BIM Workflow – Datenaustausch und Schnittstellen

Hier könnt ihr euch die komplette Folge anhören: #007 BIM Workflow – Datenaustausch und Schnittstellen

Um BIM ging es im Podcast bereits einige Male. Es bietet den Anwendern eindeutige Vorteile und erleichtert ihnen die Arbeit. Das Problem dabei ist, dass es in der Praxis noch nicht ganz so funktioniert wie in der Theorie.

Die größten Hürden dabei sind die unterschiedlichen Architekturprogramme und Statikprogramme. Für TGA gibt es wiederum ein anderes Programm. In jedes dieser Programme muss man das Modell bei der Planung erneut einlesen können. Die verschiedenen Softwaretypen sorgen jedoch manchmal für Schwierigkeiten beim Datenaustausch über Schnittstellen.

Wie sieht ein effektiver Datenaustausch aus?

Besonders wichtig für Datenaustauschszenarien sind zwei Punkte: Offenheit und Durchgängigkeit. Es gibt verschiedene Methoden oder Ansätze, mit denen man in der BIM-basierten Planung arbeiten kann: Little BIM, BIG BIM, Open BIM und Closed BIM.

Little BIM

Bei Little BIM ist vorgesehen, dass in einem Planungsbüro nur eine einzige Softwarelösung benutzt wird. Man spricht hier auch von einer Insellösung. Mit Hilfe eines Softwareprogramms wird ein digitales Gebäudemodell erstellt, von dem alle Pläne und Daten abgeleitet werden. Danach schickt man es an die anderen Beteiligten weiter. Der Nachteil dabei ist, dass dieses Modell nicht weiterhin genutzt werden kann und andere Planer mit abgeleiteten Plänen weiterarbeiten müssen. Auch ist kein Austausch mit anderen Programmen möglich. Little BIM liefert somit nicht den besten Ansatz zur Kommunikation. Wenn ein Architekt zum Beispiel sein Gebäude mit einem Programm modelliert, kann er für sich selbst eine Kostenanalyse oder Massenermittlung durchführen. Für den Statiker ist es jedoch nicht möglich, auf diese Daten zuzugreifen, da er andere Programme verwendet. Daher muss der Architekt extra für den Statiker Pläne generieren lassen, mit denen dieser dann seine eigenen Fachmodelle erarbeitet.

BIG BIM

BIG BIM ist ein durchgängiges Austauschszenario. Hier liegt der Fokus auf der Kommunikation und Kollaboration zwischen den Fachwerksplanern, deren Zugang über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes durch digitale Gebäudemodelle sichergestellt wird. Es wird ein fachübergreifendes Arbeiten ermöglicht und unterschiedliche Software-Werkzeuge kommen zum Einsatz. Die Fachplaner können ihre benötigten Daten selber aus dem Modell des Architekten ziehen. Anders als bei Little BIM findet damit die Kommunikation nicht mehr nur über 2D-Pläne statt. Zudem bleibt die Intelligenz der Daten erhalten und kann für den Fachplaner weiter verwendet werden.

Teamwork steht bei BIM an vorderster Stelle

Closed BIM

Bei Closed BIM arbeiten alle Planer mit der gleichen Softwarelösung an einem Bauprojekt, um einen möglichst fehlerfreien Austausch der Daten zu ermöglichen. Es gibt durch die identischen Dateiformate keine Informationsverluste.

Dies ist eine gute Option für eingespielte Partner und Teams, die an einer gemeinsamen theoretischen Grundlage arbeiten. Ein Nachteil ist allerdings, dass nicht jeder Fachplaner über dieses Programm verfügt. Dadurch kommt es zu einer eingeschränkten Flexibilität bei den externen Fachdisziplinen, weil dort keine kompatiblen Lösungen verfügbar sind. Jedes Planungsbüro verfolgt seinen eigenen Weg und hat eigene Kriterien bei der Verwendung verschiedener Programme. Daher können in Folge der einheitlichen Planungssoftware keine gewerbsspezifischen Modellanforderungen abgebildet werden.

