VDC und seine Anwendungen im BIM

Ein kurzer Blick auf die Grundlagen

Die zunehmende Verfeinerung digitaler Systeme hat die Art und Weise revolutioniert, wie Architekten, Ingenieure und Bauunternehmer in der AEC-Branche (Architecture, Engineering und Construction) Gebäude oder Infrastrukturprojekte planen, errichten und verwalten können. Computer Aided Design (CAD) ist mittlerweile ein unverzichtbares Tool im Entwurfsprozess. Aber das Building Information Modelling (BIM) erlaubt mit der Generierung eines breiteren Datenspektrums im Zusammenhang mit einem Bauprojekt und dem Zugriff darauf einen umfassenderen Management-Prozess über den ganzen Lebenszyklus des Projektes hinweg.

Virtual Design and Construction (VDC) ist ein weiterer Prozess, der einen integrierten, multidisziplinären Ansatz nutzt, um Leistungsmodelle für Design- und Produktionsprojekte zu schaffen. Es gibt sowohl Überschneidungen zwischen, als auch einige Verwirrung in Bezug auf CAD, BIM und VDC und darüber, wie diese Techniken verwendet werden können, um bestimmte Resultate zu erzielen. Viele Teams in der AEC-Branche verwenden eine Kombination der Tools und Prozesse, die von diesen Disziplinen in einem ganzheitlichen Ansatz für den Entwurf und das Management von Gebäuden und Infrastrukturprojekten zur Verfügung gestellt werden.

Was ist BIM?

BIM steht für Building Information Modelling. Dabei handelt es sich um einen digitalen Prozess, bei dem es um die Generierung und Verwaltung von Informationen über Orte geht. Trotz des Namens, ist die Nutzung des BIM nicht auf traditionelle Gebäude wie Geschäftsräume, öffentliche und private Gebäude beschränkt. Es kann auch in den Entwurfs-, Bau-, und Verwaltungsprozessen von anderen physischen Bauwerken verwendet werden, einschließlich:

  • Straßen
  • Brücken
  • Tunnel

BIM kann auch für größere Gebäudekomplexe und Einrichtungen genutzt werden, zum Beispiel für:

  • Häfen
  • Datenzentren
  • Gewerbegebiete

Je nachdem an welcher Stelle man nachfragt, können die Definitionen variieren. Das US National Building Information Model Standard Project Committee bietet jedoch folgende Definition an:

„Building Information Modeling ist die digitale Darstellung physischer und funktioneller Merkmale einer Anlage. Durch einen gemeinsam nutzbaren Wissenspool für Daten und Informationen über eine Anlage schafft BIM eine zuverlässige Entscheidungsgrundlage während des gesamten Lebenszyklus des Bauwerks, von der frühesten Idee bis hin zum Rückbau.“

Waren traditionelle Entwurfsmethoden in der Vergangenheit auf zweidimensionale, technische Zeichnungen und Schemata beschränkt, hat CAD einen vollständigen Prozess in 3D ermöglicht. Nach bestimmten Definitionen geht BIM sogar noch weiter und bezieht die Zeit als vierte „Dimension" und die Kosten als die fünfte mit ein. BIM-Dateien können informationsreiche Modelle sein, die vom Entwurfsteam an Bauunternehmer und Bauingenieure und dann an die Bauherren oder Verwalter der Anlage weitergegeben werden. Jeder der Projektbeteiligten kann dem gemeinsam geteilten Modell seine eigene Fachdaten hinzufügen, so dass ein dynamisches „intelligentes Objekt" oder parametrisches Modell geschaffen wird, das sich in verschiedener Hinsicht verändert, sobald es durch eine Eingabe aktualisiert wird.

Was ist VDC?

VDC steht für Virtual Design and Construction und bezeichnet einen weiteren Prozess im Zusammenhang mit Architektur-, Ingenieur- und Bauprojekten.

Der Begriff ist wahrscheinlich noch schwieriger zu definieren als BIM, aber ein Arbeitspapier der Stanford University for Integrated Facility Engineering bietet folgende Definition an:

„Bei Virtual Design and Construction (VDC) handelt es sich um die Verwendung von integrierten multidisziplinären Leistungsmodellen von Entwurfs-/Bauprojekten zur Unterstützung ausdrücklicher und öffentlicher Geschäftsziele."

