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2. Innovationstag Handwerk NRW Modernes Bauen durch eWork Dr.-Ing. Gerald Faschingbauer & Prof. Dr.-Ing. R. J. Scherer Fakultät Bauingenieurwesen Institut.

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1 2. Innovationstag Handwerk NRW Modernes Bauen durch eWork Dr.-Ing. Gerald Faschingbauer & Prof. Dr.-Ing. R. J. Scherer Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Bauinformatik, Prof. Dr.-Ing. R. J. Scherer Münster,

2 Leitung: Prof. Dr.-Ing. R. J. Scherer Seit Mitarbeiter und Promovenden Rechenzentrum: 9 wiss. Mitarbeiter und stud. Hilfskräfte Studiengang Bauingenieurwesen, Grundlagen und Vertiefungen im Bereich Bauinformatik Frühere Forschungsprojekte: EU: ToCEE, ISTforCE, e-Sharing, inteliGrid … National: iCSS, ArKoS, DFG-SPP1103 … Normung (BuildingSMART): Mitarbeit IFC, IAI ST-4 (structural analysis ext.) Aktuelle Forschungsprojekte: EU: Trans-IND, SARA, HESMOS National: Mefisto (BMBF Leitprojekt), GeoTechControl Institut für Bauinformatik Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 2

3 Inhalt Modellbasierte Arbeitsweise – Motivation und Problemstellung Kommunikation Kooperatives Arbeiten Standardisiertes Projektdatenmodell Modellbasierte Arbeitsweise mit Bauwerksinformationsmodellen BIM Definition BIM Nutzen BIM-basierte Kooperation BIM und mobile Anwendungen eWorkBau – eLearning für mobiles modellbasiertes Arbeiten für Handwerker Ein eLearning-Projekt auf Initiative der Handwerkskammern Erster Lehrprototyp eines BIM-Filterwerkzeuges Weitere BIM-Projekte des Instituts für Bauinformatik Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 3

4 Modellbasierte Arbeitsweise Motivation und Problemstellung

5 Kommunikationsknoten in Bauprojekten Kommunikation zwischen Architekt und Fachplanern Kommunikation zwischen Fachplanern untereinander Kommunikation zwischen dem Architekten als Planer und Stellvertreter des Bauherrn und Handwerkern Weitergabe der Planungsdaten vom Architekten an den Handwerker  Mehrmalig in zeitlich ausgedehntem Kommunikationsprozess  Mit vielen Rückfragen des Handwerkers an den Architekten  Dialog  Modellbasierte Arbeitsweise erleichtert den Kommunikationsprozess Kommunikation auf der Baustelle Kommunikation mit Architekten Gewerkeübergreifende Kommunikation der Handwerker untereinander Kommunikation des Subunternehmers über seinen Auftraggeber mit dem Architekten Kommunikation überwiegend von/auf der Baustelle  mobiles Arbeiten Firmeninterne Kommunikation zwischen Baustelle und Handwerksfirmenbüro Übertragung von Informationen zwischen mobiler Anwendung und Handwerkerserver Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 5

6 H2H Kommunikation Tragwerksplaner Architekt Stütze 1)Sprache - direkt - Telefon 2)Schrift - Brief - Fax - mit Anhängen - Zeichnungen - Skizzen - Berichte Kommunikationsmedien Tragwerks- modell Architektur- modell eine gemeinsame Sprache Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 6 Problematik: Planer besitzen unterschiedliche Abbilder von der Wirklichkeit.

7 DatenOutput Grafische Repräsentation Alphanumerische Repräsentation Multimediale Repräsentation Grafisch-interaktive Werkzeuge Intelligente Werkzeuge H2M Kommunikation Kurven, Diagramme, Isolinien, Tabellen, Berichte DatenInput Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 7 Stütze

8 M2M Kommunikation Problem: Modelle / Datenstrukturen sind nicht harmonisiert, d. h. unabhängig voneinander entwickelt TragwerksplanerArchitekt Interoperable Semantik = eine gemeinsame Sprache TragwerksmodellArchitekturmodell Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 8 Stütze