Mit Closed BIM lassen sich auch direkte Schnittstellen verbinden. Das bedeutet, dass zwei Softwarelösungen direkt gekoppelt werden. Informationen werden über notwendige APIs (Application Programming Interfaces) weitergegeben – Schnittstellen, die das Softwaresystem bereitstellt, um die Daten in einem anderen Programm einzubinden. Dabei werden die Daten von Programm A gelesen und dann sofort in Programm B als natives Objekt eingelesen. Danach wird dort das Modell erzeugt.

Die Vorteile einer direkten Schnittstelle sind, dass die Daten nicht verlorengehen, da alle Konvertierungsschritte entfallen und nur der Umwandlungsprozess von A nach B notwendig ist. Fehlende Definitionsstrukturen spielen ebenfalls keine Rolle.

Nachteilig ist, dass direkte Schnittstellen anwenderabhängig sind. Man benötigt das entsprechende Programm und muss dort die APIs individuell programmieren. Die Anbieter können nicht beliebig gewechselt werden. Einige Planungsbüros haben jedoch eigene Prozesse für die zusammengeschnittenen Programmschnittstellen. Voraussetzung dafür ist, dass die Programmpaare die APIs zur Verfügung haben und eine Programmdokumentation vorhanden ist. Das ist eine angepasste Schnittstelle: Der Aufwand bei der Erstellung ist überschaubar, aber der Planungsprozess hat einen wesentlich höheren Automatisierungsgrad. Damit entsteht ein enormes Potenzial, Zeit und Kosten einzusparen und Fehler zu vermeiden. Die Konstruktion ist dabei abhängig von den Parametern in der Entwurfsphase.

Open BIM

Wie der Name schon verrät, liegt der Fokus bei dieser BIM-Variante auf Offenheit. Hier werden neutrale und herstellerunabhängige Austauschformate verwendet, die offen und transparent in die Programme verschiedener Softwareunternehmen eingebunden werden können. Dies fördert den zukunftsorientierten Gedanken der interdisziplinären Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten in einem BIM-Prozess. So können die Gebäudemodelldaten über alle Gewerke hinaus ausgetauscht werden, unabhängig von der jeweils verwendeten Software.

Dieser Prozess funktioniert in der Praxis leider noch nicht einwandfrei und ist häufig fehlerbelastet. Es ist weitere Forschung notwendig. Außerdem benötigt man gemeinsame Richtlinien und Absprachen dazu, wie diese Austauschszenarien letztendlich funktionieren sollen, sowie entsprechende Übergaberoutinen der jeweiligen Fachplaner.

IFC

Ein weiterer wesentlicher Aspekt in Bezug auf den offenen Datenaustausch ist die IFC-Schnittstelle. IFC ist eine herstellerunabhängige und offene Datenstruktur, die durch die Organisation buildingSMART definiert wird. Sie kann unter anderem für Kollisionsprüfungen verwendet werden, sowie für Massenermittlungen oder Kostenschätzungen. Ein großer Vorteil der IFC-Datei ist, dass damit der Datenaustausch zwischen allen Softwares möglich wird. In der Praxis ist die Qualität allerdings immer von den jeweiligen Softwareherstellern abhängig. Die Software verfügt über einen Konverter, der es erlaubt, Dateien zu lesen oder zu schreiben. Das Ergebnis wird in die nativen Daten des jeweiligen Programms übersetzt. IFC ist eine textbasierte Datei, welche die jeweiligen Informationen enthält, die vom Programm gelesen werden können. Dazu müssen diese aber so übersetzt werden, dass man das relevante Objekt im entsprechenden Programm erstellen lassen kann. Bei IFC gibt es views oder Sichten, wie in einem früheren Podcast erwähnt. Der coordination view beschreibt ein Modell mit dessen physischen Eigenschaften, während es beim structural analysis view idealisiert und vereinfacht dargestellt wird. Nicht jedes Programm kann beide Sichten lesen, schreiben und ausgeben. Daher müssen sich Architekten und Statiker mit diesen views auseinandersetzen und feststellen, welche Programme sie für den IFC-Austausch in Anspruch nehmen können. Dies sorgt für eine aktuell relativ schwierige Umsetzung des durchgängigen Datenaustauschs zwischen CAD und Statiksoftware.

