server nachgebaut werden kann, wird ein sehr einfacher Anwendungsfall für die Devisierung verwendet, der keinesfalls abschliessend ist und individuell noch erweitert werden kann. Es gilt zunächst, die nachstehenden W-Fragen zu beantworten bzw. zu beschreiben:
- Wer: Architekt
- Wem: Fensterbauer
- Wofür: Devisierung
- Wann: Phase Planung
- Was: Spezifikation Holz-Metall-Fenster (Aufzählung nicht abschliessend):
- Schallschutzklasse inkl. Werteliste (dB), die im BIM-Profi-Server bereits bereitgestellt wird
- Widerstandsklasse (Einbruchhemmung), inkl. Werteliste (RC), die im BIM-Profil-Server bereits bereitgestellt wird
- Wo: In welchem Merkmal (Property) wird die Information geliefert?
Dies ist ein zentraler Bestandteil des BIM-Profil-Servers und die Anwendenden werden durch bereitgestellte IFC-Konzepte und -Definitionen geleitet. - Wie: IDS-Datei, PDF-Datei
Vorgehen in neun Schritten
Das Vorgehen, um dieses Profil nun im BIM-Profil-Server nachzubauen, umfasst die folgenden neun Schritte:
- Skizzierung des Anwendungsfalls inkl. Beantwortung der sieben W-Fragen
- Registrierung und Login im BIM-Profil-Server
(Dieses Beispiel wie auch weitere Tests können mittels kostenlosem Gastzugang umgesetzt werden.) - Neues Projekt anlegen
- Meilenstein anlegen
- Geschäftsprozess anlegen
- Rollen erfassen
- Zusammenstellung des Profils
- Export der IDS-Datei
- Export der PDF- und/oder Excel-Datei
Eine ausführliche Beschreibung finden Sie auf crb.ch/bps («Schritt für Schritt zum eigenen Profil»). Weiter stehen dort auch die maschinenlesbare IDS-Datei sowie die PDF- und Excel-Datei aus dem obigen Beispiel zum Download zur Verfügung.
- Industry Foundation Classes IFC (ist in der SN EN ISO 16739:2016 beschrieben): Begriffliches Datenschema und Dateiformat für den Austausch von BIM-Daten. Herstellerunabhängige, länderübergreifende, standardisierte und offene Schnittstelle als Datenmodell zum Austausch von modellbasierten Daten und Informationen in allen Planungs-, Ausführungs- und Bewirtschaftungsphasen.
- Information Delivery Specification IDS (buildingSMART International): Ein computerinterpretierbares Dokument, das die Austauschanforderungen («exchange requirements») der modellbasierten Zusammenarbeit definiert. IDS legt fest, welche Daten im Informationsmodell enthalten sein müssen, d. h. es definiert, wie Objekte, Klassifikationen, Eigenschaften sowie Werte und Einheiten spezifiziert und ausgetauscht werden müssen.
- Information Delivery Manual IDM (SN EN ISO 29481-1:2027): Dokumentation (Handbuch), die die betrieblichen Prozesse und die detaillierten Spezifikationen bezüglich der Informationen, die ein Beteiligter entsprechend seiner Rolle zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Projekt liefern muss, beschreibt.
(Quelle: Nationales Glossar zur Digitalisierung in der Bau- und Immobilienwirtschaft, November 2022)
Entwicklung des BIM-Profil-Servers – Ausblick
Aktuell steht der BIM-Profil-Server nur auf Deutsch zur Verfügung. Doch bereits ab Juli 2024 wird die Menüführung auch auf Französisch und Italienisch bereitgestellt. Weiter erfolgt ein Upgrade des IDS-Exporters auf die von buildingSMART International verabschiedete Version 1.0. CRB steht zudem im Austausch mit verschiedenen Fachgruppen unterschiedlicher Gewerke, um standardisierte Profile auszuarbeiten und bereitzustellen.
Fazit
Der BIM-Profil-Server ermöglicht es Anwenderinnen und Anwendern ohne tiefgehende Kenntnisse der IFC-Datenmodellierung, fachliche Anforderungen präzise als Profil zu beschreiben. Ein Profil im BIM-Profil-Server definiert die Datenstruktur, die zwischen verschiedenen Rollen und Aktivitäten zu bestimmten Zeitpunkten ausgetauscht wird. Die Applikation führt die Anwenderinnen und Anwender dabei gut an, sodass bereitgestellte IFC-Konzepte und -Definitionen einheitlich angewendet werden. Elementdefinitionen sind wiederverwendbar, was ihre Nutzung in weiteren Aktivitäten und Projekten erleichtert – ein bedeutender Meilenstein, um der in der Praxis vorherrschenden Vielzahl individueller Psets Einhalt zu gebieten und die Qualität des Datenaustauschs zu verbessern.