9 Probleme der Kooperation im Bauwesen Architekt Trag- werks- planer HLK Ingenieur Regel- techniker Bau- leiter Facility Manager Bauherr Bau- ingenieur Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 9 „In der Planung wird jedes tragende Bauteil mindestens sechsmal neu in eine Datenverarbeitung eingegeben.“ (Prof. Junge (2000), TU München)

10 Kooperation im Bauwesen Architektur Gebäudeentwurf z.B. Nemetschek Allplan Ausgangspunkt: Architekturentwurf, erstellt mit CAD-Programm Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 10

11 Kooperation im Bauwesen Architektur Gebäudeentwurf Kostenberechnung Mengenermittlung z.B. ARRIBA z.B. Nemetschek Allplan Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 11

12 Kooperation im Bauwesen Architektur Gebäudeentwurf Kostenberechnung Mengenermittlung z.B. ARRIBA z.B. Nemetschek Allplan Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Statik Tragwerksplanung z.B. Sofistik Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 12

13 Kooperation im Bauwesen Architektur Gebäudeentwurf Kostenberechnung Mengenermittlung z.B. ARRIBA z.B. Nemetschek Allplan Übergabe der Planungsinformationen an Fachplaner Statik Tragwerksplanung z.B. Sofistik TGA HKLS-Planung z.B. DDS-CAD Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 13

14 Kooperation im Bauwesen Architektur Gebäudeentwurf Kostenberechnung Mengenermittlung z.B. ARRIBA z.B. Nemetschek Allplan Zusammenführen der Änderungen aus der Fachplanung  neuer Planungsstand Statik Tragwerksplanung z.B. Sofistik TGA HKLS-Planung z.B. DDS-CAD Architektur Gebäudeentwurf Heizungsinstallation etc. Tragwerksstruktur Bauteilabmessungen etc. Kostenziele Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 14

15 Probleme der Kooperation im Bauwesen - Heterogene Planungsumgebung - viele proprietäre, inkompatible Datenmodelle  Datenaustausch oft papierbasiert oder 2D (dwg, dxf, Excel, Word) - unterschiedlicher Informationsbedarf der Planungsbeteiligten - Fehler durch unterschiedliche Terminologien und Medienbrüche bei eingesetzten IT-Lösungen - Planungsfehler durch überholte Planungstechniken - immer kürzere Planungsphasen und verkürzte Bauzeiten  Viel Papier  Wenig verwendbare Daten  Keine „intelligenten“ Daten Architekt Trag- werks- planer HLK Ingenieur Regel- techniker Bau- leiter Facility Manager Bauherr Bau- ingenieur Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 15 „In der Planung wird jedes tragende Bauteil mindestens sechsmal neu in eine Datenverarbeitung eingegeben.“ (Prof. Junge (2000), TU München

16 Probleme der Modellkonsistenz Lange Transaktionen - relativ lange Offline-Bearbeitung der Planungsdaten - Parallele Bearbeitung durch mehrere Beteiligte (Datensperren nicht möglich) - Komplexe, hochgradig voneinander abhängige Daten Nutzung unterschiedlicher Fachmodelle (Sichten) - Datenverluste durch unvollständige Datentransformationen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 16

17 Anforderungen an Kooperatives Arbeiten ‐ Datenbestände sind zentral und konsistent ‐ Datenaustausch erfolgt ohne Verlust von Informationen ‐ Gemeinsame Plattformen und kompatiblen Schnittstellen ‐ Daten bleiben stets originär und konsistent ‐ Daten stehen im Mittelpunkt (Online ‐ Zugriff)  Virtuelles 3 ‐ dimensionales Gebäudemodell als (gemeinsame) Grundlage der Planung ‐ Akkumulation von Informationen >> keine redundanten Arbeiten >> keine Informationsverluste Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 17

18 Vision der IAI: Gemeinsamens Projekt-Datenmodell Werkzeug zu Werkzeug Kommunikation mit individuellen Sprachen Kommunikation der Werkzeuge mit einer gemeinsamen Datenbank mit einer standardisierten Sprache Großes Problem: Wer pflegt die Daten?ChiefInformationOfficer pflegt die Daten Filtern Architekt Trag- werks- Planer HLK Ingenieur Regel- techniker Bau- leiter Facility Manager Bauherr Bau- ingenieur Gemeinsames Projektmodell * IFC * Architekt Trag- werks- planer HLK Ingenieur Regel- techniker Bau- leiter Facility Manager Bauherr Bau- ingenieur Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 18

