BIM Labors der Zukunft Raimar J....

BIM Labors der Zukunft

Raimar J. Scherer Institut für Bauinformatik, TU Dresden

Dresden, 11. November 2015

Fachkonferenz Bauinformatik – Baupraxis 2015: Leitlinien – Richtlinien – Normen – Ergebnisse aus dem VDI-Koordinierungskreis BIM

Was ist ein BIM-Labor

Ein BIM-Labor ist die tiefe semantische Verknüpfung von Planung und Berechnung durch - semantische Interoperabilität - explizite, separate Verlinkung - automatisches Propagieren von Änderungen und Variationen

Planende Architektur &

Ingenieurwesen

numerisches Ingenieurwesen

Stochastische Nutzer-

Szenarien

Stochastische Klima/Wetter

Szenarien

Fertigteil- und TGA Kompo-

nentenmodell

BIM

Multi-Model Combiner und Simulations- Konfigurator

Multi-Model Filter

Multi-Model Navigator

Multi-Model Manager

Multi-Model Evaluation

Cloud Numerische

Simulationen

Intelligente Zugriffssteuerung und Systemmanagement

Simulationszyklus

Planungszyklus

Multi-Modell Evaluator und

Manager

Plattformontologie

Wie funktioniert ein BIM-Labor

Wie funktioniert ein BIM-Labor

Ein BIM-Labor unterstützt die 2 Zyklen: - Planungszyklus - Simulationszyklus so dass beide sowohl - unabhängig - geschachtelt eingesetzt werden können und jederzeit, während der Planung ein Berechnungs- oder Simulationszyklus ausgelöst werden kann. Damit ist ein frühes, sehr genaues Validieren von Entwurfsideen und Bauablaufplanungen möglich

Die grundlegenden Modelltransformationen

Algorithmen oriented DE-DA

DE-BE

DE-BE

Sortieren Filtern

= x 0

0

x11

xnn

1

2

4

DE-EE

Abbilden 3

Planende Architektur Numerisches

Ingenieurwesen

Gemeinsames Datenmodell

Modifizieren

BIM Modell

TragwerksModell

Finites Element Modell

Numerische Gleichungssystem Modell

1st Level 2nd Level 3rd Level

Space Boundaries

Modifizieren: Teilwände mit 1 Raum pro Seite

Multimodell mit expliziten, separaten Linkmodell

Explizite Raumnutzung- und Elementtypspezifikation

Büroraum

Büroraum

Büroraum

CTO

Besprechungs- raum

Ext. Wand Int. Wand

Multimodell erstellen

Klimadaten

Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität

Klimadaten a) Building (IfcBuilding) b) Façade

a) Direkt b) Algorithmisch

1:1 1:N (M:N für Alternativen)

Multimodell erstellen

Materialdaten

Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität

Materialdaten Building Element (subclasses of IfcBuildingElement)

BIM Mgmt. Funktionen M:N

Multimodell erstellen

eeTemplates

U = ... V = … Occupancy = { … }

Externe Ressourcen BIM Konzepte Link-Methode Kardinalität

eeTemplates Nutzungsdaten

a) Building b) Storey c) Space zone d) Space / Room

a) Direkt b) BIM Mgmt. Funktionen c) BIM Mgmt. Funktionen / Algorithmisch d) Direkt

1:1 bis M:N

Multimodell erstellen

Software-Architektur eines BIM-Labors

Integrated Design Cycle

Integrated Analysis

Cycle

BIM Management

System

Numerical Engineering

Analysis Manager

KPI Evaluation

Modeller, Navigator

Controlled by KPI

Architektur eines BIM-Labors

(4) domain model repositories

(6) simulation management

(7) collaboration manager, (8) platform kernel

(5)BIM management methods

(3) numerical analysis management

Integrated Design Cycle

Integrated Analysis

Cycle

(1) Modelling,

(2) Inspection Managenent Controll

Architektur eines BIM-Labors

(4) domain model repositories

(6) simulation management

(7) collaboration manager, (8) platform kernel (3) numerical analysis management

Integrated Design Cycle

Integrated Analysis

Cycle

(1) design modeller (domain CADs, FMs)

