Der Anwendungsfall BIM

Die digitale Bestandsdokumentation von Gebäuden wird sowohl für Neubauten als auch für Bestandsbauten immer wichtiger. Sie ermöglicht es in vielen Fällen erst, auf wirtschaftlich vertretbare Weise einen nachhaltigen Betrieb sicherzustellen oder einen wünschenswerten Aus- oder Umbau vorzunehmen. Oft ist dabei eine nachträgliche vollständige oder ergänzende Dokumentation der betroffenen Bestandsgebäude erforderlich. Hinzu kommt, dass nach Abschluss von Bau-, Umbau- oder Erhaltungsmaßnahmen außerdem eine laufende Aktualisierung dieser Dokumentation notwendig ist, um die erzielten Gebäudeeigenschaften auch nachhaltig sicherstellen zu können, beispielsweise für Reparaturen.

Im Bereich der Baudokumentation gewinnt sowohl national als auch international gerade das sogenannte Building Information Modeling (BIM) als Grundlage für eine einheitliche Gebäudemodellierung in stark zunehmendem Maß an Bedeutung. Als BIM-Daten wird hierbei alles bezeichnet, was von Softwareanwendungen, die die verschiedenen Anwender und Anwenderinnen im Prozess der Erstellung, Nutzung und Wartung eines Gebäudes einsetzen, verwendet bzw. zwischen ihnen ausgetauscht wird. Diese strukturell angelegten Informationen geben zum Einen Hinweise über die Gruppierung und den Zusammenhang der verschiedenen Teile des Gebäudes. Darüber hinaus liefert das Modell zusätzliche Informationen über diese Bauteile, wie beispielsweise über deren Komponenten-Typ oder wichtige Maßangaben. Der BIM-Standard und seine informationstechnische Umsetzung durch sogenannte Industry Foundation Classes (IFC) ermöglichen also sowohl die 3D-Repräsentation von Gebäuden und Gebäudeteilen als auch eine ausführliche Beschreibung ihrer Eigenschaften.

Der Anwendungsfall BIM in MonArch

Mit MonArchs eigenem BIM-Modul lässt sich die Methodik des regulären MonArch Clients auf den BIM-Anwendungsfall übertragen. So kann der Digital Twin eines Bauwerks über den gesamten Lebenslauf eines Gebäudes gepflegt werden. MonArch verwendet dafür die 3D-Modelle als Basis für die bauwerkbezogene Strukturierung von Informationen, wobei die Geometrien des Modells mit der strukturellen Aufschlüsselung in Form der Strukturhierarchie verknüpft werden. Diese grafisch-strukturelle Repräsentation dient als Ordnungsstruktur für die Zuordnung von Informationen und Dokumenten zu den jeweils passenden Gebäudeteilen oder auch dem Gesamtgebäude.

Den einzelnen Gebäudeteilen können daraufhin beliebige weitere Informationen zugeordnet werden, wie beispielsweise Materialeigenschaften oder die thermische Spezifikation der Glassorte für ein Fenster. Aber auch digitale Dokumente wie Ausschreibungsunterlagen oder eine fotografische Dokumentation der letzten Sanierungsmaßnahme können durch einfaches Drag und Drop an die passenden Gebäudeteile angehängt werden. Dabei werden alle gängigen digitalen Formate unterstützt, die sich auf einem Rechner darstellen lassen, vom Textdokument über Tabellen und digitale Bilder bis hin zu Videos, Sounds oder 3D-Grafiken. Auch Referenzen auf externe Informationsbestände, Notizen nach Art eines Haftnotizzettels oder verschiedenste weitere Eigenschaften können Gebäudeteilen zugeordnet werden.

