Schlitz- und Durchbruchsplanung auf Basis von IFC

(c) buildingSMART Deutschland e. V.

Erarbeitet durch die Arbeitsgruppe Schlitz- und Durchbruchsplanung der Regionalgruppe Mitteldeutschland von buildingSMART Deutschland.

Der Use Cases ist als «Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International Lizenz» als Namensnennung - nichtkommerziell Weitergabe - unter gleichen Bedingungen lizenziert
Weitere Informationen unter: creativecommons

Die Use Cases erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie sind auch nicht im Sinne einer aus rechtlicher Sicht allgemeingültigen Empfehlung oder Leitlinie zu verstehen, sondern soll Auftraggeber und Auftragnehmer bei der Anwendung der BIM Methode unterstützen. Die Use Cases müssen den jeweiligen spezifischen Projektanforderungen angepasst werden. Die hier aufgeführten Beispiele erheben keinen Anspruch an Vollständigkeit. Informationen beruhen auf Erkenntnissen aus der Praxis und sind dementsprechend als Best Practice und nicht allgemeingültig zu verstehen. Da wir uns in einer Phase befinden, in der Definitionen erst entstehen, kann buildingSMART keine Gewährleistung für die Richtigkeit einzelner Inhalte übernehmen.

Im Jahr 2017 wurde im Zuge eines Treffens der Regionalgruppe Mitteldeutschland von buildingSMART Deutschland die Arbeitsgruppe Schlitz- und Durchbruchsplanung gegründet. Diese entstand aus einer Initiative von mehreren Personen / Firmen, welche sich gemeinsam für die Entwicklung eines einheitlichen Standards für die Durchbruchsplanung auf Basis von IFC einsetzen möchten.
Das erklärte Ziel des Use Cases ist der Aufbau eines einfachen und pragmatischen Workflows für eine BIM-basierte Durchbruchsplanung.
Dieses Use Case beschreibt die Ergebnisse aus der Arbeitsgruppe. Neben der Vorstellung und Erläuterung des Workflows werden auch viele weitere Themen (allg. BIM-Informationen, gemeinsamer Einfügepunkt etc.) aufgegriffen und in den Anhängen des Dokuments ausgeführt.
Sämtliche digitalen Informationen (Modelle, Vorlagen, XML-Dateien, usw.), die im Zuge der Erstellung des Use Cases (bzw. Leitfadens) zusammengetragen wurden, sind unter unter dem Gesamtprozess und den Informationsanforderungen frei verfügbar
Der Leitfaden enthält alle Erkenntnisse die gesammelt wurden und gibt Hinweise und Hilfen für die praktische Anwendung.

Problemstellung

Die Schlitz- und Durchbruchsplanung im konventionellen Planungsprozess ohne den Einsatz von BIM-Methoden oder IFC hat in vielen Bereichen Schwächen, die immer wieder zu Fehlern, Problemen oder auch Streit zwischen den Beteiligten führen.

Die bekanntesten Schwierigkeiten sind:

• vielfältige Kommunikationsmittel
• kein klares Rollenverständnis, unterschiedliche Erwartungshaltungen
• planbasiertes Arbeiten
• teils unterschiedliche Referenzhöhen und Einheitensysteme
• hoher Zeitdruck bei vielen iterativen Prozessen
• Zeitpunkte der Durchbruchsplanung sehr unterschiedlich

Daher möchte diese Gruppe durch die neue Betrachtungsweise des Durchbruchsworkflows mit Hilfe von BIM-Methoden zumindest Möglichkeiten aufzeigen, einige der Probleme zu lösen.

Ausblick

In diesem Leitfaden sind die Best-Practice-Erfahrungen für eine einfache Schlitz- und Durchbruchsplanung abgebildet und beschrieben. Dieser Lösungsweg lässt sich für jeden Anwender mit überschaubarem Aufwand umsetzen und kann für beliebige Projekte angewendet und angepasst werden.
Derzeit laufen verschiedene Tests in der Praxis. Die Erkenntnisse aus diesen Tests wurden in Revisionen der Dokumentation beim VDI/buildingSMART 2552 Blatt 11 Unterblatt 2 aufgenommen. Auch aus den weiteren Entwicklungen heraus soll die Dokumentation immer weiter angepasst und optimiert werden.
Sollten Ihnen bei der Anwendung des Workflows und der zugehörigen Software in der Praxis Fehler oder Probleme auffallen, freut sich die Gruppe über Ihr Feedback oder Vorschläge zur weiteren Verbesserung.

