Interoperabilität mit anderen Disziplinen

Architekten müssen über den gesamten Projektzyklus hinweg ihr Design ständig mit zahlreichen anderen am Projekt Beteiligten gemeinsam nutzen. Heutzutage verwenden Architekten mehr Zeit auf die Kommunikation ihrer Planungen als auf die eigentliche Planungsarbeit. Noch komplizierter wird die Sache dadurch, dass sich Art und Inhalt der angeforderten Daten häufig stark unterscheiden, je nachdem, wer diese Daten benötigt.

Das BIM-Modell bietet die ideale Plattform zur gemeinsamen Nutzung der Gebäudedaten innerhalb und außerhalb des Büros. IFC und andere Dateiformate ermöglichen dem BIM-Programm die Kommunikation mit verschiedenen Applikationen wie beispielsweise Statik-, Energieanalyse- und Kollisionserkennungsprogrammen.

In diesem Kapitel ist beschrieben, wie ARCHICAD unterschiedliche Kommunikationsmethoden außerhalb der Architekturbüros unterstützt.

BIM als Plattform für die Kommunikation

Konzeption, Konstruktion und Wartung eines Gebäudes ist normalerweise ein sehr komplexer Prozess, der eine enge Zusammenarbeit verschiedener Personen in unterschiedlichen Arbeitsbereichen erfordert. Die Abbildung unten zeigt die vielen möglichen Beteiligten eines Bauprojekts einschließlich der Bauherren, Entwickler, Vertragspartner, Techniker, Bauleiter und natürlich des Architekten. Der Architekt spielt eine sehr wichtige Rolle in dieser Hierarchie, da er der Einzige ist, der kontinuierlich Daten über den aktuellen Status der Konzeption an alle anderen Prozessbeteiligten liefern muss. Wenn sich eine Architekturfirma nicht an diese kommunikationsorientierte und kollaborative Welt anpasst, wird sie aus größeren Projekten mehr und mehr ausgeschlossen werden.

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Das BIM-Modell als Plattform für die Projektkommunikation

Die BIM-Methode bietet eine sehr effiziente und automatisierte Kommunikationsplattform für die Baubranche. Durch Verwendung des BIM-Modells im praktischen Einsatz ist der Architekt nicht der Einzige, der einen Nutzen von dem virtuellen Projekt hat. Der Besitzer und alle Mitglieder des Projektteams profitieren ebenfalls davon. Diesen Kerngedanken beim Umstieg von einer “dateibasierten Umgebung” in eine “datenbasierte Umgebung” bezeichnen wir als BIM-Projekt.

Das BIM-Modell bietet nach dem Importieren in externe Analyseprogramme eine breite Palette von analytischen Möglichkeiten, einschließlich Strukturanalyse, Energieeffizienz-Analyse und Modell-Überprüfung (Kollisionserkennung). Diese Werkzeuge helfen, die Fehlerrisiken bei Konstruktion und Planung zu minimieren.

Dateiformate

Eines der entscheidenden Probleme bei der Verwaltung eines Gebäudes über seinen gesamten Lebenszyklus ist, dass Projektbeteiligte unterschiedliche Arten von Informationen vom Architekten benötigen. Die Daten, die das Konstruktionsunternehmen braucht, unterscheiden sich deutlich von denen, die zum Betrieb des fertiggestellten Gebäudes benötigt werden. ARCHICAD kann über verschiedene Dateiformate mit anderen Programmen kommunizieren.

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ARCHICAD unterstützt viele Dateiformate

Daten in ARCHICAD importieren: Dazuladen vs. Verknüpfen vs. Öffnen

Die Möglichkeiten zur Verwendung erhaltener Modelldaten, CAD-Zeichnungen und Berichte aus einer anderen Applikation in ARCHICAD, sind folgende:

Dazuladen

Verwenden Sie Dazuladen, um das Modell oder den Zeichnungsinhalt (oder einen Teil davon) zum derzeit laufenden ARCHICAD-Projekt hinzuzufügen. Dazugeladene Modelldaten werden in native ARCHICAD-Elemente umgewandelt, die dann als geschützte oder editierbare Referenz verwendet werden können. Der als Referenz verwendete, importierte Inhalt wird von den Elementen des Host-Projekts getrennt und kann durch entsprechende Sichtbarkeitseinstellungen zusammen mit oder unabhängig von den ursprünglichen Projektdaten angezeigt werden.