Der IFC-Import in MonArch

Um alle Vorteile einer Vorgehensweise nach dem Prinzip des Building Information Modeling nutzen zu können, kann ein 3D-Modell im IFC-Format in MonArch importiert werden. Dabei werden alle verfügbaren Informationen übernommen und segmentgenau so verortet wie im Ausgangsmodell. Zum Einen werden in diesem Schritt alle Geometrien in die Strukturhierarchie des importieren Objektes, z.B. eines Gebäudes, extrahiert, d.h. die Strukturhierarchie wird automatisch erstellt. Über die 3D-Visualisierung werden alle im 3D-Modell befindlichen Geometrien mit den Elementen dieser Hierarchie verknüpft, so dass eine spätere Navigation durch das 3D-Modell ebenfalls automatisch möglich ist. Weitere Informationen wie Strukturtypen und Klassifikationen (in MonArch in Form von Themen) werden ebenfalls in MonArch übernommen und abermals automatisch mit den entsprechenden Gebäudeteilen der Strukturhierarchie verknüpft.

Eine besondere Charakteristik des BIM-Gebäudemodells besteht in standardisierten Attributmengen – sogenannten Property Sets -, welche sämtliche vordefinierte Eigenschaften des Gebäudes beinhalten und deren Austausch über das IFC-Datenformat ermöglichen. Für jede Art von Gebäudeteil gibt es hierzu ein vordefiniertes Paket, das als minimaler Standard für den Datenaustausch definiert ist. Zusätzlich können allen Property Sets eine beliebige Anzahl zusätzlicher Attribute angehängt werden. Das BIM-Modul von MonArch ermöglicht während des IFC-Imports auch ihre verlustfreie Übernahme als Eigenschaften von Strukturelementen, denn jedes Gebäudeteil kann auch in MonArch ein beliebig großes Paket an hinterlegten Attributen besitzen, das jederzeit über dessen Eigenschaftenfenster abrufbar und veränderbar ist. Die Abfrage eines Property Sets aus dem originalen Modell erfolgt in MonArch selbst folglich also über die Strukturhierarchie.

Der MonArch BIM-Server

Der MonArch BIM-Server kümmert sich um die dahinterliegende Datenverwaltung der IFC-Dateien sowie Abfragen auf den vorhandenen Datenbestand. Auf ihn können IFC-Dateien jederzeit hochgeladen werden und anschließend komplett oder in einzelnen Schritten (z.B. nur die Klassifikationen, nur die Strukturhierarchie, nur das 3D-Modell, …) in den MonArch-Client geladen werden.

Über den MonArch BIM-Server sind Anfragen jeder Art über den gesamten Informations- und Dokumentenbestand möglich, bei Bedarf auch gebäudeübergreifend. Dazu wird eine Web/Rest-Schnittstelle für den Datenaustausch verwendet. MonArch kann hier also eingesetzt werden, um verstreut vorliegende Informationen zusammenzuführen.

Im MonArch-Client selbst wird eine Anfrage durchgeführt, indem die gewünschten Strukturelemente (Räume, Wände, etc.) eines Gebäudes einfach in der Strukturhierachie oder in der 3D-Visualisierung per Mausklick selektiert werden. Alle Eigenschaften des selektierten Elements sowie alle verknüpften Dokumente, Medien, Notizen, Modelle, Zustandsbeschreibungen etc. werden daraufhin angezeigt. Die Suche kann durch die Spezifizierung von Zusatzinformationen, beispielsweise des gewünschten Gewerks, eines bestimmten Strukturtyps oder einer speziellen Maßnahme, wie im regulären MonArch-Client weiter fokussiert werden.

Es ist außerdem jederzeit möglich, den vorhandenen Informationsbestand in MonArch zu erweitern oder zu bereinigen, beispielsweise wenn zusätzliche Eigenschaften von Bauteilen benötigt werden oder Inkonsistenzen im importierten 3D-Modell vorliegen. Insbesondere können direkt im MonArch-Client neue Eigenschaften und Werte eingetragen und neue Metadaten hinzugefügt werden. Dadurch wird die MonArch BIM-Datenbank zur Integrationsplattform. Sie soll allerdings keinesfalls eine BIM-Software ersetzen, sondern dient als zusätzliches Hilfsmittel in der Verwaltung der Daten.

Neben dem bereits vorhandenen IFC-Import wird derzeit in MonArch ein Export dieser veränderten und mit Metadaten angereicherten Daten zurück in IFC entwickelt.