Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 3 Jahren

1-2021

  • Text
  • Energiemanagement
  • Knx
  • Home
  • Photovoltaik
  • Gebaeudeautomation
  • Hausautomation
  • Licht
  • Lichttechnik
  • Tv
  • Elektroinstallation
  • Zutrittskontrolle
  • Videoueberwachung
  • Sicherheitstechnik
  • Gebaeudetechnik
  • Koaxialkabel
  • Elektronik
  • Haus
Zeitschrift für Elektro-, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Smart Home

Digitalisierung

Digitalisierung Digitalisierung der Baubranche: BIM & Co. Bildquelle: www.tekla.com/de/bimwissen/bim/was-ist-bim Durch einen bereits Jahre andauernden Boom kommt es zu Kapazitätsengpässen beim Baugewerbe. Kann hier die Digitalisierung mit ihrer Hauptspielart Building Information Modeling (BIM, Gebäudedatenmodellierung) für Entspannung sorgen? Die obige Frage stellt sich sofort, wenn man weiß, dass die Engpässe insbesondere bei den Ausführungs- Dienstleistungen, also den klassischen Gewerken wie Elektroinstallation oder Verputzung, auszumachen sind. Die Auftragsbücher der entsprechenden Handwerksbetriebe sind meist prall gefüllt. Mit Digitalisierung haben diese Marktteilnehmer wohl nicht viel am Hut. Warum auch, wenn das Geschäft so gut wie nie läuft und man Höchstpreise durchsetzen kann? Digitalisierung soll Bauabläufe verbessern und beschleunigen Die Implementierung neuer Technologien, wie z.B. der Einsatz von Building Information Modeling (BIM), erfordert beachtliche Anstrengungen und Kosten. Sie muss in Zukunft eine deutliche Steigerung der Margen bewirken, da sonst der Aufwand umsonst wäre. Zudem kann von einem Auftragsniveau wie derzeitig nicht auf lange Sicht ausgegangen werden. Der aktuelle Boom ist schließlich wesentlich auch dadurch begründet, dass die Kinder der Baby-Boomer-Generation nun neuen Wohnraum suchen, während die Eltern meist im alten Wohnraum wohnen bleiben. Dazu sollte man vielleicht auch wissen, dass sich die sogenannte Baby-Boomer-Generation durch eine Reproduktionsrate von lediglich 1,4 auszeichnete. Doch andererseits eröffnet Digitalisierung interessante Potentiale zur Fehlervermeidung bzw. Effizienzsteigerung. So schätzt man heute den Fehlerkostenanteil im Bauhauptgewerbe auf rund 10% des Jahresumsatzes. Eine spürbare Reduzierung dieser Mehrarbeiten bzw. Zusatzkosten wäre also absolut gesehen recht attraktiv. Dennoch verwundert es nicht, dass das Baugewerbe bei der Digitalisierung im Vergleich zu anderen Branchen eher zurückliegt. Bei der Umgestaltung eines Bauunternehmens hin zu einer stärkeren Digitalisierung identifizierte die Unternehmensberatung Roland Berger vier Aspekte: • Erhebung und Verarbeitung digitaler Daten • mobiler Zugriff auf das Internet und interne Netze • Vernetzung und Synchronisation bislang voneinander getrennter Aktivitäten • Einsatz von autonomen und sich selbst organisierenden Systemen Aus der Palette digitaler Technologien scheinen