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Digitale BIM-Produktdaten nach VDI 3805/ISO 16757

Die Digitalisierung ist allgegenwärtig in der Gesellschaft. Unter dem Stichwort "Industrie 4.0" wird dabei die Verknüpfung von Daten für intelligente und vernetzte Produktionsprozesse verstanden. Durch die Vernetzung wird die Möglichkeit der Optimierung ganzer Wertschöpfungsketten ermöglicht. Dabei werden alle Phasen des Lebenszykluses eines Produktes – Entwicklung, Fertigung, Nutzung, Wartung, Recycling – eingeschlossen. Das Building Information Modeling (BIM) ist in diesem Zusammenhang ein entscheidender Baustein der Digitalisierung.

Im Bereich der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) wird die Digitalisierung von Produktdaten bereits seit mehreren Jahren mit Hilfe der VDI-Richtlinienreihe 3805 "Elektronischer Produktdatenaustausch in der TGA" angewandt. Mit der VDI 3805 wird ein Standard für die Datenerfassung von technischen und geometrischen Produkteigenschaften für die Planung, Auslegung und Betrieb von Anlagen verwendet. Diese digitalen Produktdaten nach VDI 3805 bilden die Basis eines ganzheitlichen Ansatzes in der TGA zur Integration in ein BIM-Gebäudemodell.

Mit Hilfe dieser digitalen Daten können innerhalb eines BIM-Modells die beteiligten Gewerke koordiniert, die Planungssicherheit erhöht und kritische Punkte schneller überprüft werden. Darüber hinaus kann das BIM-Modell auf das Facility-Management ausgedehnt werden und dort den Arbeits- und Kostenaufwand minimieren.

Neben diesen Anwendungsfeldern für die VDI 3805 wird die softwarebasierte CAD-Planung und Auslegung von Anlagen der TGA unter Berücksichtigung von Gesetzen und Verordnungen (z.B. EEWärmeG oder EnEV sowie zukünftig das GEG) bzw. Normen (z.B. DIN V 18599) in der Praxis unterstützt.

Mit der VDI 3805 wird der Produktdatenaustausch für Komponenten und Anlagen der Heiz-, Raumluft- und Sanitärtechnik im rechnergestützten Prozess geregelt. Dazu wurde die Erfassung technischer und geometrischer Daten vereinheitlicht, um unterschiedlichste Aufgabenstellungen mit dem Zugriff auf nur eine Produktdatenbank abzudecken.

Der Zugriff auf die VDI 3805-Daten wird durch die Webapplikation www.vdi3805-portal.de vereinfacht, denn dem Anwender wird ein zentraler Anlaufpunkt für die Nutzung aktueller Herstellerdaten angeboten. Über die Verknüpfung zu vielen Softwareherstellern ist außerdem eine einfache Datenüber­nahme in die entsprechende Software gewährleistet. Die internationale Verwendung elektronischer Produktdaten wird durch die Überführung der VDI 3805 in die ISO 16757 "Produktdaten für Anlagenmodelle der Technischen Gebäudeausrüstung" realisiert, wodurch zukünftig eine Integration von digitalen Produktdaten der TGA in internationale BIM-Modelle möglich ist.

Nationale Richtlinienarbeit

Der erste Schritt in den standardisierten elektronischen Datenaustausch in der TGA erfolgte bereits 1986 mit der Gründung der fachspezifischen Ausschüsse Heiz- und Sanitärtechnik sowie Raumlufttechnik im VDI. In der Folge erarbeiteten beide Ausschüsse die VDI 3805 und ermöglichten so den Einstieg in das digitale Zeitalter.

Im Oktober 2011 wurde letztmalig der Weißdruck der VDI-Richtlinie 3805 "Produktdatenaustausch in der TGA Blatt 1: Grundlagen" veröffentlicht. Ergänzend zu Blatt 1 wurden nachfolgend die produktspezifischen Blätter, welche die Einzelheiten zum Datenaustausch der jeweiligen Produkte regeln, an die neue Struktur angepasst und inhaltlich aktualisiert.

Ein Überblick über aktuell verfügbare Richtlinien ist im Internet unter www.vdi.de/3805 zu finden.

Mit der Fertigstellung der ISO 16757 wird der VDI die Richt­linienarbeit Zug um Zug abgeben. Die VDI 3805 wird für eine Übergangszeit weiterhin Gültigkeit besitzen und kann angewendet werden. Über den erreichten Stand hinausgehende Aktualisierungen werden dann von der ISO 16757 übernommen. Die neu entstehende internationale Norm wird sich in ihrem Aufbau wesentlich an die VDI 3805 anlehnen, um die Konvertierung der VDI 3805-Daten möglichst einfach gewährleisten zu können.

Die Definition von Produktmerkmalen in der ISO 16757 erfolgt nach dem Datenmodell aus der ISO 13584 "Industrielle Automatisierungssysteme und Integration". Beim Transfer des jetzigen Datenmodells (VDI 3805) in einen ISO-Standard bleiben aber sowohl die Dateninhalte als auch die grundsätzliche Struktur unverändert. Eine Änderung erfährt lediglich die Syntax, d.h. die Form, in der die Daten abgelegt werden. Bisher erfasste Daten können damit weiter verwendet werden.

ISO-Normung

Die momentan in Bearbeitung befindliche ISO 16757 "Produktdaten für Anlagenmodelle der Technischen Gebäudeausrüstung" wird im ISO TC 59 "Buildings and civil engineering works" SC 13 "Organization of information about construction works" erarbeitet und soll den durch die VDI 3805 etablierten Standard internationalisieren. Zunächst werden die Grundlagen für den elektronischen Produktdatenaustausch auf internationaler Ebene in den Teilen 1 bis 5 definiert.

Der im Februar 2015 veröffentlichte Teil 1 "Konzepte, Architektur und Modelle" beschreibt den grundsätzlichen Aufbau des Datenaustausches. Der im November 2016 publizierte zweite Teil "Geometrie" beschreibt die Darstellung der Geometrie und umfasst nahezu 1:1 die Angaben aus der VDI 3805. Im dritten Teil werden die Programmiersprache sowie Funktionen beschrieben. Der vierte Teil behandelt die Interaktion zwischen der ISO 16757 mit anderen BIM Standards. Im fünften Teil wird das Austauschformat für die Produktdaten definiert. Ab dem Teil 10 erfolgt die Beschreibung der produktspezifischen Daten sowie deren spezifischer Austauschformate. Diese Arbeiten werden erst nach Abschluss der Erarbeitung der Grundlagen­teile begonnen. Bis zu deren Veröffentlichung wird die VDI 3805 weiterhin angewandt.

Die im ISO TC 59 erarbeiteten Normen zählen zum Building Information Modeling (BIM). Daher wird die ISO 16757 in enger Abstimmung mit den anderen ISO-Normen im Bereich BIM erstellt. Das Sekretariat der zuständigen Arbeitsgruppe 11 im ISO TC wird vom Deutschen Institut für Normung (DIN) betreut, wodurch eine enge und direkte Verbindung zwischen den Arbeiten an der VDI 3805 und der ISO 16757 gewährleistet wird.

Da 2015 auf europäischer Ebene das CEN TC 442 "Building Information Modeling (BIM)" gegründet wurde, setzt sich der BDH gemeinsam mit dem VDMA sowie den Industrieunternehmen und Softwareherstellern für eine Übernahme der ISO 16757 als eine europäische Norm ein.

Die Zusammenhänge zwischen nationaler, europäischer und internationaler Normung sind im Bild dargestellt:

Eine Übersicht über die verschiedenen BIM-Gremien.
Quelle: VDI; Stand Dezember 2016
BIM-Gremien

Den generellen Zusammenhang zwischen der ISO 16757 und anderen BIM Standards zeigt das folgende Bild:

Das Schema beschreibt die Einbettung der ISO 16757 in das BIM-Modell.
Quelle: VDI
Einbettung der ISO 16757 in das BIM-Modell.

Im Detail wird die ISO 16757, wie jetzt die VDI 3805, digitale Produktdaten zur Einbindung der Herstellerdaten in Berechnungs-, Simulations- und Planungsprogramme sowie generell BIM-Modelle unterstützen. Mit Hilfe der ISO 16757 wird es möglich, eine softwaregestützte Suche und Auswahl von Produkten durchzuführen und darüber hinaus die gewünschten Produktdaten in CAD/CAE-Programme zu integrieren.

Um diese Vielfalt an verschiedenen Anwendungsfeldern abdecken zu können, müssen die Daten eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Sie müssen z.B. Produktklassen zugeordnet werden, die Produkteigenschaften müssen erfasst sein, die Geometriedaten müssen vorhanden sein, die Eigenschaften des Produkts im realen Betrieb müssen, soweit möglich, ebenso beschrieben sein wie die Planungs- und Berechnungsalgorithmen. Außerdem müssen Informationen zu Inspektion und Wartung im Datensatz enthalten sein. Letztendlich greift die ISO 16757 dabei auf bereits bestehende Standards wie IFC und IFD zurück.

Die Einbettung dieser Daten in BIM-Modelle wird dann den Datenaustausch zwischen EDV-Systemen ermöglichen. Über die Unterstützung der Planung hinaus ergibt sich dadurch eine Fülle von Vorteilen auch für andere Anwendungen, wie z.B. die Bestandsverwaltung (Life-Cycle-Management).

Die Entwicklung der ISO 16757 wird so erstmals ein international genormtes TGA-Datenformat anbieten, welches eine einheitliche Handhabung von technischen, kaufmännischen, Wartungs- und Instandhaltungs- sowie Geometriedaten, Bilddaten, Videodaten und Textinformation ermöglicht.

Building Information Modeling (BIM)

Der Begriff Building Information Modeling steht für eine durchgehende Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette am Bau, von der Planung und Ausführung über das Facility Management, die Instandhaltung bis hin zum Rückbau.

Darstellung eines BIM-Modells mit digitalen TGA-Daten.
Quelle: VDI
Darstellung eines BIM-Modells mit digitalen TGA-Daten.

Allgemein kann BIM als digitale Unterstützung des gesamten Lebenszykluses von Bauwerken bezeichnet werden. Dieser Prozess wird immer wichtiger und BIM bietet dafür eine digitale Plattform.

Dieser durchgehende Ansatz wird aktuell in vielen Ländern beim Planen, Bauen und Betreiben von Gebäuden immer stärker eingefordert. Die Entwicklung hin zu BIM-Modellen erfordert die Einführung neuer Arbeitsabläufe und der dafür benötigten Standards. Mit der Veröffentlichung des BIM-Leitfadens 2014 durch das Bundesministerium für Verkehr, Bauen und Stadtentwicklung (BMVBS) ist das Thema BIM auch in Deutschland stärker ins Bewusstsein gerückt. Für den Bereich der TGA bedeutet dies, dass mit Anwendung der VDI 3805 die benötigten digitalen BIM-Daten bereits zur Verfügung stehen.

Webapplikation zur Datenanwendung

Durch die ISO 16757 und deren Einbettung in das BIM-Umfeld können die benötigten Daten zur Auslegung, Berechnung, Planung (inklusive CAD bzw. CAE) oder Simulation von Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) in jedes Softwareprogramm mit der entsprechenden Schnittstelle für eine durchgängige Planung eingelesen werden.

Die Verteilung der erforderlichen Daten geschieht am zweckmäßigsten auf elektronischem Weg, wofür jedoch einheitliche und den Anforderungen gerecht werdende Regelungen erforderlich sind. Dies wird momentan über die VDI 3805 realisiert.

Um nun dem Anwender jederzeit Zugriff auf die aktuellen Datensätze der Hersteller sowie die Anbindung an verschiedene Anwendungsprogramme (z.B. über Webservices) zu ermöglichen, hat der BDH die Webapplikation VDI 3805 unter www.vdi3805-portal.de ins Leben gerufen. Neben der Applikation dient das Portal als zentrale und unabhängige Datenquelle.

Screenshot der Startseite der Webapplikation.
Quelle: VDI
Startseite der Webapplikation.

Die Webapplikation hat das Ziel, die von den Herstellern bereitgestellten aktuellen VDI 3805 Datensätze (z.B. für Wärmeerzeuger, Heizkörper, Wohnungslüftungsgeräte, Luftdurchlässe, Brenner, Flächenheizung/-kühlung, Verteiler/Sammler, Rohre und Formstücke, Heizungsarmaturen, Solarkollektoren, Speicher und #!GL#75#GL!#, Trinkwasserarmaturen oder Wärmepumpen) über gängige Internetbrowser dem Anwender frei zugänglich zur Verfügung zu stellen. Durch Zusatzfunktionen wird der Anwender bei der Produktauswahl und Zusammenstellung unterstützt.

Die Anwendung verwaltet somit Kataloge verschiedener Hersteller und Länderversionen (Sortiment, Sprache). Damit ist neben der Ausgabe der technischen Daten auch die Dar­stellung der CAD-Daten mit Anschlüssen und Störräumen zur Kollisionskontrolle über einen 3D-Viewer inklusive Drehen, Zoomen und Verschieben des Produkts möglich.

Darstellung der CAD-Daten eines Produkts über einen 3D-Viewer.
Quelle: VDI
Ausgewähltes Produkt für den CAD-Export.

Dadurch ergibt sich die Chance, die verschiedenen Verwendungsvarianten der Produkte zu visualisieren sowie alle Produktabhängigkeiten, z.B. Anschlusseigenschaften wie Verbindungselemente oder Anschlussformen und Materialeigenschaften, darzustellen. Die Geometrien der ausgewählten Produkt­varianten können anschließend in CAD-Programme als DWG, STEP, IFC und DXF exportiert werden. Zusätzlich wird ein Plug-In angeboten, um den CAD-Export direkt in Autodesk Revit zu ermöglich.

Weiterführende Informationen: http://www.bdh-koeln.de/