Dr.-Ing. Sebastian Fuchs TragWerk ConsultIngenieure S.Fuchs GbR
BIM-Anforderungen von Ingenieuren
Arbeitskreis BIM, Ingenieurkammer Sachsen
TragWerk ConsultIngenieure S.Fuchs GbR
Firmenporträt TragWerk
Partner
Mitarbeiter
Dr.-Ing.Sebastian Fuchs
Dr.-Ing.Frank Purtak
Dipl.-Ing.Wolfgang Döking
Standorte
Dresden
Stuttgart
IT-Beratung
Fachlich:Bauinformatik, BIM, Multimodelle
Methodisch:Software-Factories,MDSD
Technologisch:Java, Eclipse RCP
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Ingenieurkammer Sachsen
• Berufsständische Vereinigung von Ingenieuren• Regelung der Berufsordnung und des Standesrechts
• Förderung der Zusammenarbeit verschiedener Ingenieurdisziplinen• Mitwirkung an Gesetzen und Verordnungen, die das Berufsfeld von Ingenieuren betreffen
• > 3000 Mitglieder• vertritt ~ 10.000 Mitarbeiter in Ingenieurbüros• ~ 450 Mio. € Umsatz p.a. der Ingenieurbüros• ~ 5,6 Mrd. € Bauvolumen p.a.
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Building Information Modeling
BIM ist die ganzheitliche Arbeitsweise mit allen Datendes gesamten Baulebenszyklus in digitaler Form.
Scherer, Schapke (Hrsg.)Informationssysteme im Bauwesen
Bd. 1, 2, Springer, 2015
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BIM auf Industrieniveau – ein evolutionärer Prozess
(c) http://www.cosmiq.de
2. Weichen stellen
1. Ziele festlegen
3. Nicht falsch abbiegen
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BIM im Ingenieurbüro
• Teil der unternehmensinternen Optimierung
• 3D-Planung seit ca. 15 Jahren Stand der Technik• Überwiegend hohe IT-Affinität der Ingenieure• IT-Infrastruktur i.d.R. bereits vorhanden
• Zur Zeit umfangreiches BIM-Marketing• (Über-)Hohe Verfügbarkeit / Bewerbung von BIM-Tools• (Über-)Hohes Angebot von Weiterbildungs- und Informationsveranstaltungen
• Offene Frage: Optimierung worauf ?
BIM ja – aber was und wie ?
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Herausforderungen in Planungs-ARGEn
• Bauwerke sind Werke, keine Waren• Iterativer, kreativer Planungsprozess• Mangelfreies Bauwerk vs. fehlerfreie Planung
• Jeweils neuartige Zusammensetzung der ARGE-Partner• Getrennte Verantwortungsbereiche aber fachliche Schnittstellen / Überschneidungen• Dennoch gemeinsame, konsistente Planungsleistung
• Projektindividuelles Informationsmanagement• Kein Definition of Done• Innere juristische und wirtschaftliche Strukturen sind teilweise konträr zum Gesamtziel
• Qualitätswettbewerb vs. Preiskampf• Stufenweise Beauftragung• Auskömmlichkeit der Honorare abhängig von der Partnerschaftlichkeit
Probleme unabhängig von BIM Digitalisierung könnte diese aber verstärken
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Wahrung der Chancengleichheit der KMUim digitalen Wandel
Egger; Hausknecht; Liebich & Przybylo 2014
1. Technologien: Big Open Smart BIM
2. Menschen: BIM-Kompetenz bei allen Beteiligten
3. Richtlinien: Schrittweise Einführung einer VO-BIM
4. Prozesse: Neutraler BIM-Gesamtkoordinator
Dr.-Ing. Sebastian Fuchs TragWerk ConsultIngenieure S.Fuchs GbR
1. TechnologienBig Open Smart BIM
Machine to Machine Communication(c) https://www.optisoft.de/de/software-engineering/m2m.php
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Bauinformationsprozesse in KMU-ARGEn: Big + Open
BigOpenBIM
Alle Disziplinen1 Disziplin
1 Software
Verschiedene Software
Maß der KollaborationKlassifikation erfasst keine DATENQUALITÄT
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System des Informationsaufbaus in BIM [Scherer, 2015]
1. Geometrie (Das ist die Eintrittskarte in BIM)2. Semantik (Bezeichnung, Grundbemusterung, Katalogelemente)
3. Topologie (z.B. räumlich Raumbuch)4. Verhalten (erweiterte Semantik, Bemusterung)5. Interoperabilität (Datenformate Sprachproblem)
6. Verlinkung im Modell (Topologien, Gruppierungen) 7. Verlinkung zwischen Modellen (Kollaboration)
8. Ontologie (mit Fachwissen schlussfolgern)9. System (Vollständigkeit prüfen Qualitätskontrolle)10. Modelltransformation (Synchronisation)
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Ideal - Vollständig formalisierte Daten
Alle Disziplinen1 Disziplin
1 Software
Verschiedene SoftwareBig OpenSmart
BIM
Teilweiseformalisierte Daten
Smart :Vollständigformalisierte Daten
Maß der KollaborationKlassifikation erfasst DATENQUALITÄT
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Modelle vs. Dokumente
• Datenmodelle– Explizite Semantik
(Kleiner Interpretationsspielraum)– Strukturiert automatisiert verarbeitbar
(Algorithmen)– Meta-Modelle formal prüfbar
(Vollständigkeit, Widerspruchsfreiheit, ...)– Datenbanken, XML, Ontologien
• Dokumente– Implizite Semantik
(Großer Interpretationsspielraum)– informal– Nutzung vorrangig durch Personen– inhaltlich nicht mit vertretbarem
Aufwand automatisiert erfassbar– E-Mail, Zeichnungen, Fotos, Video, ...