Verknüpfen

Als eine andere Möglichkeit der “Referenz” können Sie ein empfangenes 3D-Modell zunächst als ein neues ARCHICAD-Projekt öffnen, um beispielsweise die gewünschten Teile heraus zu filtern, und anschließend das Projekt oder einen Teil davon mit Ihrem aktuellen Projekt als Hotlink verknüpfen, der als (nicht editierbarer) Inhalt dient. Je nach Dateiformat können Sie auch XREFs und/oder Zeichnungsverbindungen zur Verknüpfung von externen Zeichnungen in ARCHICAD benutzen.

Öffnen

Mit dem Befehl Öffnen wird ein Modell oder eine CAD-Zeichnung als eine separate ARCHICAD-Datei gestartet, unabhängig von allen anderen momentan in ARCHICAD geöffneten Projekten. Diese importierte Datei kann später als Referenz zu dem entsprechenden Teil eines anderen ARCHICAD-Projekts hinzugefügt werden, wie zuvor erwähnt.

Das OPEN BIM-Konzept

GRAPHISOFT bietet hervorragende Tools zur Unterstützung eines reibungslosen Allround-Arbeitsablaufs für Architekten. Aber Architekten leben nicht in ihrer eigenen abgeschlossenen Welt; sie müssen mit Partnern in anderen Segmenten der weiter gefassten kooperieren AEC-Arbeitsabläufe kooperieren.

Ganz oben auf der Wunschliste bei ‘BIM’-Umfragen stehen heute verbesserte BIM-Lösungen für die Interoperabilität mit anderen Softwareapplikationen:

Architekten haben andere Anforderungen an ihr BIM als Ingenieure: die Konventionen bei der Modellierung und die innere Logik der Modelle unterscheiden sich manchmal erheblich. Dabei ist zu beachten, dass Architektur-BIM nicht das Gleiche ist wie BIM für andere Disziplinen.

Normalerweise weisen die Ingenieur-Applikationen (z. B. für Tragwerk, Mechanik und Energie) in den verschiedenen Ländern deutliche Unterschiede auf. Ingenieure bevorzugen natürlich Programme, die die Standards ihrer eigenen Länder unterstützen, und dabei handelt es sich natürlich um spezifische lokale Applikationen.

Wie können wir sicherstellen, dass ein Architekturprogramm wie ARCHICAD eine Zusammenarbeit mit Hunderten von lokalen Ingenieur-Programmen ermöglicht? Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, um eine ausreichende Interoperabilität zu erzielen? Damit die Interoperabilität funktioniert, müssen zwei entscheidende Bedingungen erfüllt sein:

1)Unterstützung des so genannten “Referenzmodells”, und

2)Unterstützung für ein Open-Source- und doch standardisiertes Datenaustausch-Format (mit Qualitätsanforderungen)

Die Antwort steckt im Konzept OPEN BIM. Kurz gesagt, ist OPEN BIM die Implementierung des Referenzmodells auf einer offenen Plattform.

Referenzmodell

Jede Disziplin ist für ihre eigene Arbeit verantwortlich. Der Statiker ist beispielsweise verantwortlich für die tragenden Teile des Gebäudes, die er gemäß den lokalen Planungsstandards berechnet. Dieser Ansatz macht es notwendig, dass jede Disziplin in der Lage ist, ihr eigenes Modell zu bearbeiten und zu ändern und gleichzeitig die Modelle der übrigen Disziplinen nur als geschützte Referenz neben dem eigenen zu verwenden. Auch wenn die Modelle aus den verschiedenen Disziplinen auf den ersten Blick sehr unterschiedlich wirken, so sind sie doch tatsächlich in ihren Details sehr ähnlich. Ein Beispiel: Die Architekten definieren die Kontur einer Decke mit einem Deckenelement, während der Statiker anhand von Planungsberechnungen mit Hohlkern-Deckenplatten aus Beton die abschließende tragende Struktur definiert. Die Modelle der beiden Disziplinen unterscheiden sich in verschiedenen Punkten: beim verwendeten Elementtyp, der Größe, der Anzahl von Elementen, dem Detailreichtum bei den Schnittmengen und bei der relativen Position der Elemente.