sich im Baugewerbe die folgenden besonders anzubieten: • BIM/3D-Druck • Augmented Reality • autonom agierende Maschinen BIM/3D-Druck Die Formulierung „Building Information Modeling“ wurde erstmals im Jahr 2002 von der Firma Autodesk benutzt, um einen auf einem 3D-Modell basierenden Prozess zu beschreiben. Die Bauindustrie kann hier von den Erfahrungen der Fertigungsindustrie profitieren, wo BIM als Digital Prototyping bereits weitverbreitet ist. Allerdings werden im Bauwesen keine physikalischen 3D-Prototypen gefertigt; BIM ist lediglich eine digitale Methode zur Optimierung von Planungsprozessen im Bauwesen. Doch wie können damit Bauprojekte mit viel kürzeren Zeitplänen und zu reduzierten Kosten realisiert werden? Nun, BIM ermöglicht es Unternehmen, den Informationsfluss zwischen den „Schnittstellen“ sicherzustellen und hieraus einen Effizienzgewinn zu schöpfen. Dazu liegen die Informationen zur Planung, Errichtung und anschließenden Nutzung von Bauwerken komplett in einem einzigen Datensatz vor. Hierbei spannt sich der Bogen vom Projekt-Controlling über die Arbeitsvorbereitung bis zur Qualitätskontrolle. So spielt BIM etwa stark in die Gebäudeautomation hinein. Die reibungslose Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten erfordert allerdings absolute Transparenz. Bei der BIM-Planung bildet das detailgetreue Abbild eines Gebäudes (3D-Modell, auch „digitaler Zwilling“ genannt) die Basis der Datenerfassung. Darum ranken sich sämtliche Daten, die während des Lebenszyklus´ eines Gebäudes in das Projekt einfließen. „Mit der BIM-Methode erweitern alle Projektbeteiligten das 3D-Modell sukzessive um Daten bzw. Teilmodelle. Analysetools prüfen das 3D-Modell automatisch auf Kollisionen und inkonsistente Daten. Auf diese Weise lassen sich Fehler frühzeitig in jeder Planungsphase erkennen und entsprechende Änderungen im Projekt schnell vornehmen. … Da Mehrfacheingaben und Übertragungsfehler bei der Zusammenführung verschiedener Fachmodelle durch die automatische Kollisionskontrolle ausgeschlossen werden, steigt die Qualität der Projektdokumentation.“ (www.isbcad.de/bim/was-istbim/). Damit also höhere Planungseffizienz und Planungssicherheit. Mit BIM werden Daten nur einmal eingegeben und die Prüfung auf Konsistenz erfolgt automatisiert. Alle 2D-Pläne basieren auf den Daten des 3D-Modells. Änderungen an diesem wirken sich unmittelbar auf alle Teilmodelle und abgeleiteten Pläne aus. Dadurch weniger Fehler und Vermeidung kostspieliger Nacharbeiten auf der Baustelle. Apropos „Schnittstellen“: Die Industry Foundation Classes (IFC) sind ein von buildingSMART entwickeltes Modell und bezeichnen ein herstellerneutrales und offenes Datenaustauschformat. Ermöglicht wird ein verlustfreier Austausch von Datenmodellen inklusive Gebäudestrukturen und -informationen sowie Bauteileigenschaften zwischen allen Teilnehmern am Bauprozess. 10 Haus und Elektronik 1/2021