Ableitung
möglich
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Informationsprozesse Modellmanagement
BIM-Modelle
Ableitung von Plänen aus der BIM-Planung
IT-Ziel für Bauprojekte:Vollständigkeit + Korrektheit
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VisiCalc 1979
Tabellenkalkulationen sind hochflexible Dokumente- aber keine BIM-Modelle !
• Keine formale Bausemantik• Daten, aber keine definierte Information• Konzepte: Zeilen, Spalten, Zellen• Problemloser Datenaustausch nur in
geschlossenen Nutzerkreisen
• Flexibles Rechenwerkzeug• Tabellarische Strukturierung von Daten
möglich• Hoher Nutzerkreis
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IFC vs. BIM
Keine Maschinenbau-Semantik in IFC vorhanden.IfcProxy-Elemente: Untypisierte Elemente, ausschließlich geometrische Repräsentation
Für BIM müssen alle Elemente explizit typisiert werden automatisierte Weiterverarbeitung
(c) Visualisierung von IFC-Objekten mittels Java3D [Theiler, Tauscher, Tulke & Riedel, 2009]
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Freie Properties in Gebäudemodellen
(c) Autodesk Revit
Pset_SpaceCommon• GrossPlannedArea [IfcAreaMeasure]• NetPlannedArea [IfcAreaMeasure]• PubliclyAccessible [IfcBoolean]• . . .
Official IFC Property Sets
Key / Value, ~Freitext, nicht formalisiert Dokumentencharakter
Zur Zeit kaum Unterstützung durch gängige CAD-Software
DIN SPEC 91400(BIM-Klassifizierung nach STLB-Bau)
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Lösungsansätze für Smart BIM
• Keine IfcProperties ohne PropertySet-Definition / formal beschriebene Kataloge
• Aufteilung der Daten auf unterschiedliche Fachmodell-Typen Multimodelle
• Keine IFC-Proxies (ohne verlinkte Semantik)
Big OpenSmart
BIM
Verschiedene SoftwareAlle DisziplinenVollständig formalisiert
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Smart BIM ist eine ‚offizielle‘ Vision
Stufenplan SchweizDigital Planen, Bauen
und Betreiben2017
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2. MenschenBIM-Kompetenz bei allen Beteiligten
Nachbau der Zuse Z3(cc) CC BY-SA 3.0
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Digitalisierung der Industrie vs. BIM im PlanungsbüroAu
ftrag
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MMCRisiko-
simulation
Risiko-management
Fertigteil-planung
MMCAV-FT-
Ausschreibung
MMCAV-FT-
Planung
Ausführungs-varianten
Logistik-simulation
MMCLogistik-
simulation
Baustellen-planung
Montage-untersuchung
Montage-simulation
MMCMontage-simulation
Nachtrags-erstellung
Planungs-änderung
Nachtrags-controlling
MMC NT-Angebot
MMCPlanungs-änderung
Ausschreibungs-controlling
MMC Aus-schreibung
Vertrag
VertragAngebots-bearbeitung
MMC Angebot
MMC Vertrag
Leistungs-controlling
Leistungs-feststellung
MMC Leistungs-meldung
(c) Graphisoft
ProzesseExterne Schnittstellen
Interoperabilität
ProjekteInterne Schnittstellen(BIM)-Software-Tools
Industrie Ingenieurbüro
SchnittstellenAuftraggeberinformationsanforderungen
BIM-ProjektabwicklungsplanBIM-Koordination
IFC, MVD, BCF, MMC, . . .
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Rollen in der Digitalen Transformation
BauinformatikMethodenPrinzipienNormen
Software-entwicklung
Fach-anwender
BIM-Kompetenz
TragWerk ConsultIngenieure S.Fuchs GbR
BIM-Kompetenz statt BIM-Ingenieure1. BIM als permanenten Wandel begreifen2. Vergleichbare, gestufte, standardisierte BIM-Qualifikation3. Mitwirkung bei Normung und Standardisierung
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BIM-Kompetenz1. BIM als permanenten Wandel begreifen2. Vergleichbare, gestufte, standardisierte BIM-Qualifikation VDI Richtlinie 2552, Blatt 83. Mitwirkung bei Normung und Standardisierung
4. Ingenieur als Generalist: Universelle MINT-Hochschulausbildung,Keine Studienrichtung BIM-Ingenieur
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3. RichtlinienSchrittweise Einführung einer VO-BIM
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Theoretische vs. empirische Erkenntnisse
(c) https://www.videociety.de/film10547111-Der-gezähmte-Widerspenstige
Hattest Du schon mal BIM ?