Die Arbeitsgruppe Durchbruchsplanung hat das klare Ziel, mit den Ergebnissen Ihrer Arbeit, jedem die Möglichkeit zu geben eine einfache Durchbruchsplanung per IFC durchzuführen. Dazu soll besonders auf die erkannten Schwierigkeiten konventioneller Planungen eingegangen werden, um Vorteile herauszuarbeiten und dadurch eine reale Effektivitätssteigerung zu bewirken.
Die Arbeitsgruppe setzt sich aus verschiedensten Beteiligten und Firmen zusammen, wodurch die Möglichkeit besteht, unterschiedliche Anforderungen und Betrachtungsweisen innerhalb des Prozesses Durchbruchsplanung zu berücksichtigen. Weiterhin ist die Arbeitsgruppe sehr praxisorientiert aufgestellt. Das Ziel ist es daher, den theoretischen Ansatz immer gleich praktisch auszutesten und diese Erkenntnisse in die Ergebnisse einfließen zu lassen.

Anmerkung zur Verwendung von IFC 2x3:

Die für IFC 4 beschriebenen Anforderungen sind in ähnlicher Weise auch mit IFC 2x3 umsetzbar. Auch hier können Elemente vom Typ IfcBuildingElementProxy als Durchbruchsvorschläge angelegt werden. Im Unterschied zu IFC 4 kann aber nicht der PredefinedType PROVISIONFORVOID gewählt werden. Stattdessen soll hierfür der nutzerdefinierbare Typ (ObjectType) ebenfalls mit PROVISIONFORVOID belegt werden. Der in IFC 4 eingeführte Eigenschaftssatz ist in IFC 2x3 offiziell noch nicht verfügbar, soll im Sinne eines einheitlichen Datenaustauschs aber ebenso in IFC 2x3 verwendet werden.

IFC4: IfcBuildingElementProxyTypeEnum.PROVISIONFORVOID
IFC4.3: IfcVirtualElementTypeEnum.PROVISIONFORVOID

Software
Für die IFC-basierte Schlitz- und Durchbruchsplanung ist das Vorhandensein eines BIM-fähiges Werkzeug (IFC-Import & -Export) unerlässlich. In der Testumgebung der Arbeitsgruppe wurden beispielhaft die folgenden Programme verwendet. Ein Workflow mit anderen Programmen ist ebenfalls immer möglich.

Hinweise und Empfehlungen

Für einen reibungslosen Ablauf der Schlitz – und Durchbruchsplanung auf Basis von IFC können je nach Projekt Anpassungen oder Erweiterungen des erläuterten Workflows auftreten. Aufgrund der Komplexität konnte aber nicht jeder Fall abgebildet werden, daher sollen nachfolgend die wichtigsten auftretenden Fälle und Empfehlungen kurz vorgestellt werden.

Umgang mit mehreren TGA-Planern

Einbindung weiterer Fachplaner (nicht TGA)

Nutzung von Sperrzonen

Umgang mit nicht von der TGA-kommenden Durchbrüchen (Aufzug)