19 mit dem Ziel, ein Projektmodell für den reibungslosen Datenaustausch von „Bedeutungsinhalten“ zwischen den am Bau-Projekt beteiligten Fachplanern (Architekt, Bauingenieur,...) zu erstellen. Entwickelt von der International Alliance for Interoperability (IAI), heute buildingSMART Das dabei verwendete Projektmodell stellt eine objekt-orientierte Datenstruktur dar. Eine objekt-orientierte Datenstruktur definiert die "Bedeutungsinhalte" in sogenannten Klassen, woraus sich der Name Industry Foundation Classes ableitet. Industry Foundation Classes (IFC) Das Datenmodell im Bauwesen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 19

20 In Anlehnung an das menschliche Denken sollen die interessierenden Objekte entspreechend ihrer Eigenschaften in Klassen eingeteilt werden. Die Eigenschaften der Klassen werden durch Attribute und Beziehungen zu anderen Klassen beschrieben. Klassen können über die sogenannte Vererbungs-beziehungen beliebig verfeinert werden. Damit ist es möglich, eine abgegrenzte Begriffswelt oder Fachbereich in einer Klassenstruktur zu beschreiben. Idee: Objektorientierte Modellierung Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 20

21 Modellbasierte Arbeitsweise Bauwerks-Informations-Modellierung (BIM)

22 BIM: Definitionen „Building Information Modeling“ ist der integrierte Prozess des Planens, Bauens und Bewirtschaftens unterstützt durch eine konsistentes und allen zugängliches digitales Bauwerksmodell „Building Information Model“ ist das digitale Bauwerksmodell welches bauteilorientiert alle geometrischen und beschreibenden Informationen integriert. „BIM Software“ ist die parametrische, 3 dimensionale und bauteilorientierte CAD Software und vielfältige Auswertungs-und Simulationstools Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 22

23 23 BIM: Vision und Konzepte Form (Gebäudehülle) Gebäudeelemente Räume Möbel und Ausstattung Beziehungen zwischen Objekten Kosten Dokumente Kataloge Organisations daten Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 23

24 Model-based work Design – ADT / Autodesk Nemetschek Allplan,... ISO IFC Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 24 BIM Softeware(unvollständig)

25 International Alliance for Interoperability (IAI) gemeinnütziges Bündnis 1995 von 12 Firmen gegründet 650 Mitglieder, 20 Branchen, 9 Chapter Industrie Foundation Classes (IFC) Integration unterschiedlicher Fachaspekte in einem Datenmodell „Bau“-Objekte (Wand, Stützen,...) statt Geometrieelementen (Rechteck, Zylinder,...) IFC 2.x (Rohbau 1:100) - logische Gebäudestruktur, Raumplanung, - tragende Bauelemente, Öffnungen in Bauelementen, Details zu Fenstern und Türen, - allgemeine Geometrieelemente, Beziehungen zwischen den Bauelementen, Beziehungen zwischen den Bauelementen und der Gebäudestruktur, freie Attribute und Zusatzinformationen Produktmodellstandard IFC Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 25

26 BIM Nutzen

27 Koordination, Kollisionsprüfung, Planprüfung Technische Entwicklung in der Koordination Mutterpause CAD Layer / „over laying“ Gemeinsames Gebäudemodell / „merging“ Kollisionsprüfung … in interdisziplinärer Zusammenarbeit Energieberechnung über BIM Lichtverteilung, Arbeitsplatzbeleuchtung Städtebaulicher Anschluss: Verknüpfung von BIM und GIS Systeme Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 27

28 Überprüfung von Bauregeln mit BIM Intelligente Assistenten für BIM Kontrolle an Hand des Gebäudemodells Kollisionsprüfung Koordinierung der Fachplaner Genauigkeit bei der Mengenermittlung automatische Bauregelüberprüfung Brandschutz Fluchtwege behindertengerechter Zugang Sanitäranlagen Soll / Ist Vergleiche

29 Koordination mit der Tragwerksplanung Nutzen von BIM für die Tragwerksplanung Für die Architekturplanung Ableitung des statischen Modells schnelle Selbstabschätzung Koordinierung der Fachplaner Vergleich der Modelle für die Tragwerksplanung und Statik IFC ST-4 (Structural Analysis Ext.) Ableitung des statischen Modells schnelle Variantenuntersuchung Änderungsmanagement Prüfstatik Stahlbau, Holzbau Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 29

30 Energetische Analyse von BIM Nutzen des BIM beim Energiepass direkte Übernahme der Raum-und Hüllgeometrie –bis zu 70% Zeitersparnis Entwurfsparameter, wie Raumnutzung, Materialien, Heizungssystem übernehmen Direkte Abschätzung beim Entwurf Optimierung bei Entwurfsänderungen Fachwissen zur Aufbereitung und Interpretation weiterhin essentiell Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 30

31 Produktionsvorbereitung vom digitalen zum realen „Modell“ Maßstab 1:1000 bis … Rapid Prototyping von low cost zu aufgefallenen Lösungen direkte Übernahme aus BIM Baustellenvorbereitung (4D) Maschinenansteuerung … Maßstab 1:1 Rapid Manufacturing Mass Customization Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 31

32 Vision: offene, IT-unterstütze Produkt- und Prozessintegration Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 32

33 BIM-basierte Kooperation

34 Filtern im Kooperationsszenario Problem: Unterschiedliche Informationsanforderungen der Planungsbeteiligten Ziel: Bedarfsgerechte Bereitstellung der Planungsinformationen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 34

35 Objekthierarchie DDS-CAD Viewer Filtern innerhalb von Anwendungen Filtern nach Objektcontainern z.B.: EG-Geschoss DDS-CAD Viewer Filtern nach Klassen z.B. Wände DDS-CAD Viewer Adobe Acrobat 9 Pro Extended Schnittdarstellungen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 35

36 Filtern innerhalb von Anwendungen - Bilanz Nutzen/Vorteile: - Erleichterte Navigation im Gesamtmodell - Fokussierung auf Teilbereiche des Modells - Schnelle Weitergabe von Modellsichten (Acrobat) - Einfache Wiederherstellung des Gesamtmodells Nachteile: - Keine persistente Speicherung der gefilterten Teildatenmengen - Keine Änderungen am Modell möglich - Vorgehensweise unübersichtlich und aufwendig - Keine vordefinierbaren Filter - Definition von Filterregeln (auf Attributebene) nicht möglich Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 36

37 Methoden des Produktdatenmanagements PDM-Methoden für das allgemeine Kooperationsszenario 1)Extraktion der Modellsicht (Filtern) 2)Modell-Transformation 3)Konsistenz-Kontrolle (wissensbasiert) 4)Modell-Vergleich 5)Modell-Reintegration 6)Modell-Zusammenführung Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 37

38 Der Handwerker als Planer Beispiel Zimmerer Grobplanung des Dachstuhls durch den Architekten Detailplanung durch den Zimmerer Vision: Rückgabe des Dach-BIM an Gesamt-BIM Filtern Architekt Trag- werks- Planer HLK Ingenieur Regel- techniker Bau- leiter Facility Manager Bauherr Bau- ingenieur Gemeinsames Projektmodell * IFC * HAND- WERKER Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 38

39 3D-BIM des Architekten Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 39

40 Filtern des Dachstuhls Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 40

41 Detailplanung des Dachstuhls durch den Zimmerer mit Spezialsoftware Quelle: Weto AG Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 41

42 Vision: Rückführung der Holzbaudetails in das globale BIM Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 42 Erfordert Standardisiertes Produktdatenmodell für den Holzbau

43 BIM und mobile Anwendungen

44 Handwerker-Server/Mobile Endanwendung z.B. Bautagebuch Online-Anwendung welche die Organisation der Bauvorhaben und die Leistungserfassung auf der Baustelle unterstützt. Erfasst u.a.: Aufnahme erbrachter Leistungen (Aufmaße zu den einzelnen Leistungen) Informationen zum Wetter (Bewölkung, Niederschlag, Temperatur, Wind) Abruf der Leistungsbeschreibung des Bauvorhabens (GAEB) Zeiterfassung (elektr. Stundenzettel) Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 44