Digitalisierung Die aktuelle Version IFC4 ist übrigens auch ein offizieller ISO-Standard (ISO 16739:2013). BIM-Vorteile Etwa der Seite www.isbcad.de/bim/ was-ist-bim/ kann man folgende Vorteile entnehmen: • bessere Kommunikation und Vernetzung BIM-Projekte können ein hohes Maß an Komplexität annehmen, ohne dass Verwirrung auftreten kann. Man hat zu jeder Zeit Zugriff auf alle relevanten Daten auf aktuellstem Niveau. • höhere Planungsqualität „Die Arbeit am selben 3D-Modell und verschiedene Ansichten in den Plänen der jeweiligen Fachdisziplin führen zu einer höheren Qualität in der Planung.“ • Kollisionskontrolle Weniger Fehler bedeutet natürlich weniger Kosten: „Dank der automatisierten Kollisionskontrolle werden Probleme bereits in einem sehr frühen Stadium des Planungsprozesses erkannt. Dies führt zu einer erheblichen Kostensenkung und verhindert Nachträge und Ausschüsse auf der Baustelle.“ • ein Modell, eine Datenquelle „Einer der großen Vorteile der BIM- Methode ist, dass sämtliche Daten zentral im 3D-Modell verwaltet werden. Dieser Umstand schließt Differenzen in den Daten aus und reduziert die Wahrscheinlichkeit eines Informationsverlustes.“ • höhere Planungseffizienz „Standards für den Datenaustausch, wie die IFC-Austauschformate, ermöglichen die Optimierung der Prozesskette und sorgen für schnellere Anpassungen des 3D-Modells an Planänderungen.“ • modellbasierte Planung („parametrische Modellierung“) „Dies ist ein Schlüsselprinzip von BIM und einer der wichtigsten Vorteile. Im Wesentlichen bedeutet ´modellbasiert´, dass im BIM-Modell alle Bauteile als Objekte definiert sind, die aufeinander ´intelligent´ reagieren. Wenn Sie eine Wand verschieben, verschieben sich alle Elemente, die an dieser Wand befestigt sind. Steigt das Volumen des Fußbodens, so steigen die Materialmengen, die für die Verlegung des Fußbodens benötigt werden und dementsprechend auch die Kosten. Im BIM-Modell können daher aufgrund des modellbasierten Ansatzes Änderungen jeglicher Art ausgewertet und die vorhandenen Daten stets auf aktuellem Stand gehalten werden.“ BIM hat viele positive Aspekte (Quelle: www.isbcad.de) BIM wirkt auf Hersteller zurück Die zunehmende Anwendung von BIM-Prozessen und Workflows wirkt sich auch auf die Bauhersteller aus, da eben ein großer Teil der Baulieferkette BIM-fähige Daten liefern sollte. Hersteller in der Baubranche ziehen zwar aus BIM keine Vorteile, müssen es jedoch als notwendig für die zukünftige Rentabilität sehen. Denn Bauprodukthersteller, die den wachsenden Anforderungen des Marktes, wie der zunehmenden Einführung von BIM, nicht gerecht werden, können leicht in Rückstand geraten. Die wichtigsten Akteure der Herstellerbranche haben BIM daher bereits als Teil ihres Geschäftsprozesses übernommen. Augmented Reality Mithilfe der Digitalisierung können Echtzeitinformationen für alle Beteiligten bereitgestellt werden. Alle Informationen sollen durchgängig für alle Beteiligten in jedem Arbeitsschritt verfügbar sein. Interessant erscheinen hier Technologien wie Virtual Reality (VR, virtuelle, scheinbare Realität) und Augmented Reality (AR, erweiterte Realität). Eine VR-Brille lässt Nutzer an jedem Ort in ein digitales Gebäudemodell eintauchen. Doch diese Displays taugen auch für diverse AR-Szenarien. Auf Baustellen können sich Facharbeiter damit virtuelle Elemente in die von ihnen betrachtete reale Umgebung einblenden lassen, basierend auf einem dreidimensionalen BIM- Modell. Bei den meist ortsungebundenen und mit Sicherheitsaspekten behafteten Vorgänge auf Baustellen sind kabellose Brillen am besten nutzbar. Im Gegensatz zum Head-Mounted- Display, also der Brille, handelt es sich beim Head-Up-Display um eine vom Nutzer etwas weiter entfernte Projektionsfläche. Solche Flächen findet man schon in Baggern, Radladern oder Kranführerkabinen. Den Baggerfahrer informiert sie z.B. über Leitungen im Boden. Grundsätzlich verspricht die Verknüpfung etwa einer AR-Brille mit Werkzeugen oder Baumaschinen nachvollziehbarere Arbeitsabläufe unter komplexen Baustellenbedingungen. Bei der Planung ist es heute auch möglich, mithilfe solcher Brillen Gebäudeteile bzw. das fertige Gebäude in der Umgebung einer Baustelle digital darzustellen. Es erfolgt dabei eine Verschmelzung zwischen Realität (Umgebung der Baustelle) und dem digitalen 3D-Bild des Projekts. Der Betrachter erhält hiermit einen vollständigen Eindruck von Gebäude und Umgebung. Diese Projektion kann helfen, Arbeitsschritte effizienter (zielführender) vorzunehmen. Autonom agierende Maschinen Baumaschinen, die digital gesteuert und vernetzt sind und autonom arbeiten, verbessern die Sicherheit und senken Lohnkosten bzw. erleichtern die Bedienung. Doch hier stehen wir noch ganz am Anfang. Beispiele: • Liebherr führte am unübersichtlichen Heck seiner XPower-Großradlader eine aktive Personenerkennung ein. Auch beim Aufrichten oder Ablegen eines Kranarms warnt die Steuerung den Bediener, sobald der Kran in eine kritische Position gerät. Berechnet wird auch der aktuelle Bodendruck unter den Raupenketten und mit den vorgegebenen Grenzwerten der Baustelle verglichen. • Aktuell bauen viele Hersteller Flottenlösungen auf, innerhalb derer die Fahrzeuge Daten austauschen und sich organisieren können. Ein Lastwagen kann somit automatisch dem Bagger mitteilen, wann er bei ihm ankommt und so die Beladekette optimal steuern. Für die Kommunikation wurde mit der ISO 15143-3 bereits eine weltweit gültige Norm veröffentlicht. Haus und Elektronik 1/2021 11

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel