Vom CDE zum CBE

Ein „Common Building Environment“ für digitale Anwendungsfälle auf der Basis von ISO 19650

Auch wenn die Definition des Begriffs „Common Data Environment“ (CDE) eine große Unschärfe aufweist und daher in der BIM-Szene unterschiedlich interpretiert wird, so ist seine Bedeutung als verbindendes Element in der kollaborativen BIM Projektabwicklung heute doch unbestritten. Für die erfolgreiche Umsetzung von digitalen Anwendungsfällen im Lebenszyklus eines Bauwerks reicht ein CDE allein allerdings nicht aus. Dazu braucht es aus unserer Sicht zwingend ein zweites, ergänzendes Konzept: Jenes des „Common Building Environment“ CBE. Warum das so ist, aus welchen Elementen es besteht und wie eine konkrete Anwendung aussieht, darauf geht der folgende Artikel näher ein.

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Das CDE: Herausforderungen im Kontext der ISO 19650

Ein CDE stellt ein zentrales Element bei der Anwendung der neuen Norm ISO 19650 dar, welche das Informationsmanagement über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks unter Verwendung der BIM-Methode regelt. Die zahlreichen, auf dem Markt verfügbaren Systeme erleichtern insbesondere das Bereitstellen und den Zugriff auf aktuelle Projektdaten. Sie fördern damit die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen den Projektbeteiligten und erfüllen so ein großes Wertversprechen der BIM-Methode. So bildet ein CDE beispielsweise die Grundlage für die BIM-Koordination, bei der die Fachmodelle im Digitalen Zwilling hinsichtlich Baubarkeit und Einhaltung der Bauvorschriften überprüft werden. Dieser Anwendungsfall zeigt auf, wie das „System CDE“ die Architekten, Ingenieure und Fachplaner mit den Projektdaten verbindet und damit den Prozess der BIM-Koordination digital unterstützt. Das Beispiel zeigt aber auch, dass in dem Fall die Probleme erst gelöst werden, wenn die Modelle im Rahmen der Koordination geprüft werden und dadurch ein großer zeitlicher Versatz zwischen der Erstellung und Prüfung des Modells entsteht. Es stellt sich also die Frage, ob es nicht besser wäre, wenn die Fehler bereits bei der Erstellung der Fachmodelle beseitigt würden, statt bis zur nächsten Koordinationssitzung zu warten.

Dieser Ansatz hat aus unserer Sicht einige entscheidende Vorteile. Indem der Fachplaner die Fehler direkt an der Quelle behebt, sprich bei der Erstellung des Fachmodells in seinem BIM-Autorensystem, werden diese nicht in die Koordinationssitzung „verschleppt“. Dadurch erkennt der BIM-Koordinator dann auch weniger Mängel und der Aufwand für das Besprechen, Festhalten Dieser Ansatz hat aus unserer Sicht einige und Bereinigen der da- entscheidende Vorteile. Indem der Fachplamit verbundenen, uner- ner die Fehler direkt an der Quelle behebt, ledigten Punkte redu- sprich bei der Erstellung des Fachmodells ziert sich dadurch. Die in seinem BIM-Autorensystem, werden BIM-Koordination ist diese nicht in die Koordinationssitzung sowohl technisch als „verschleppt“. auch organisatorisch eine anspruchsvolle Aufgabe. Ein frühzeitiges Beheben der Fehler im Modell reduziert die Anzahl der Iterationen bei der Konfliktbereinigung und entlastet damit den Prozess. Dies spart Zeit und Kosten und führt nebst der damit verbundenen Effizienzsteigerung letztendlich auch zu einer höheren Qualität im Planungsprozess.

Allerdings gilt es hier noch zwischen der geometrischen Datenprüfung, bei der etwa Kollisionen von Elementen unterschiedlicher Gewerken festgestellt werden, und alphanumerischen Prüfung zu unterscheiden. Bei letzterer überprüft der BIM-Koordinator z. B., ob die angeforderten Informationen in den Modellen korrekt abgebildet sind. Ob also die Wände etwa die physikalischen Kennwerte für Energiesimulation aufweisen oder ob Räume und Anlagen gemäß den Vorgaben des Betreibers gekennzeichnet sind. Diese Informationen lassen sich sehr wohl bereits bei der Erstellung der Modelle überprüfen und es spricht vieles dafür, den Planer hier mit technischen Hilfsmitteln zu unterstützen, so dass die Modelle bereits bei der Datenabgabe im CDE eine hohe Qualität aufweisen.

