5.3 Augmented Reality im Facility Management
5.3.4 Softwarelösungen
Autodesk selbst bietet zur Visualisierung von mit Revit erstellten Gebäudemodellen das Pro-gramm Revit Live, das allerdings nur Virtual Reality und keine Kombination aus virtuellen und realen Darstellungen abbilden kann. Zur Nutzung von Augmented Reality sind zahlrei-che Programmerweiterungen anderer Hersteller verfügbar, von denen drei hier beispielhaft vorgestellt werden.
Robotic eyes
Die Firma Robotic Eyes GmbH wurde 2016 in Graz gegründet. Sie entwickelt Software-Lösungen basierend auf Augmented Reality speziell für Anwendungen in Architektur, Engi-neering und Konstruktion. Derzeit gibt es ein Plug-In für Google Sketchup, eine Schnittstelle für Revit ist derzeit in Arbeit. Die App kann auf allen mobilen Endgeräten mit iOS- oder Android-Betriebssystem oder über die AR-Brille HoloLens von Microsoft verwendet werden.
Die App wird besonders in folgenden Bereichen angewendet: In der Bauaufsicht können Soll-Ist-Vergleiche erstellt und Abweichungen frühzeitig erkannt werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen zu setzen. Die App unterstützt auch bei der Visualsierung, Verrechnung und Abnahme von Installationen: Die verbauten Leitungen können dreidimensional erfasst, Aufmaße erstellt und daraus Stücklisten exportiert werden. Außerdem können die verbauten Installationen nach der Fertigstellung dreidimensional in der Wand angezeigt werden. Zusätz-lich können konkrete Produkte, die bei einem Projekt zum Einsatz kommen sollen, über einen QR-Code verschickt und direkt in der gewünschten Umgebung dargestellt werden. (Robotic Eyes GmbH, 2019b)
Derzeit wird die App vorwiegend für Visualisierungen verwendet. Bei speziellen Anforderungen ist es auch möglich, individuelle Lösungen zu entwickeln: Für zusätzliche Informationen zu Komponenten können über eine solche Programmerweiterung beispielsweise Links bzw. QR-Codes an den Komponenten angehängt werden, die zu den entsprechenden Informationen in Form von Text-, Bild- oder Videodokumenten führen. Eine Navigationsfunktion ist ebenfalls relativ einfach zu realisieren. Außerdem ist es auch möglich, dass der Nutzer selbst Eingaben tätigt. (Robotic Eyes GmbH, 2019a)
AUGmentecture
Die App AUGmentecture wurde von der Firma AUGmentecture Inc. entwickelt, die 2014 in Los Angeles, Kalifornien, gegründet wurde. Die App bietet die Darstellung von 3D-Modellen auf mobilen Endgeräten im AR-Format. Dazu wird nach Erstellung eines Benutzerkontos das Modell auf eine Plattform hochgeladen und kann später über die App auf mobilen Endgeräten angezeigt werden. Für Revit gibt es ein eigenes Plug-In, mit dem das 3D-Modell direkt aus Revit auf die Plattform geladen werden kann. Die App ist für die Revit-Versionen 2017-2020 und an allen iOS- oder Android-Geräten nutzbar. (Augmentecture Inc., 2018)
ARki
Ähnlich wie AUGmentecture ist ARki eine App, die vor allem zur Visualisierung von Bau-vorhaben verwendet wird und sich daher vor allem an Architekten richtet. Sie wurde von der Firma Darf Design aus London entwickelt. Mit dem kostenlosen Basispaket kann ein Projekt angelegt werden, Modelle in die App importiert, anderen zugänglich gemacht und auf allen iOS- oder Android-Geräten im 3D- oder AR-Modus dargestellt werden. Mit der kostenpflichtigen Erweiterung können mehrere Projekte angelegt werden. Außerdem ist die Simulation und Darstellung von Schatten und Beleuchtung im Tagesverlauf möglich. (Darf Design, 2019)
6 Ergebnisse und
Schlussfolgerungen
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Ergebnisse und Erkenntnisse aus der vorliegenden Masterarbeit zusammengefasst:
Das Kapitel „Modellerstellung“ befasst sich damit, wie das Gebäudemodell mit Revit erstellt wird. Die Komponenten, aus denen das TGA-Modell besteht, können entweder aus der inter-nen oder aus einer exterinter-nen Datenbank übernommen werden oder als eigene Revit-Familie neu erstellt werden.
Es sind zahlreiche Datenbanken verfügbar, die meist kostenlos herstellerneutrale sowie her-stellerspezifische Komponenten für die Modellierung in Revit beinhalten. Für die Modellie-rung gebäudetechnischer Anlagen sind hierbei besonders die Portale RevitCity, MEPcontent, BIMobject sowie MagiCAD Cloud zu empfehlen. Für spezielle Anforderungen entwickeln bei-spielsweise die Firmen Andekan und Cadstudio individuelle, kostenpflichtige Lösungen.