Mapper to Numerical

Models

Numerical Analysis

Numerical Results

Combiner

Filter

Versioning

Manipulator

BIM Libraries

Internet

Multi-Models System Ontology

BIM System- Models

BIM level 4 (2) multi-model navigator &multi-media visualization

Sensor data

repository

Internet

Simulation M. Generator +

Mapper

Simulation Controller

Cloud/Grid Access

Results Repository +

MM-Wrapper

KPI Evaluation

Controlled by KPI

Beispiel Junge Oper

IFC Gebäude gibt es => ein Semantikmodell kann erstellt werden. Der Computer weiß exakt was für ein Gebäude es ist und welche Elemente es besitzt. Der Computer kann für Sie tätig werden

Junge Semperoper, Dresden

von LAP

Interaktionsmedium nD Navigator

Projektbaum

Semantischer Frage- und Model-Explorer

Ontologiemodell

Teilmodelle Templates

Geografische Karte

BIM Visualsierung

Variationsmodell

Interaktionsmedium nD Navigator

Inspektion der Ergebnisse mit dem nD Navigator

Mit dem BIM-Lab ist es möglich viele Berechnungen in kurzer Zeit durchzuführen. Für den Computer (mit Cloud Anschluss) ist dies kein Problem, für einen Menschen schon. Mächtige Inspektionsmethoden (Filtern, Visualisieren) eingebettet in ein mächtiges Inspektionswerkzeug sind daher unabdingbar. Beispiel: Nachweisergebnisse auf Basis von EnEV 2007 EnEV 2014

In diesem Beispiel sind die U-Werte der Fenster in Bezug auf beiden Normen zu hoch, während die U-Werte der Wände die Anforderungen der EnEV 2007 (max. U-Wert 0.46 W/m²K) jedoch nicht der EnEV 2014 (max. U-Wert of 0.25 W/m²K) erfüllen.

Inspektion der Ergebnisse mit dem nD Navigator

Beispiel: Raumtemperaturverteilung ermittelt auf Basis einer CFD-Analyse

in Höhe 1,5m in Höhe 4,2m

Inspektion der Ergebnisse mit dem nD Navigator

Beispiel: Luftströmungslinien im 2-geschossigen Vorführraum zu einem bestimmten Zeitpunkt

Streamlines colored with pressure

Inspektion der Ergebnisse mit dem nD Navigator

Beispiel: Luftströmungslinien im 2-geschossigen Vorführraum zu einem bestimmten Zeitpunkt

Zusammenfassung

Voraussetzungen für ein BIM-Labor - standardisierte, semantische Datenmodelle - semantische Interoperabilität - separates Linkmodell - Zugriff auf Cloud/Grid-Ressourcen - mächtige BIM Manipulations- und Filtermethoden - mächtige BIM Managementmethoden - mächtiges Inspektionswerkzeug - Verfahrensregeln zum Erstellen eines mächtigen, gut

strukturierten BIM Modells

1. Geometrie (Das ist die Eintrittskarte in BIM) 2. Semantik (Bezeichnung, Grundbemusterung, Katalogelemente) 3. Topologie (räumlich => Raumbuch) 4. Verhalten (erweiterte Semantik, Bemusterung) 5. Interoperabilität (Datenformate => Sprachproblem) 6. Verlinkung im Modell (Topologien, Gruppierungen) 7. Verlinkung zwischen Modellen (Partnerschaftlich) 8. Ontologie (mit Fachwissen schlussfolgern) 9. System (Vollständigkeit prüfen => Qualitätskontrolle) 10. Modelltransformation (Synchronisation)

Informationsaufbausystem für BIM

Stufe 1

Stufe 2

Stufe 4

Stufe 3