Bild 1. Gliederung der BIM Content Cloud innerhalb des Common Building Environments von BUILDing360

Das CBE: Umsetzung von Informationsstandards bei der Modellierung

Was lernen wir daraus? Damit sowohl die Projektinformationsanforderungen als auch jene des Bestellers korrekt in den Modellen abgebildet werden, benötigt der Fachplaner

Unterstützung durch geeignete Werkzeuge. Herkömmliche CAD-Programme sind Damit sowohl die Projektinformationsanfor- diesbezüglich oft unzuderungen als auch jene des Bestellers kor- reichend ausgestattet, rekt in den Modellen abgebildet werden, so dass hier auf Erweibenötigt der Fachplaner Unterstützung terungen zurückgegrifdurch geeignete Werkzeuge. Herkömmliche fen werden muss. CAD-Programme sind diesbezüglich oft un- Bei der Building zureichend ausgestattet, so dass hier auf Er- Information Technoweiterungen zurückgegriffen werden muss. logy AG (BIT) hat sich daher die Erkenntnis durchgesetzt, dass die

BIM-Autorensoftware allein nicht ausreicht, um diesen

Herausforderungen gerecht zu werden. Mit dem Common

Building Environment CBE haben wir daher ein Framework entwickelt, welches die CAD-Software mit den folgenden Schlüsselkomponenten für eine erfolgreiche BIM-

Projektabwicklung erweitert: 1. Eine frei zugängliche BIM Content Cloud bestehend aus generischen Bauteilkatalogen für Architektur und Gebäudetechnik sowie ausgewählte Herstellerdaten. Die Inhalte dieser Kataloge basieren auf einem Informationsmodell, welches nach „Best Practice“-Grundsätzen definiert und kontinuierlich an die wachsenden Bedürfnisse der BIM-Anwendungspraxis angepasst wird. 2. Eine unternehmensspezifische BIM Content Cloud für Planer, Unternehmer und Betreiber mit der Möglichkeit, projekt- und unternehmensspezifische Informationsanforderungen nach ISO 19650 abzubilden. Diese bildet eine wichtige Voraussetzung um aus dem Informationsmodell für die Bereitstellungsphase (Project Information Model) ein Informationsmodell für die Betriebsphase (Asset Information Model) abzuleiten. Ausgewählte BIM-Content-Manager haben die Möglichkeit,

neue Bauteile hochzuladen und die Inhalte in der Bauteildatenbank zu bearbeiten. 3. Ein Add-on für die BIM-Autorensoftware für den einfachen und schnellen Zugriff auf Bauteile und Informationsstandards in der Content Cloud direkt aus der CAD-

Anwendung. Dieser Programmzusatz kann mit kundenspezifischen Anforderungen erweitert werden, um die

Workflows des Unternehmens noch besser abzubilden. 4. Einen WebCatalogBrowser für das Durchsuchen der

Bauteilkataloge für nicht CAD-Anwender im Web Browser. 5. Eine Management-Console. Damit haben Administratoren Zugriff auf Dashboards zur Nutzung der Bauteile in den Projekten sowie fortgeschrittene Funktionen zur

Verwaltung der Bauteile in der Datenbank. 6. Eine RESTful API für Anwendungsentwickler, mit der der BIM-Content in Drittapplikationen bereitgestellt und verarbeitet werden kann.

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Das CBE von BUILDing360: Ein Werkzeugkasten für digitales Bauen

Mit BUILDing360 hat BIT eine Plattform geschaffen, mit der sich ein Common Building Environment mit diesen Schlüsseleigenschaften realisieren lässt (s. Bild 1).

Die Bauteildefinitionen für die unterschiedlichen Gewerke eines Gebäudes werden dabei in einer Datenbank verwaltet und gepflegt. Diese Datenbank befindet sich im Amazon-Rechenzentrum in Frankfurt und kann über entsprechende Benutzerschnittstellen (Web Browser, CAD) angesprochen werden. Die Bauteilkataloge sind versioniert und können so kontinuierlich an die wachsenden Bedürfnisse der BIM-Anwendungspraxis angepasst werden. Änderungen an den Bauteilen stehen sofort allen Nutzern zur Verfügung ohne vorgängigen Download. Damit wird verhindert, dass die Nutzer mit veralteten Bauteildefinitionen arbeiten. Durch die Versionskontrolle können die Modelle bei Bedarf auf den neusten Informationsstandard angehoben werden (s. Bild 2).