Darum ist es nötig, höher anzusetzen: Welche Philosophien sollen in Zukunft verwendet werden, wenn es um die Implementierung dieser IFC-Schnittstellen geht? Es sollte geklärt werden, wie die Programme aufgestellt sein müssen und wie die Kommunikation zwischen Architekten und Statikern ablaufen soll, damit der Datenaustausch mittels IFC reibungslos funktioniert. Hierbei sind auch die jeweiligen Softwarehersteller gefragt.

Das Umdenken ist ein wichtiger Teil der zukünftigen Entwicklungen

Synchronisation bei Änderungen

Was passiert, wenn man im Statikmodell etwas ändert? Wird es in den anderen Modellen automatisch mitgeändert, oder muss man das extra tun?

Statische Berechnungen werden bereits in den Leistungsphasen 1-3 durchgeführt: Grundlagenermittlung, Vorplanung und Entwurfsplanung. Die Statik ist von Anfang an wichtig für die Optimierung des Tragwerksentwurfs und die Konkretisierung der Profilgrößen. In der Regel werden mehrere Entwürfe betrachtet, man stimmt sich darüber ab und danach kommt es zum architektonischen Entwurf und zur Statik. Ziel ist es, den Bauwerksentwurf in der BIM-Software mit zu integrieren und dann die Berechnungen des Gesamt- oder Teilmodells an die Statiksoftware zu übergeben. In der Statik gibt es mögliche Änderungen, z. B. das Aussteifungskonzept oder andere Querschnitte. Die Programme können digital miteinander kommunizieren und auf diese Art werden die Änderungen durchgeführt.

Zum Beispiel könnte man in RFEM Profiländerungen vornehmen, weil andere Querschnitte gebraucht werden, damit das Ganze tragfähig bleibt. Danach fügt man im Entwurfsmodell noch andere Bauteile hinzu oder ergänzt sie. Beim Aktualisieren werden diese Änderungen über eine direkte Schnittstelle bei Revit oder Tekla übernommen.

BIM erfordert eine fach- und leistungsphasenübergreifende Koordination. Daher ist es sinnvoll, BIM-Modelle mit statischen Informationen zu füttern, z. B. mit Ergebnissen wie Verformungen oder Schnittgrößen, die zur frühzeitigen Beurteilung der Machbarkeit, Umsetzbarkeit und Vollständigkeit, oder aber zur weiteren Verarbeitung von Ergebnissen in anderen Unternehmen sinnvoll wären.

Statiker können dem BIM-Modell auch statische Positionspläne hinzufügen. Im Plan eines Architekten sind verschiedene Positionen durch Nummern gekennzeichnet, oft mit einem Buchstaben davor. Hier wird ein Bauteil markiert, dass sich auch in der statischen Berechnung wiederfindet, weil ein statischer Nachweis dafür durchgeführt wurde.

Im Stahlbetonbau kann man zusätzlich gewisse Bewehrungsergebnisse ins jeweilige Revit- oder das andere entsprechende Programm mit dem kompletten Gebäudemodell überführen; vom Statikprogramm ins globale Softwareprogramm. Danach lässt sich im CAD-Programm automatisch die Bewehrung zeichnen und später für die Verwendung auf der Baustelle plotten bzw. herausgeben.

Auch in den weiteren Folgen des Podcasts wird es um BIM, die damit verbundenen Chancen und Schwierigkeiten gehen. Hört und lest rein, um mehr über diese zukunftsweisende Entwicklung zu erfahren!