Nein -Aber ich habe viel darüber gelesen !
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(Idealer) Stand der Technik
Worst Case: Aufwendungen für JEDES Bauprojekt NEU notwendig
1. AIA – Auftraggeberinformationsanforderungen2. BAP – BIM-Abwicklungsplan
1. Pre-Tender2. Post-Tender
3. BIM-Pflichtenheft
Information Delivery Management
MVD
IDM
Model View Definition
LOD LOD-Definition
MetaMetadaten-Management
MMTMultimodell-Templates
PSDPropertySet-Definition
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VOB – Optionale Ergänzung des BGB -Werksvertrages um typische Bauprojekt-Besonderheiten
Ziele einer VO-BIM
1. Keine Zeit + Honorar zur Klärung des datentechnischen Planungsablaufes verschwenden2. Schaffung und Wiederverwendung von BIM Best Practices3. Quasi-Standard für BIM-Planungsprozesse4. Juristischer Quasi-Standard5. Anwendbar für den Großteil typischer Bauprojekte
VO-BIM – Optionale Ergänzung des BGB -Werksvertrages um typische BIM-Besonderheiten
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Möglicher Aufbau einer VO-BIM
Inhalt für jedes Bauprojekt gleich
BIM-Pflichtenheft
Information Delivery Management
MVD
IDM
Model View Definition
LOD LOD-Definition
MetaMetadaten-Management
MMTMultimodell-Templates
PSDPropertySet-Definition
Textueller Teil Ausführbare Regelsätze
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Lösungsansätze zur Einführung einer VO-BIM
• Einfach: Nur Aufnahme etablierter und verfügbarer Inhalte, Stand der Technik• Relevant: Mglw. Teilung nach Sparten: Hochbau, Tiefbau, Infrastruktur, ...• Inkrementell: Einfach beginnen und mit BIM-Evolution fortschreiben• Neutral: Keine Festlegung auf Hersteller – nur offene Standards nutzen• Digital Ausführbar: Implementierte Regeln zur neutralen Prüfung der Daten-/Prozessqualität
• Gemeinsam: Gestützt durch die Mehrheit der Baubeteiligten Verbände + Organisationen• Top-Down: Anwendung bestehender Methoden zur IDM-Erzeugung• Bottom-Up: Analyse empirischer Daten zu BIM-Prozessen Repräsentative Pilotprojekte
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4. ProzesseNeutraler BIM-Gesamtkoordinator
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Partnerschaftlich trotz BIM• BIM-propagierte Partnerschaftlichkeit In Planungs-ARGEn bereits ohne BIM gelebt• Treten Risiken im Planungsprozess auf, kann die Partnerschaftlichkeit leiden• Kein BIM-Problem, sondern Projekt-inhärent
• Höhere Erwartungshaltung an Planungszeiten / -kosten / -tiefe• (Noch) keine gemeinsame Vorstellung eines BIM-Informationsprozesses
• Höhere Änderungsfrequenz• Mehr Änderungszyklen• Mehrere Varianten• Aufweichung des Status Freigegeben• Vorverlagerung Verkürzung der Planungsphasen• Wechselnde Softwareprodukte mit unterschiedlichen Bedienungskonzepten• Hybride Projekte Gleichwertigkeit von BIM-Modell und Plan
• Offene Entscheidungen, Umentscheidungen des Bauherrn• Ausschreibung vor Abschluss der Ausführungsplanung
Digitalisierung der Bauwirtschaft kann Partnerschaftlichkeit erschweren
erfolgreicher BIM-Prozess könnte KMUs nicht zugetraut werden
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Lösungsansatz: Neutraler BIM-Gesamtkoordinator
• Aufrechterhaltung der Partnerschaftlichkeit
• Sorgt für Einhaltung des BIM-Execution-Plans (bspw. nach VO-BIM)• Keine fachlichen Entscheidungen, nur Prozessmanagement
IT-Analogie: Scrum-Master• Oftmals firmenextern• Fokus auf Teambildung• Schlichter und Lösungsherbeiführer• Agil, inkrementell, Add Value to Product
Keine geschlossene Organisationsstrukturin Planungs-ARGEn
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Wahrung der Chancengleichheit der KMUim digitalen Wandel
Egger; Hausknecht; Liebich & Przybylo 2014
1. Technologien: Big Open Smart BIM
2. Menschen: BIM-Kompetenz bei allen Beteiligten
3. Richtlinien: Schrittweise Einführung einer VO-BIM
4. Prozesse: Neutraler BIM-Gesamtkoordinator