Bild 2. Vom standardisierten Bauteil in der Cloud zur Abgabe des IFC-Modells: Das CBE von BUILDing360 aus Sicht des Planers

Bild 3. Informationsmanagement nach ISO 19650 auf Basis des Common Building Environments von BUILDing360 (Abb.: building IT)

Das Common Building Environment von BUILDing360 schafft damit die Voraussetzung für ein Informationsmanagement über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks, wie es in der ISO 19650 vorgesehen ist – einer Norm, die mittlerweile auch auf europäischer und nationaler Stufe verbindlich ist (s. Bild 3).

Durch die zentrale Verwaltung der Bauteile bietet sich insbesondere Unternehmen mit einer dezentralen Organisationsstruktur die einmalige Chance, Fachmodellstandards standortübergreifend zu entwickeln und diese in den Projekten durchzusetzen. Der Aufwand für die Qualitätskontrollen kann dadurch erheblich reduziert werden, was sich positiv auf den Projekterfolg auswirkt.

Ein großer Vorteil des WebCatalogBrowsers besteht ferner darin, dass auch nicht technische Projektbeteiligte Zugang zu BIM-Informationen erhalten. Damit wird im Unternehmen zusätzlich das gemeinsame Verständnis für Bauteile und deren Bedeutung im BIM-Prozess gefördert.

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Wissensbasierter Planungsservice für die Gebäudetechnik: Eine Anwendung des Common Building Environment von BUILDing360

In einem durch Innosuisse – der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung – mitfinanzierten Projekt hat BIT in Zusammenarbeit mit Partnern aus Forschung und Entwicklung ein System entwickelt, welches die technischen Anlagen, Installationen und Geräte im Gebäude automatisch im Modell platziert, dimensioniert, berechnet und auslegt. Nach den vom Ingenieur vorgegebenen Optimierungszielen ist das System in der Lage, aus den Bauteildaten des CBE, einem digitalisierten Regelwerk aus dem Ingenieurwesen sowie Algorithmen für die Platzierung und Orientierung von Apparaten optimale Varianten für die Auslegung zu berechnen und daraus ein BIM-Modell zu erstellen. Dabei nutzt das System die RESTful API von BUILDing360, so dass für den Modellentwurf kein manueller Eingriff mehr notwendig ist.

Die Anwendung verdeutlich die Vorteile einer Cloudbasierten Arbeitsweise, bei der sowohl Mensch wie Maschine standortunabhängig auf Bauteilinformationen zugreifen können. Durch den zentral verwalteten Informationsstandard entstehen Modelle aus Räumen, Anlagen und Bauteilen, die vorgegebenen Regeln entsprechen – eine wichtige Voraussetzung für die Weiterverarbeitung in digitalen Anwendungsfällen im Bauprojekt.

Durch die zentrale Verwaltung der Bauteile bietet sich insbesondere Unternehmen mit einer dezentralen Organisationsstruktur die einmalige Chance, Fachmodellstandards standortübergreifend zu entwickeln und diese in den Projekten durchzusetzen.

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Fazit: Ein CBE als Voraussetzung für die Projektabwicklung nach ISO 196950

Im vorliegenden Artikel haben wir aufgezeigt, dass für die Nutzung von Modellen in digitalen Anwendungsfällen ein CDE allein nicht ausreicht. Insbesondere zur Sicherstellung der Qualität im Bereich des Informationsgehaltes eines Modells sind die Planer auf zusätzliche Hilfsmittel angewiesen. Und mit der zunehmenden Verbreitung von Projekten, die nach der neuen BIM-Norm ISO 19650 abgewickelt werden, erhalten alphanumerisch korrekte Modelle als Grundlage für digitale Anwendungsfälle einen immer höheren Stellenwert.

Das hier vorgestellte Konzept des „Common Building Environment“ mit der Plattform BUILDing360 als konkrete Umsetzung adressiert ebendiese Herausforderungen. Aus unserer Sicht ist ein CBE für digitale Anwendungsfälle im Kontext der ISO 10650 eine unabdingbare Voraussetzung. Es ermöglicht ein Informationsmanagement, welches die Bedürfnisse über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks abdeckt.

Das Cloud-basierte Common Building Environment CBE von BUILDing360 fördert damit die Standardisierung sowohl im Unternehmen als auch in den Projekten – eine wichtige Voraussetzung für den Projekterfolg und die Demokratisierung der BIM-Methode in der Bauwirtschaft.

www.building-it.com

Matthias Liechti, building-IT