metaTGA - Metadaten und Prozessmodelle für Open BIM in der TGA

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Digitale Technologien werden von der Europäischen Kommission als wesentliche Voraussetzung für die Verwirklichung der Nachhaltigkeitsziele des „Green Deals" gesehen, insbesondere auch in der Bau- und Immobilienwirtschaft. Die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) spielt in diesem Zusammenhang eine zentrale Rolle. Faktoren wie die Energieeffizienz und Nutzungsqualität von Gebäuden oder der Einsatz erneuerbarer Energien werden wesentlich durch die Qualität der Planung und Ausführung gebäudetechnischer Gewerke sowie den Betrieb gebäudetechnischer Systeme beeinflusst. Der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) stellt einen fundamentalen Technologiesprung in der Baubranche dar, der mittel- bis langfristig Auswirkungen auf alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette der Bauwirtschaft haben wird. Gut ausgeführte TGA-Modelle sind essenziell für eine erfolgreiche BIM-Modellierung und tragen daher maßgeblich zum Erfolg eines BIM-basierten Bauprojekts und der Qualität des Bauwerks bei. Der aktuelle Entwicklungsstand zeigt, dass sich offene BIM-Datenmodelle im Bereich der technischen Gebäude¬ausrüstung (TGA) in einem Entwicklungsstadium befinden, in dem eine umfassende lebenszyklusorientierte Anwendung in der Praxis erst eingeschränkt möglich ist. Dies ist jedoch eine wichtige Voraussetzung, dass die Anwendung der BIM-Methodik ihr volles Potential entfalten und damit zur Erreichung der gesetzten Ziele im Bereich zukunftsfähiger Gebäude beitragen kann.

Die übergeordnete Zielsetzung des Forschungsprojekts bestand deshalb darin, einen Beitrag zur Steigerung der Qualität und Tiefe von Metadaten in BIM-Modellen für die TGA zu leisten und damit zur Stärkung des openBIM-Ansatzes in diesem Bereich beizutragen. Dafür wurden eine Methodik zur systematischen und strukturierten Erfassung und Abbildung von Metadaten in Form von Merkmalen (Attributen) von TGA-Komponenten und -Systemen entwickelt sowie Prozessmodelle, welche die Anwendung der entwickelten Methoden im openBIM-Prozess zeigen. Aufgrund ihrer Relevanz für das nachhaltige Bauen wurden schwerpunktmäßig Heizungssysteme auf Basis erneuerbarer Energietechnologien sowie Lüftungssysteme betrachtet. Die aktive Einbindung von Stakeholdern zur adäquaten Berücksichtigung von deren Anforderungen sowie die breite Dissemination der Projektergebnisse waren weitere wichtige Zielsetzungen im Projekt.

Um diese Zielsetzungen zu erreichen, wurde im Forschungsprojekt metaTGA ein universeller Prozess entwickelt, um Metadaten zu erstellen und anzuwenden. Dieser Prozess wurde im Wesentlichen in vier Teilprozesse aufgegliedert: Anforderungsdefinition, Informationsbeschaffung, Metadatenstrukturierung bzw. Phasenmodellierung und Anwendung im BIM-Projekt. Im Zuge der beispielhaften Umsetzung dieses Prozesses im Rahmen des Forschungsprojekts wurden für ausgewählte TGA-Komponenten erforderliche Merkmale und Phasenmodelle (Metadaten) erstellt. Auf Basis dieser Metadaten wurden Prüfregeln für die Qualitätskontrolle abgeleitet. Des Weiteren wurden alle betrachteten Vorgänge als Prozessmodelle mittels Business Process Model and Notation (BPMN) dokumentiert. Mit diesen BPMN-Prozessmodellen wird dargelegt, wie TGA-Komponentenmodelle für openBIM-Anwendungen aufgebaut und genutzt werden können. Die Evaluierung der entwickelten Metadaten und Prozessmodelle erfolgte im Rahmen von Pilotprojekten und wurde wissenschaftlich begleitet. Auf diese Weise war eine Einschätzung der Praktikabilität der entwickelten Ansätze möglich.

Im Verlauf des Projekts wurden für die 56 Komponenten aus der Heizungs- und Lüftungstechnik Metadaten und Phasenmodelle erstellt und in einem Datenbanksystem zur weiterführenden Verarbeitung und Anwendung im Rahmen von openBIM-Projekten abgebildet. Die Komponenten im Bereich Heizungstechnik umfassten die erneuerbaren Energietechnologien Wärmpumpe, Solarthermie und Biomasse. Über 800 strukturierte Attribute ermöglichen eine detaillierte Modellierung gesamter Heizungs- und Lüftungsstrecken. Darüber hinaus wurden für die bearbeiteten TGA-Komponenten Prüfregeln für die Validierung der Modelle entwickelt. BPMN-Modelle wurden sowohl für den Prozess der Erfassung und Abbildung von Metadaten als auch für den Prozess der Anwendung in openBIM-Projekten erstellt. Die entwickelten Methoden sowie die im Rahmen der Stakeholder-Beteiligung und des Evaluierungsprozesses gewonnenen Erkenntnisse wurden in einem Leitfaden in Form einer Broschüre zusammengefasst. Der Leitfaden sowie die ausgearbeiteten Metadatensätze und BPMN-Prozessmodelle wurden mit Abschluss des Forschungsprojekts veröffentlicht.

Aus erhaltenen Rückmeldungen im Rahmen der Stakeholder-Beteiligung sowie im Zuge der durchgeführten Disseminationsaktivitäten kann geschlossen werden, dass ein beträchtliches Potential für die weitere Verwertung im Sinne eines Aufgreifens der Projektergebnisse bei den adressierten Stakeholder-Gruppen besteht. Dies bestätigen auch die Erfahrungen der im Projekt beteiligten Unternehmenspartner, die bereits während der Projektlaufzeit die Projektergebnisse im Unternehmen bei der Gestaltung von BIM-Prozessen und BIM-Projekten einsetzen konnten und dies auch zukünftig tun werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die Verwendung der Ergebnisse des metaTGA-Projekts zu einem deutlich verbesserten internen Ablauf beitragen bzw. können die Projektergebnisse genutzt werden können, um Projektpartner bzw. AuftraggeberInnen hinsichtlich der Möglichkeiten von openBIM-Prozessen zu sensibilisieren. Durch die entwickelten Modelle können BIM-Prozesse besser verstanden und innerhalb des Unternehmens sowie im Rahmen von Projekten besser strukturiert und vermittelt werden. Die entwickelten Prozesse haben universellen Charakter, womit die entwickelten Methoden auch in anderen Domänen im Bauwesen aufgegriffen werden können. Die ausgearbeiteten Metadaten für die im Projekt betrachteten TGA-Komponenten können außerdem als Anhaltspunkt für eine zukünftige Ausarbeitung weiterer Komponenten dienen. Zukünftige Forschungsaktivitäten sollten auf die Automatisierung einzelner Teilschritte der entwickelten Prozesse abzielen, um manuelle Bearbeitungsschritte zu reduzieren sowie auf die Abbildung der ausgearbeiteten Metadaten auf Use-Cases. Auch können die Projektergebnisse von Fachgremien im Bereich der Standardisierung aufgegriffen und zur Weiterentwicklung offener BIM-Standards verwendet werden.

Projektleitung

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Monsberger, Technische Universität Graz, Institut für Baubetrieb und Bauwirtschaft, Fachbereich Integrated Building Systems

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• tbw solutions ZT GesmbH – Office for Digital Engineering
• ALLPLAN GmbH
• TBH Ingenieur GmbH

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Monsberger
Technische Universität Graz
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