45 Mobiles Bautagebuch WitterungMeldung der erbrachten Leistung Behinderung Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 45 Nächster Schritt: Verknüpfung mit BIM

46 RFID UHF-Portal von Deister electronic GmbH Kompaktes Lesegerät mit einer Reichweite bis zu 5 Metern (TagMaster LR-3 Car Park Security Solution) Smartphone mit iCarte ermöglicht NFC (Near Field Communication) & RFID Lese- /Schreibgerät. Kompakte RFID Lesegeräte und UHF-Portale: Lesegerät mobiles System: Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 46

47 Außerhalb der BaustelleTransportAuf der Baustelle ID Chip Tag Antenne Daten Bauabschnitt (i) Bauabschnitt (i+1) Controlling Steuerung Bericht Träger_id XML CAD IFC UHF Portal Das Systemkonzept eingebetteter RFID Technologie BIM und RFID: RFID-basierte Identifikation von Bauteilen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 47

48 Projekt eWorkBau Webservice basiertes multimediales Lehr-/Lernkonzept für die bauhandwerkliche Aus- und Weiterbildung für die mobile modellbasierte Arbeitsweise

49 eWorkBau Partner Interessengemeinschaft des Heinz-Piest-Instituts an der Leibniz Universität Hannover e.V. (Koordinatorin) AEC3 Deutschland GmbH, München Dachdeckermeister Claus Dittrich GmbH & Co KG, Dresden Handwerkskammer Koblenz Handwerkskammer Münster TU Dresden Institut für Bauinformatik (CIB) TUD Professur Psychologie des Lehrens u. Lernens (PLL) Zentralstelle für die Weiterbildung im Handwerk, Düsseldorf ZWH Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 49

50 eWorkBau Webservice basiertes multimediales Lehr-/Lernkonzept für die bauhandwerkliche Aus- und Weiterbildung für die mobile modellbasierte Arbeitsweise Problemstellung Mobiles modellbasiertes Arbeiten (MMA) auf der Baustelle, insbesondere die Übernahme und Pflege von Informationen eines Bauwerksinformationsmodells (BIM), birgt erhebliches Potential zur Einsparung von Zeit und Kosten. Die Durchführung dieser Arbeitsweise erfordert eine entsprechende Qualifikation.der Handwerker zur Nutzung mobiler Technologien und zur Abfrage und Filterung von Planungsinformationen aus BIM sowie zur Eingabe bauzeitlich entstehender Informationen. Die erforderliche örtliche und zeitliche Flexibilität im Arbeitsalltag des Bauhandwerks erschwert eine regelmäßige Teilnahme an Schulungen. Ziel Flexibilisierung des Lernens hinsichtlich Ort und Zeit durch eine Mischung aus Präsenz- und E- Learning Didaktisches Ziel Entwicklung eines handwerkergerechten blended learning Schulungskonzeptes für die mobile modellbasierte Arbeitsweise Fokus auf Erstellung, Übernahme und Pflege von BIM Operatives Ziel Entwicklung/Ergänzung von Softwarewerkzeugen zur Umsetzung der mobilen modellbasierten Arbeitsweise und zur Unterstützung des individuellen Lehr-/Lernprozesses Aufbau der Lehrinhalte auf authentischen Projekten unterschiedlicher Gewerke (Maurer/Betonbauer, Dackdecker, Elektro/Metall) Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 50

51 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 51

52 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 52

53 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) liefert Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 53

54 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 54

55 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf Detail- informationen erzeugen Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 55

56 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf auftragsspez. Teilmodell Flächenbezogene Mengeninformationen Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 56

57 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf auftragsspez. Teilmodell Flächenbezogene Mengeninformationen Unterstützende Auftrags- /Aufgabeninformationen Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 57

58 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Handwerksunternehmen Architekt/AG 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf auftragsspez. Teilmodell Flächenbezogene Mengeninformationen Unterstützende Auftrags- /Aufgabeninformationen Handwerker A Handwerker B Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 58