Ein Grundsatz bei der Modell-Referenzierung ist, dass weder geometrische noch andere Daten verloren gehen dürfen.

Der “Geometrie”-Teil bedeutet, dass ein Element eines referenzierten Modells in unserem eigenen Projekt mit seiner Originalgeometrie und -position angezeigt werden muss. Der “Daten”-Teil bedeutet, dass das Referenzmodell alle für die Zusammenarbeit mit den anderen Disziplinen relevanten Daten enthalten muss. Beispiel: Die für einen Architekten relevanten Daten umfassen die genauen vom Statiker im Strukturmodell definierten Material- und Profildaten.

Open-Source-Dateiformat

Wie wählen wir das richtige Format für eine interdiszplinäre Zusammenarbeit aus? Welche Anforderungen und Überlegungen muss das Format erfüllen?

Es muss die 3D-Darstellung der Elemente unterstützen.

Es muss in der Lage sein, Daten zu speichern.

Es reicht nicht aus, eine große Datenbank einzubinden; die Datenbank muss auch gefiltert werden können, damit jede Disziplin genau die für sie wichtigen Daten extrahieren kann.

Es muss die Anforderungen des Konzepts des Referenzmodells erfüllen.

Der Formatcode muss für jeden Softwareentwickler offen sein. Dies ist notwendig, um eine globale Zusammenarbeit zwischen lokalen und großen, international eingesetzten Programmen sicherzustellen.

Für eine schnelle Code-Implementierung muss der Code eine einfache Schemastruktur aufweisen.

Damit der Code verständlich bleibt und weltweit überall eingesetzt werden kann, muss seine Sprache Englisch sein. Darüber hinaus sollte es möglich sein, etwa die Standardeigenschaften für verschiedene Länder zu lokalisieren.

Unter den verschiedenen verfügbaren Datenformaten erfüllt Industry Foundation Classes – kurz IFC – alle diese Anforderungen. IFC wurde seit 94 von buildingSMART, einer gemeinnützigen Industrieorganisation, entwickelt.

BuidingSMART ist ein Verbund von Organisationen, die sich eine koordinierte Verbesserung der Produktivität und Effizienz in der Konstruktions- und Fertigungsindustrie zum Ziel gesetzt haben.

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter: http://www.buildingsmart.com/.

BuildingSMART fördert einen effektiven Informationsaustausch zwischen allen Softwareplattformen und Applikationen in der AEC + FM Gemeinde durch die Einführung von BIM. Bedeutende Hersteller von Applikationen in den Bereichen Building Information Modeling, Ingenieurleistungen, HKLSE-Konzeption, Thermoanalyse, Codeprüfung, Mengenabzüge und Kostenschätzung haben die IFC-Kompatibilität in ihre Produkte integriert.

GRAPHISOFT arbeitet seit 1996 an der Entwicklung von IFC und setzt diese Pionierarbeiten fort durch die Implementierung und Unterstützung der neuesten -Standards und ihrer wesentlichen Untergruppen (“Modell-Ausschnitt-Definitionen”, siehe Beschreibung weiter unten). Das Gebäudemodell kann in viele andere Systeme, die IFC unterstützen, exportiert werden. Über 180 Applikationen wurden bereits bei buildingSMART für die Unterstützung von IFC-Daten registriert.

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter: http://www.buildingsmart-tech.org/implementation/implementations.

Standards für die Zusammenarbeit

Ein IFC Schema ist eine bestimmte Version des IFC Standard. ARCHICAD unterstützt das IFC 2×3 und IFC 4 Schema.

Ein IFC-Schema ist im Wesentlichen ein großer Code. Stellen Sie sich ein großes, dickes Buch vor, in dem jedes Kapitel einen bestimmten Datenaustausch-Arbeitsablauf beschreibt. Jedes dieser “Kapitel” wird als “Modellansichts-Definition” (“Model View Definition”, MVD) bezeichnet. Eine MVD definiert eine legale Untergruppe des IFC Schemas und bietet Anleitungen zur Implementierung aller in dieser Untergruppe verwendeten IFC-Konzepte.