Direkte Kommunikation zwischen Tragwerksplaner und TGA-Planer

Herausforderungen für die Softwareentwicklung

Während der Erarbeitung unseres Workflows haben wir für spezifische Problemstellungen diverse Lösungsvarianten innerhalb unserer Softwareumgebung getestet. Dabei sind wir immer wieder an Grenzen gestoßen, bzw. mussten Dinge händisch erledigen, die im Sinne einer konsistenten BIM-Planung automatisiert funktionieren sollten. Aufgrund dessen haben wir folgende Wunschliste für die Softwarebranche erstellt:
▪ Automatische Umwandlung der Durchbruchsvorschläge (Volumenkörper) vom TGA-Planer in Durchbrüche (Opening-Elemente) innerhalb der Autorensoftware von Architekt und Tragwerksplaner. Dabei sollte auch der Eigenschaftssatz (Pset_BuildingElementProxyProvisionForVoid) des Durchbruchsvorschlags automatisch ausgelesen werden und alle Eigenschaften (Form, Abmessung, System, ggf. Nummer) als eigener Eigenschaftensatz an das IfcOpeningElement angehängt werden. Ggf. könnte man die Durchbruchsvorschläge automatisch mit den Öffnungselementen verknüpfen. Hierzu wären zusätzliche Vereinbarungen bzgl. Verknüpfungsrelationen notwendig.
▪ Gruppierung der TGA-Elemente nach IFCSystems, um die Navigation zu vereinfachen und die „Intelligenz“ des Modells zu verbessern
▪ Zuordnung der Durchbrüche nach IFCSystems und Bauteilen (d.h. Durchbruch wird als IfcOpeningElement einer Wand oder einer Decke zugeordnet)
▪ Anpassung der IFC-Baumstruktur in Viewern und Checkern (z.B. Navisworks) als IFC Spatial Structure
Detailliertere Angaben und Optimierungspotential für spezifische Software finden Sie in Anlage 5 unter Menü "Informationsanforderungen".

A: Erstellung der Modelle
Vor der eigentlichen Schlitz- und Durchbruchsplanung müssen die beteiligten Planer 3D-Modelle erstellen. Der Vollständigkeit halber skizzieren wir an dieser Stelle grob, wie die Modelle erstellt werden.
Wir möchten ausdrücklich darauf hinweisen, dass der Prozess der Modellerstellung nicht Gegenstand unserer Arbeit ist und das Thema daher nur rudimentär behandelt wird.
Die Schlitz- und Durchbruchsplanung erfolgt im Anschluss an diesen Prozess unter Punkt B.

Übersicht aller Modelle (Link zum Download) die zu Testzwecken genutzt wurden

B: Schlitz- und Durchbruchsplanung auf Basis von IFC
Als Grundlage für die Schlitz- und Durchbruchsplanung auf Basis von IFC müssen je Fachdisziplin die notwendigen Fachmodelle in ausreichender Detaillierung vorhanden sein (siehe Punkt A).
Danach erfolgt der eigentliche Prozess „Schlitz- und Durchbruchsplanung“, der im Folgenden eingehend erläutert wird.

B1: Erstellung der Durchbruchsvorschläge
Verantwortlich: Erstellender (TGA-Planer)

Empfehlung: Alle TGA-Gewerke sind abgestimmt (Lage Trassen, Brandschutz, etc.), ein koordinierter Leitungsplan liegt vor

• Erstellung der Durchbruchsvorschläge als Volumenkörper (in anderen Bauteilen) auf Basis der TGA-Planung
• Jedem Durchbruchsvorschlag wird ein Eigenschaftenset mit Form, Größe, Durchmesser, Tiefe, System (HKLSE), sowie der Status (nicht freigegeben) angehängt
• Verteilung der Durchbruchsvorschläge als separate IFC-Datei an Architekt und Tragwerksplaner

Hinweis: Infos zu Klassifizierung, Eigenschaftensets und Namenskonventionen im Kapitel Technische Anforderungen Es können natürlich unabhängig von unseren Vorgaben andere Klassifizierungen und Eigenschaftensets benutzt werden, jedoch empfehlen wir dringend vorab mit allen Beteiligten eine Namenskonvention zu vereinbaren.

B2: Prüfung der Durchbruchsvorschläge durch Tragwerksplanung
Verantwortlich: Prüfender (Tragwerksplaner)

• Prüfung der Durchbruchsvorschläge auf fachliche Belange der Tragwerksplanung
• Erstellung eines nachvollziehbaren Prüfprotokolls mit allen Änderungswünschen und Hinweisen
• Übergabe des Prüfprotokolls an den Architekten

Hinweis: Verwendung von BCF-Dateien als Prüfprotokoll wird empfohlen

Bsp.: Durchbruch zu groß >> in zwei kleine Durchbrüche teilen

Verantwortlich: Koordinierender (Architekt)

• Prüfung des Durchbruchsvorschläge auf fachliche und gestalterische Belange der Objektplanung, ggf. unter Einbeziehung des Statikers bei Änderungswünschen (in der Regel zeitgleich mit B2)
• Prüfung und Integration des Protokolls der Tragwerksplanung unter Gesichtspunkten der Gesamtkoordination
• Erstellung eines nachvollziehbaren Prüfprotokolls aus allen Änderungswünschen und Hinweisen von Tragwerksplanung und Objektplanung
• Übergabe des Prüfprotokolls an den TGA-Planer

Bsp.: Kollision mit Abhangdecke >> Durchbrüche nach oben verschieben

Hinweis: Der Architekt behält nach wie vor die Koordinationshoheit zwischen den Planungsdisziplinen. Die Verwendung von BCF-Dateien als Prüfprotokoll wird empfohlen.

B4: Einarbeitung der Prüfergebnisse
Verantwortlich: Erstellender (TGA-Planer)

• Einarbeitung der Prüfergebnisse in das Fach-Modell
• Erstellung einer neuen Datei mit aktualisierten Durchbruchsvorschlägen (Anforderungen wie B1)
• Aktualisierung des Durchbruchs-Status
• Übergabe der Durchbruchsvorschläge via IFC an alle Fachplaner

Hinweis: B1 bis B4 sind iterative Prozesse, die im normalen Projektverlauf durchaus mehrfach und getrennt nach Geschoss / Bauabschnitt durchlaufen werden

B5: Integration der Durchbruchsvorschläge
Verantwortlich: Koordinierender, Prüfender (Architekt, Tragwerksplaner)

• Voraussetzung: die Durchbruchsvorschläge der TGA sind konfliktfrei und alle Änderungswünsche / Hinweise von Tragwerksplanung, bzw. Architektur wurden eingearbeitet
• Architekt und Tragwerksplaner erstellen auf Basis der Durchbruchsvorschläge (Volumenkörper) die passenden Durchbrüche (Löcher / Öffnungen) in ihrem jeweiligen Fachmodell
• Kernbohrzonen werden anschließend mit einem passenden Stück Wand / Decke verschlossen, welches den Namens-Tag „Kernbohrzone“ erhält
• Die Durchbrüche und Schlitze müssen als IfcOpening-Element klassifiziert werden
• Jedem Durchbruch wird ein Eigenschaftenset mit Form, Größe, Durchmesser, Tiefe, System (HKLSE) angehängt
• Die aktualisierten Fachmodelle werden allen Beteiligten als IFC zur Verfügung gestellt

Hinweise: Wenn möglich sollen die Durchbruchsvorschläge automatisiert in Durchbrüche umgewandelt werden, inkl. des dazugehörigen Eigenschaftssets. Leider ist diese Funktion in den meisten CAD-Programmen noch nicht vorhanden, wodurch bei der Integration der Durchbrüche ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich ist, sowie ein großes Fehlerpotential durch händisches Übertragen entsteht. Hier muss die Softwareindustrie schnell Lösungen liefern!

B6: Zusammenführung der Modelle
Verantwortlich: BIM-Koordinator

• Zusammenführung der Modelle in einem Koordinationsmodell
• Prüfung der Modelle nach formalen Kriterien, auf Kollisionen und Konsistenz
• Es sollten keine harten Kollisionen von TGA-Elementen mit Elementen der Architektur oder Tragwerksplanung vorhanden sein (in dem Bereich, wo die S+D-Planung bereits erfolgt ist)
• Übergabe der Prüfergebnisse an die betroffenen Fachplaner zur Einarbeitung der Ergebnisse

Hinweis: Eine automatisierte Prüfung mittels Prüfprogramm (Model-Checker) und die Verwendung von BCF-Dateien als Prüfprotokoll wird empfohlen. Füllungen von Kernbohrzonen sollten bei der Kollisionsprüfung berücksichtigt werden.

Planerstellung erst nach der Freigabe von Modellen

Die Abstimmung der Durchbrüche nach dem dargestellten Workflow basiert auf Modellen. Es ist daher sinnvoll, dass auf Basis der Modelle auch weitere Abstimmungen erfolgen und erst mit der Freigabe die Planerstellung und Abgabe erfolgt. Dadurch wird Aufwand gespart, indem Änderungen in den Abstimmungen deutlich geringer ausfallen.

Kommunikation

Die Fachmodelle, sowie die Hinweise und Änderungswünsche bezüglich der Durchbruchsvorschläge müssen zwischen den Fachplanern kommuniziert werden. Im dargestellten Prozessablauf gibt es keine eindeutige Festlegung, wie dieser Austausch zu erfolgen hat. Konventionell kann man dafür alle gängigen Kommunikationsmittel, wie beispielsweise E-Mails, USB-Sticks, Ausdrucke oder Telefon benutzen.
Will man die BIM-Methode in seiner Gänze anwenden, so steht im Mittelpunkt des Datenaustausches jedoch immer ein gemeinsamer Server, bzw. ein Datenraum. Vorteile wie konsistente Datenhaltung, Zugriffsrechte, Freigabeprozesse, Strukturierte Ablage und gute Auffindbarkeit sprechen für sich. Daher empfehlen wir an dieser Stelle den Einsatz eines zentralen Datenraums.
Ein weiteres Kommunikations- und Dokumentationsmittel ist der Austausch von BCF-Dateien und die Verwaltung dieser über eine Plattform. „Das BIM Collaboration Format ist eine Datenschnittstelle zum vereinfachten Austausch von Informationen während des Arbeitsprozesses zwischen verschiedenen Softwareprodukten basierend auf dem IFC-Austauschformat. Es ermöglicht eine modellbasierte Kommunikation zwischen verschiedenen Anwendern und informiert über Status, Ort, Blickrichtung, Bauteil, Bemerkung, Anwender und Zeitpunkt im IFC Datenmodell.“ **
Für die Kommunikation im BIM-Prozess ist die BCF-Datei ein hervorragendes Werkzeug, da es als „virtueller Notizzettel“ eine papierlose Koordination der verschiedenen Fachdisziplinen ermöglicht. Im Rahmen der Schlitz- und Durchbruchsplanung lassen sich BCF-Datei ideal als Prüfprotokolle für Änderungswünsche und Hinweise verwenden.
Eine BCF-Datei besteht in der Regel aus mehreren „Issues“ (Mängeln, Hinweisen, Aufgaben) die neben einer Beschreibung auch Screenshots der Situation, Kameraposition im Modell, sowie die Auswahl der betreffenden Modellelemente erhalten. Klickt der Empfänger auf einen betreffenden „Issue“, so wird er in seinem Softwaresystem direkt an die betreffende Stelle im Modell navigiert und kann bequem die Änderung vornehmen, Kommentare dazu verfassen und den Status (Offen, Geschlossen, in Bearbeitung, etc.) ändern. Nach Abarbeiten einer ganzen Liste von „Issues“, kann er diese dann seinerseits wieder als BCF an den ursprünglichen Sender verschicken. Dieser Workflow ist extrem effizient, transparent und erleichtert die Zusammenarbeit sehr.
Um noch effektiver zu arbeiten, gibt es bereits eigene Plattformen (z.B. BIM-Collab), die einen ganzen Servicebereich rund um BCF, inkl. PlugIns für viele Programme, automatische Synchronisation, etc. bereitstellen.
Inzwischen sind auch viele CAD-Systeme in der Lage BCF-Dateien zu verarbeiten, sodass das Arbeiten in der gewohnten Softwareumgebung möglich ist. Teilweise benötigt man hierfür noch ein zusätzliches PlugIn (z.B. BIM-Collab). Kostenlose IFC-Viewer, wie z.B. Zoom, Tekla BIMSight oder auch DDS-CAD können ebenfalls BCF-Dateien interpretieren.

** Quelle: https://www.buildingsmart.de/bim-knowhow/standards

Quelle: BCF-Workflow, Quelle: www.openbimer.com