59 Szenario: Innenausbau (z.B. Malerarbeiten, Fließen legen) BIM-Server (evtl. PMS) Baustelle Handwerker A Handwerksunternehmen Architekt/AG Handwerker B 1) CAD-Software (z.B. Nemetschek) liefert Handwerker-Server definiert Auftrag Übersicht der Positionen 2) AVA (z.B. iTWO) Anfrage nach Detail- informationen bestimmt Informationsbedarf auftragsspez. Teilmodell Flächenbezogene Mengeninformationen Unterstützende Auftrags- /Aufgabeninformationen Auftragsinformationen: -Ansprechpartner -Aufgaben -Arbeitsorte etc. Arbeitskolonne 2 Arbeitskolonne 1 -Eingabe: Raum-Nr. (RFID) -Rückgabe: raum- u. flächenbezogene Arbeitsinformationen Handwerker C Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 59

60 Modellbasierter Informationsraum des Handwerkers & eLearning-Plattform eWorkBau Webservice basiertes multimediales Lehr-/Lernkonzept für die bauhandwerkliche Aus- und Weiterbildung für die mobile modellbasierte Arbeitsweise Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 60

61 Lehrprototyp eines BIM- Filterwerkzeuges auf IFC-Basis

62 Filterwerkzeug - Ausgabe Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 62

63 Filterwerkzeug – Input/Output Klassenname, Sprungmarke, Attribut (optional) Muss von IFCCOLUMN referenziert werden INPUT OUTPUT Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 63

64 Filterwerkzeug – Input/Output Klassenname, Sprungmarke, Attribut (optional) INPUT OUTPUT Extrusionskörper der Stütze repräsentiert. Extrusionshöhe entspricht Höhe der Stütze Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 64

65 Filterwerkzeug – Input/Output Klassenname, Sprungmarke, Attribut (optional) INPUT OUTPUT Sprungmarke -1 beendet Suche Extrusionsprofil der Stütze repräsentiert Durchmesser der Stütze Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 65

66 Filterwerkzeug – Input/Output Klassenname, Sprungmarke, Attribut (optional) INPUT OUTPUT Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 66

67 Weitere BIM-Projekte am Institut für Bauinformatik

68 MEFISTO Management – Führung – Information – Simulation im Bauwesen Ziel: Integrierte Nutzung von Planungs- und Controlling-Modellen in der Planung, Simulation und Überwachung von Bauprojekten auf allen Führungsebenen von Auftraggeber und Auftragnehmer. Prognose Controlling & Risiko Projekt- planung Bauausführung Simulation Montage- u. Logistik AuftraggeberAuftragnehmer Projektziele Projekt- controlling Planungs- & Controlling-Modelle Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 68

69 Lösungen: Softwarewerkzeuge zur Verknüpfung von Planungs- und Controlling-Modellen in Multi-Modellen sowie Datenstandards für deren Austausch. MEFISTO Management – Führung – Information – Simulation im Bauwesen Gebäudemodell Vorgangs-. modell. Leistungsmodell © iTWO Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 69

70 M 0 : Architektur- modell MM: Rohbaumodell & Baustellenmodell TM 1 : Raummodell TM 3 : Statikmodell TM 4 : gefiltertes Statikmodell TM 2 : Fassade MEFISTO Management – Führung – Information – Simulation im Bauwesen Lösungen: Filter- und Transformationsmethoden für das automatische Erstellen von Teilmodellen (TM) zu deren Verknüpfung in Multi-Modellen (MM). Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 70

71 MEFISTO Management – Führung – Information – Simulation im Bauwesen Lösungen: Methoden und Softwarewerkzeuge für die systematische Detaillierung von Planungsmodellen sowie für die Verdichtung von Controlling-Modellen in Planung, Simulation, Controlling und Risikoprognose. Detaillierung von Planungsmodellen in der Simulation Verdichtung u. Visualisierung von Controlling-Informationen Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 71

72 Problemstellung Bauwerke sind für ca. 40% der Gesamtenergienutzung in Europa verantwortlich. Daher ist das effiziente Energiemanagement, insbesondere bei öffentlichen Bauten, die meist als PPP-Projekte errichtet und gemanagt werden, von besonderer Bedeutung. Es erfordert: Holistische Betrachtung einer Vielzahl von Aspekten während dem vollen Lebenszyklus Kontinuierliche Simulation des Verhaltens mit Anpassung der Prognoseberechnungen und den Messdaten aus Gebäudeautomationssystemen Simulationsbasierte Entscheidungsunterstützung mit gleichzeitiger Betrachtung von Energieeffizient und Investions-, Management- und Reinvestitionskosten Projektziele Das Hauptziel von HESMOS ist die Entwicklung eines integrierten virtuellen Energielabors, das die durchgängige Analyse des Energieverhaltens sowie die Entscheidungsfindung über erforderlichen Optimierungsmaßnahmen unterstützt. Das Augenmerk der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten liegt dabei auf: Der Erarbeitung eines verbesserten Gebäudemodells (BIM), das die durchgängige Integration von BIM-CAD, BIM-FM und Energiesimulationsprogrammen unterstützt (von BIM zu eeBIM) Der Integration der Modelldaten aus multiplen Informationsquellen (Gebäudedaten, Klimadaten, Nutzerdaten, Materialdaten, Produktkataloge) Der Interoperabilität von Gebäudeautomationssystemen und BIM-basierten CAD- und Analysetools Der intelligenten nD-Navigation für eine Vielzahl von Nutzern (Bauherren, Planer, Baufirmen, Betreiber, Energieexperten, Behörde) GEFÖRDERT VOM HESMOS IKT Plattform für das energieeffiziente Lebenszyklusmanagement Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 72

73 HESMOS IKT Plattform für das energieeffiziente Lebenszyklusmanagement eeBIM BAS Die ontologie-basierte Integration von Bauwerksmodelldaten und Gebäudeautomationselementen wird kontinuierliches Management und Kosten-Nutzen Analysen der Energieeffizienz ermöglichen GEFÖRDERT VOM Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 73

74 SARA Gekoppelte Fluid-Struktur Analyse und Kontrolle windinduzierter Lasten auf Bauwerke des Ingenieur- und Hochbaus – Virtuelles Windlabor Problemstellung Durch den Einsatz effizienter Tragstrukturen und hochfester Materialien können moderne Bauwerke besonders schlank und mit geringem Eigengewicht entworfen und erstellt werden. Derartige Bauwerke haben aber den Nachteil einer hohen Verformungsanfälligkeit und geringen Tragwerksdämpfung. Ihr Verhalten unter Windbelastung ist für den Nachweis sowohl der Gebrauchs- tauglichkeit als auch der Tragfähigkeit oft entscheidend. Ziele TU Dresden arbeitet im Verbundprojekt SARA an dem Teilprojekt „ (Semi-)Automatische Generierung und Transformation der Produktdatenmodelle und Modellübergänge auf BIM-Basis“. In diesem Teilprojekt werden die folgenden wesentlichen Ziele verfolgt: Weiterentwicklung des BIM (Building Information Modeling) Ansatzes und der BIM-Methoden für den Bereich der dynamischen Bauwerksanalyse einschließlich der Erweiterung der IFC- Produktdatenspezifikation in der Domäne Tragwerksplanung und –berechnung Generierung berechnungskonformer Partialmodelle (Oberflächen- u. Strukturmodell) Unterstützung der Modellübergänge (insbesondere vom Architekturmodell zum Oberflächenmodell für die CFD-Analyse) Inhaltliche und strukturelle Bewertung und Aufbereitung der Planungsinformationen GEFÖRDERT VOM (TEILPROJEKT TUD) Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 74

75 SARA Gekoppelte Fluid-Struktur Analyse und Kontrolle windinduzierter Lasten auf Bauwerke des Ingenieur- und Hochbaus – Virtuelles Windlabor (TEILPROJEKT TUD) Windlastmodell Regelbasierte Multimodell- verknüpfung Gefiltertes Gebäudemodell mit selektierten Fassadenelementen Semi-automatischer Modellübergang: Architekturmodell – Gebäudehülle – CFD-Analysemodell GEFÖRDERT VOM Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 75

76 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Münster, Modernes Bauen durch eWorkFolie 76 Kontakt: Technische Universität Dresden Institut für Bauinformatik Prof. Dr.-Ing. R. J. Scherer Dr.-Ing. Gerald Faschingbauer


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