Beispiel:

Das Kapitel “Coordination View” beinhaltet die Spezifikation zur gemeinsamen Nutzung von Gebäudeinformations-Modellen in verschiedenen Disziplinen von Architektur, Statik und Gebäude-Services.

Das Kapitel “Ansicht Basis-FM-Übergabe” definiert die Datenanforderungen für das Gebäudemanagement, beispielsweise die Beschreibung der Raum-Umhüllung und der Basismengen ihrer Mitglieder.

Das Kapitel “Zusatzansicht Raumbegrenzung” legt die Regeln für die Weitergabe von Modellen für die Energieanalyse fest, beispielsweise zum Exportieren der Relation zwischen den Räumen und den sie umgebenden Gebäudeelementen.

Das IFC4-Schema unterteilt die Standard-Darstellung in zwei separate Modellausschnitt-Definitionen:

IFC4 Referenzdarstellung: Geeignet für BIM-Arbeitsabläufe auf der Basis der Referenzmodelle, wobei der Austausch hauptsächlich in einer Richtung erfolgt.

IFC4 Design-Übertragungsansicht: Liefert Gebäudeinformationen mit Unterstützung für die Bearbeitung miteinander verbundener Elemente: z.B. ein Architekt schickt Gebäudeplanungsdaten an einen Ingenieur, um geometrische Änderungen vorzunehmen. Beachten Sie, dass die Design-Übertragungsansicht nicht für Szenarien mit Rundlauf-Datenaustausch konzipiert wurde.

Die oben genannten MVDs sind die für Architekten und Architekten-Applikationen wichtigsten:

In den USA ist der IFC-Datenaustausch auf Raumbegrenzungsbasis für Bundesverträge erforderlich;

die IFC-Datenbank, basierend auf der ‘Basis-FM-Übergabe’, ist der Startpunkt für den Dokumentationsstandard COBie (Construction Operations Building Information Exchange), der in vielen englischsprachigen Ländern erforderlich ist, und

die derzeit am weitesten implementierte IFC-Ansicht ist die ‘Coordination View’, das wichtigste Tool für die Weitergabe von Gebäudeinformationen über das Referenzmodell-Konzept zwischen den verschiedenen Disziplinen weltweit.

ARCHICAD unterstützt alle diese wesentlichen Modelldarstellungs-Definitionen.

Qualitätsstandards

Wie können die Benutzer von Planungssoftware sicher sein, dass ihre Software mit dem richtigen IFC-Standard konform ist und wirklich mit anderen Programmen zusammenarbeiten kann? Hierzu gibt es einen offiziellen Zertifizierungsprozess für jede MVD, die von buildingSMART oder den Organisationen, die die eigentliche MVD definiert haben, durchgeführt wird. Im Zertifizierungsprozess werden die teilnehmenden Softwareprodukte darauf getestet, wie gut sie die Anforderungen der MVD erfüllen.

GRAPHISOFT will sicherstellen, dass seine Produkte professionell zertifiziert werden. Daher nimmt GRAPHISOFT an den Schlüssel-“Challenges” teil, bei denen die IFC-Fähigkeit getestet wird, sowie an den offiziellen von buildingSMART durchgeführten Zertifizierungsprozessen.

Normalerweise testen Softwarebenutzer auch, wie gut sie ihre Modelle mit anderen Spezialisten austauschen können. Das allgemeine Fazit ist, dass IFC bei den allermeisten Projekten funktioniert, sofern die Benutzer die Funktionen für die Interoperabilität der verwendeten BIM-Applikationen kennen und sich entsprechend einarbeiten.

Dank der offenen IFC-Plattform können alle Disziplinen in allen Phasen der modellbasierten 3D-Entwicklung an den Abläufen zum Datenaustausch teilnehmen: bei Schema-Entwicklung, Planungsentwicklung und Ausführungsplanung.

Ein echter Zusammenarbeits-Ablauf ist bidirektional und dynamisch – das bedeutet, es finden kontinuierliche Roundtrip-Iterationen statt. Somit umfasst ein solcher Ablauf nicht nur den einfachen Austausch von Modellen in beiden Richtungen, sondern auch komplexe Operationen wie z. B. wiederholte Vergleichs- und Aktualisierungsprozesse.