Revit ist in erster Linie ein Modellierungsprogramm, das über zahlreiche Funktionen zur Aus-wertung der eingegebenen Daten verfügt. Zur Durchführung von Berechnungen, die speziell für die Gebäudetechnik relevant sind, sind Zusatzprogramme notwendig.
Das im Zuge der vorliegenden Masterarbeit verwendete Berechnungsprogramm Solar-Computer verfügt beispielsweise über die Schnittstelle „GBIS“, die Revit und Solar-Computer verbindet und über die Daten direkt im gbxml-Format ausgetauscht werden können.
Die U-Werte der Bauteile, die z.B. für die Berechnung von Heizlast und Kühllast erforderlich sind, können nicht direkt anhand des in Revit definierten Bauteilaufbaus in Solar-Computer berechnet werden. Die U-Werte müssen entweder manuell in Revit eingegeben werden oder direkt in Solar-Computer eingegeben bzw. dort berechnet werden.
Eine zentrale Rolle für den Datenaustausch spielt die Definition der MEP-Räume in Revit.
Diese bilden die Grundlage für den Datenaustausch bei der Durchführung der Berechnungen.
In diesen werden auch die Berechnungsergebnisse abgespeichert.
Im Kapitel „BIM im Facility Management“ wurde untersucht, wie für das Facility Manage-ment relevante Funktionen in Revit umgesetzt werden können: Die Erstellung von Reporten von Komponenten der gebäudetechnischen Anlagen ist über die Funktion zur Erstellung von
Bauteillisten möglich, mit der die Komponenten nach bestimmten Kriterien aufgelistet, ge-filtert und gruppiert werden können. Auf dieselbe Weise können auch Raumlisten erstellt werden. Zur Erstellung von Raumbüchern ist auch die Funktion zur Erstellung eingebetteter Bauteillisten interessant, mit der auch Eigenschaften zu Bauteilen angezeigt werden können, die Teil eines Systems - in diesem Fall eines Raumes oder MEP-Raumes - sind.
Die Zuordnung von AKS-Nummern zu Komponenten kann mit Hilfe der Definition eines so-genannten gemeinsam genutzen Parameters realisiert werden. Dieser wird in einer externen Textdatei abgespeichert und dann allen Komponenten zugewiesen, die eine AKS-Nummer erhalten sollen.
Ein gemeinsam genutzter Parameter kann auch dazu genutzt werden, einzelnen Komponenten Dokumente z.B. im PDF-Format mit zusätzlichen Informationen zuzuweisen. Mittels eines gemeinsam genutzten Parameters vom Typ „URL“ können Komponenten Verknüpfungen zu-geordnet werden, die zu Ordnern führen, die die entsprechenden Daten enthalten.
Hinsichtlich der Erstellung von Schemata aus dem 3D-Modell in Revit bietet der Software-hersteller CADsys eine Programmerweiterung für Revit an, die die Vernetzungsstruktur des Revit-Modells verstehen und daraus ein Strangschema erzeugen kann. Eine manuelle Nach-bearbeitung ist in AutoCAD möglich.
Die Recherche zur Nutzung von Augmented Reality in Verbindung mit BIM ergab, dass die am Markt erhältlichen Softwarelösungen und Anwendungen derzeit hauptsächlich von Seiten der Architektur zur Visualisierung von Bauvorhaben verwendet werden. Die Firma Robotic Eyes bietet Anwendungen an, die über die reine Darstellung hinausgehen: Die Funktionen zum Anzeigen von zusätzlichen Informationen zu Komponenten oder die Navigation zu bestimm-ten Anlagenkomponenbestimm-ten können im Zuge einer kundenspezifischen Lösung implementiert werden.
7 Zusammenfassung
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich damit, wie der Prozess der Planung von gebäude-technischen Anlagen basierend auf Building Information Modeling funktioniert. Dabei wurde der Prozess von der Erstellung des Gebäudemodells, über Berechnungen bis hin zu Möglich-keiten zur Nutzung für das Facility Management untersucht.
In der Einleitung wurde auf die Ausgangssituation sowie die Aufgabenstellung eingegangen.
Anschließend wurden die Ziele der Arbeit definiert und die Vorgangsweise bei der Bear-beitung der Aufgabenstellung beschrieben. Schließlich wurden die verwendeten Programme Revit, Solar-Computer sowie die Programmerweiterung GBIS, die die Schnittstelle zwischen den beiden Programmen darstellt, angeführt.
Im Kapitel „Grundlagen“ wurden zunächst die Begriffe Reifegrad-Stufen sowie die BIM-Dimensionen erklärt. Anschließend wurde mit der Beschreibung der Vergaberichtlinie der EU sowie des österreichischen Bundesvergabegesetzes auf die rechtlichen Grundlagen für die Ar-beit mit BIM eingegangen. Mit der Beschreibung der Normen ÖNORM A 6241, ÖNORM EN ISO 29481 sowie ÖNORM ISO 19650 wurden auch die normativen Rahmenbedingungen dargelegt. Außerdem wurde in diesem Kapitel das Energetikum in Pinkafeld als Beispielge-bäude, anhand dessen der Prozess durchlaufen wird, beschrieben.
Das Kapitel „Modellerstellung“ befasst sich anhand des Beispielgebäudes mit der Model-lierung gebäudetechnischer Anlagen in Revit. Zunächst wurden dazu die Grundlagen der Arbeitsweise mit Revit beschrieben. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Suche nach den zur Modellerstellung benötigten Komponenten und den Datenbanken, aus denen diese ent-nommen werden können. Dabei konnte ermittelt werden, dass sich als Datenbanken für die Modellierung gebäudetechnischer Anlagen in Revit besonders die Portale RevitCity, MEP-content, BIMobject sowie MagiCAD Cloud eignen. Anschließend wurde die Modellierung der gebäudetechnischen Anlagen des Beispielgebäudes beschrieben.
Von diesem Modell ausgehend wurde im nächsten Kapitel „Berechnungen“ die Durchführung der Berechnungen beschrieben und dabei jeweils besonders die Export- und Importvorgän-ge über die GBIS-Schnittstelle betrachtet. Dabei wurde auch auf die Erstellung von MEP-Räumen eingegangen, die für die Berechnung gebäudetechnischer Anlagen auf Basis eines Revit-Modells benötigt werden. Es wurden die Heizlast, die Fußbodenheizung und die Kühl-last mit dem Programm Solar-Computer berechnet.
Das letzte Kapitel befasst sich damit, welche Funktionen in Revit zur Unterstützung des Facility Managements herangezogen werden können. Ausgehend von den Aufgaben des
Faci-lity Managements wurden die folgenden Aufgabenstellungen untersucht: Die Erstellung von Raumbüchern sowie von Reporten bestimmter gebäudetechnischer Komponenten kann mit der Funktion zur Erstellung von Bauteillisten in Revit umgesetzt werden. Zusätzliche Informa-tionen in Form von AKS-Nummern oder auch PDF-Dateien können einzelnen Komponenten über gemeinsam genutzte Parameter vom Typ „Text“ bzw. „URL“ zugeordnet werden. Für die automatisierte Erstellung von Schemata bietet der Softwarehersteller CADsys speziell für Revit eine Programmerweiterung an.
Im letzten Abschnitt dieses Kapitels wird darauf eingegangen, inwiefern Augmented Reality im Zuge des Facility Managements eingesetzt werden kann. Die Recherche ergab dabei, dass AR-basierte Anwendungen derzeit vorwiegend zur Visualisierung von Bauprojekten eingesetzt werden. Weitergehende Anwendungen, wie die Zuordnung und Darstellung von Zusatzinfor-mationen oder das Navigieren hin zu bestimmten Komponenten, sind mit Hilfe von Zusatz-lösungen realisierbar, die durch den Softwarehersteller anwendungsspezifisch programmiert werden.
8 Verzeichnisse
8.1 Literaturverzeichnis
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8.2 Abbildungsverzeichnis
2.1 BIM-Reifegradstufen (Plandata BIM Solutions, 2019a) . . . 6
2.2 Energetikum (Forschung Burgenland GmbH, 2019) . . . 11
3.1 Benutzeroberfläche in Revit (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 14
3.2 Lüftungsgerät im Familieneditor (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . . 27
3.3 Revit-Architekturmodell Energetikum (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . 29 3.4 Beispiel Sanitärinstallationen (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 31
3.5 Anschlusselement Waschtisch (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 31
3.6 Heizungsverteiler Energetikum - Modell (Eigener Screenshot aus Revit 2019) 32 3.7 Heizungsverteiler Energetikum - Foto (Eigenes Foto) . . . 32
3.8 Lüftungsgerät in Technikzentrale (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . . 33
3.9 Lüftungsgerät - Kanalnetz markiert (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . 33
3.10 Lüftungsinstallationen Büro (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 34
4.1 GBIS-Registerkarte (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 37
4.2 Zweigeschoßiger MEP-Raum (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 41
4.3 Report Gebäudeexport (Eigener Screenshot aus Revit 2019) . . . 43
4.4 Ergebnisse Heizlastberechnung (Eigener Screenshot aus Solar-Computer) . . 45
8.3 Abkürzungsverzeichnis
2D zweidimensional 3D dreidimensional
AIA Auftraggeber-Informations-Anforderungen AKS Anlagenkennzeichnungssystem
AR Augmented Reality
bSDD buildingSMART Data Dictionary
BIM Building Information Modeling = Bauwerksinformationsmodellierung BIMs Building Information Models
CAD Computer-Aided Design
CAFM Computer-Aided Facility Management CAM Computer-Aided Manufacturing FM Facility Management
gbXML Green Building XML
HKLS Heizung - Klima - Lüftung - Sanitär iBIM Integrated Building Information Modeling IFC Industrial Foundation Classes
IDM Information Delivery Manual MEP Mechanical - Electrical - Plumbing TGA Technische Gebäudeausrüstung VDI Verein Deutscher Ingenieure VR Virtual Reality
EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG
Hiermit erkläre ich ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig angefertigt, andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe.
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