Es handelt sich um einen virtuellen Prozess, der sich der computergestützten Modellierung bedient, das gleiche ließe sich allerdings auch von CAD- und BIM-Systemen sagen. BIM kann ebenso ein multidisziplinäres Modell eines Projekts zur Unterstützung von Geschäftszielen liefern. Sicherlich verlaufen die Grenzen hier schwimmend, aber VDC kann vielleicht als ein engerer Teil des Prozesses unter dem breiteren Dach des BIM gesehen werden. Während BIM unterschiedlichste Informationen über ein Gebäude oder ein Bauwerk vom Entwurf bis zum Rückbau sammelt, beschäftigt sich das VDC mehr mit der Entwurfs- und Bauphase des Projekts. VDC geht jedoch viel weiter als CAD und kann auch als „5D"-Modellierung bezeichnet werden, da die Faktoren Zeit und Kosten in die Modellierung mit einfließen. Dadurch können die Modelle auch als Leistungs- und Entwurfsmodelle fungieren, da beide viele verschiedene Aspekte der Projektleistung vorhersagen und messen können, analog zu den jeweiligen Fortschritten, die erzielt werden.

Anwendungen für VDC

VDC ist so breitgefächert, dass es einen kompletten Lebenszyklus eines Bauprojektes abdeckt. VDC stellt eine direkte Verbindung zwischen dem virtuellen Entwurf und dem Bau her, so dass gewährleistet wird, dass der physische Bau eines Projekts mit seinem digitalen Doppelgänger verknüpft ist und diesen reflektiert. Bei VDC geht es in weiten Teilen um den Übergang vom Digitalen zum Physischen und zurück zum Digitalen.

Einige VDC-Leistungen umfassen:

  • 3D-Modellierung
  • Modell-Verifikation
  • Punktwolken-Modellierung

Die VDC-Anwendung in Relation zum BIM sieht so aus, dass die Team-Mitarbeiter alles modellieren, erstellen, scannen und dann am Modell alles wiederum verifizieren.

Wenn Sie sich jemals eingehender mit der Welt von BIM- und VDC-Systemen befasst haben, werden Sie wahrscheinlich das Konzept des Level of Development oder LOD kennen. Falls nicht, sollten Sie wissen, dass auch dies (wiederum) ein Konzept ist, für das es verschiedene Definitionen gibt. Die Grundidee ist jedoch, dass die jeweiligen Entwicklungsgrade (Levels of Development) den Inhalt und die Verlässlichkeit der BIM-Elemente in den verschiedenen Projektphasen definieren sollten.

Im Entwurf der Spezifikationsrichtlinie von 2017 heißt es zum Beispiel:

„LOD 100-Elemente sind keine geometrischen Darstellungen. Sie können Symbole oder andere generische Darstellungen von Informationen sein, die von anderen Modellelementen abgeleitet werden können. Jede Information, die von LOD 100-Elementen abgeleitet wird, muss als Annäherungswert gesehen werden.

Wenn Sie bis zu dem Abschnitt über LOD 350 gelesen haben, so heißt es dort, dass Elemente „über LOD 300 hinaus erweitert und verbessert werden sollten, indem Informationen über Schnittstellen zu anderen Gebäudesystemen hinzugefügt werden".

Ein Beispiel dafür ist, dass ein Mauerwerkelement die Lage der Laibung, Verbindungsbalken, verfugte Elemente, Lage der Dübel und Fugen mit umfasst. Mit anderen Worten, alle Informationen, die es dem Nutzer des Modells ermöglichen würden, das Wandelement mit anderen Systemen in dem Bauwerk zu koordinieren.

LOD 400-Elemente sind unterdessen „hinreichend detailliert und präzise für die Herstellung der dargestellten Komponente modelliert". Sobald diese Phase erreicht ist, sollte ein Bauunternehmer in der Lage sein, das Bauwerk anhand des Modells zu bauen.

VDC-Modelle können verwendet werden, um das Projekt alle LOD-Phasen durchlaufen zu lassen. Bei VDC geht es jedoch nicht nur um physische Schemata. Wie bereits erwähnt, ermöglicht es Architekten, Ingenieuren und Bauunternehmern der AEC-Branche zusätzlich die Dimensionen Zeit und Geld mit zu modellieren, wobei gleichzeitig die Möglichkeit erleichtert wird, Leistungselemente vorherzusagen und zu messen.

Dies bedeutet, dass Bauherren und Geldgeber Projekte von Anfang an virtuell simulieren können und damit nicht nur eine realistische Ansicht der Gebäude und Bauwerke erhalten, sondern auch die damit verbundenen Kosten samt Zeitaufwand und Personalbedarf. Dies ermöglicht eine effiziente Feinabstimmung noch vor dem Bauprozess.