Digitale Planungsdaten für den Gebäudebetrieb

Martin Steffen / Plansite

TGA-Fachingenieure erzeugen in der Planungsphase für den Gebäudebetrieb wertvolle Daten. Damit der Austausch zwischen TGA-spezifischen CAD/BIM-Programmen und CAFM-Systemen klappt, sollten allerdings schon in früher Projektphase zahlreiche Punkte beachtet und wichtige Absprachen getroffen werden.

Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Angesichts einer zunehmenden Gebäudetechnisierung, verschärfter Vorgaben zur Nachhaltigkeit, Energieeinsparung und Minderung von Treibhausgasemissionen wird eine an den Anforderungen des Gebäudebetriebs und am Gebäude-Lebenszyklus orientierte Planung und Dokumentation immer wichtiger.
■ Die modellorientierte Planung schafft im Gebäudebetrieb neue Möglichkeiten und vereinfacht Prozesse. Damit der Austausch mit CAFM-Systemen möglichst reibungsfrei klappt, sind schon beim Projektbeginn Regeln zu vereinbaren.
■ Dazu gehören unter anderem FM-Anforderungsbeschreibungen (AIR), deren Integration in das BIM-Projekt, die Einigung auf eine gemeinsame, zentrale Datenumgebung (CDE) über den gesamten Projektverlauf bis in die Betriebsphase sowie die Nutzung BIM-fähiger CAFM-Software, standardisierter Austauschformate und Klassifizierungssysteme.  
 

Untersuchungen zufolge lassen sich die Lebenszykluskosten von Gebäuden um 10 bis 20 % senken, wenn die Aspekte des Gebäudebetriebs frühzeitig in die Planung eingebunden werden. Daraus ergibt sich fast zwangsläufig die Notwendigkeit, das Bewirtschaften und Instandhalten schon während der Planung stärker zu berücksichtigen, effizient vorzubereiten und zu unterstützen.

BMVBS, nach: Jones Lang LaSalle

Durch die modellorientierte BIM-Planung entstehen neue Möglichkeiten in der Zusammenarbeit und Abstimmung zwischen Planern und Facility-Managern. So können nicht nur für den Gebäudebetrieb relevante Planungsinformationen, wie Raum- und Bauteildaten, Produktspezifikationen, Kosten- oder Energiedaten aus dem BIM-Modell übernommen werden.

Mit IoT-Sensordaten angereicherte „Digitale Zwillinge“ könnten sogar den Gebäudebetrieb revolutionieren, weil der Betriebszustand gebäudetechnischer Anlagen damit in Echtzeit kontrolliert und somit deren Steuerung und Regelung besser optimiert, ferner Kosten und CO2-Emissionen effizienter gesenkt werden können.

Was ist und was kann CAFM?

CAFM-Systeme sind Programme, die Gebäude- und Anlagenbetreiber dabei unterstützen, die Wirtschaftlichkeit und Nutzung, den Betrieb und die Werterhaltung von Immobilien inklusive aller dafür erforderlichen Prozesse zu optimieren. Sie schaffen mehr Transparenz im Gebäudebetrieb, optimieren Raumnutzungen, senken Betriebskosten und vereinfachen Planungsentscheidungen.

Allplan

Dabei bilden häufig einfache Flächenmanagement-Daten die Grundlage für viele Anwendungen, wie das Schlüssel- und Reinigungsmanagement oder die Vermietung. Prozesse, zum Beispiel in der Instandhaltung oder der Verwaltung von Verträgen und Gewährleistungen, können ebenso automatisiert werden, wie Abläufe bei Problemen und Störungen.

CAFM begleitet den gesamten Gebäude-Lebenszyklus, umfasst die Realisierung, Bewirtschaftung, das Controlling, Um- und Rückbau und setzt (im Idealfall) bereits bei der Planung an. Deshalb sind die meisten Systeme inzwischen in der Lage, BIM-Daten zu importieren, mit nutzungsrelevanten Daten anzureichern und verarbeiten.

Als Teil der IT-Infrastruktur von Gebäudebetreibern verfügt CAFM neben BIM zusätzlich über Schnittstellen zu ERP- (Enterprise Resource Planning), DMS- (Dokumentenmanagement) oder Gebäudeautomationssystemen. Neben stationären Client-Server-Lösungen werden zunehmend auch Web-basierte CAFM-Systeme angeboten. Damit können Datenbankinformationen von zugriffsberechtigten Beteiligten (Betreiber, Planer, Nutzer, Wartungsfirmen etc.) über Web-Browser zeit- und ortsunabhängig eingegeben, aktualisiert und abgerufen werden.

Plansite

Welche Vorteile bietet BIM im CAFM?

Das nach Abschluss der Planungsphase generierte Bestands- oder Dokumentationsmodell, das die verschiedenen As-Built-Fachmodelle (Raum-, Ausbau-, Haustechnikmodell etc.) enthält, bildet mit den darin enthaltenen Geometrie- und Attributinformationen eine ideale Basis für das kaufmännische, infrastrukturelle oder technische Gebäudemanagement. Planungsdaten lassen sich automatisiert, ohne manuelle Mehrfacheingabe, redundanz- und fehlerfrei in die Betriebsphase überführen.

Per IFC-Schnittstelle lassen sich Gebäudemodelle und deren Bauteile strukturiert im Rahmen von OpenBIM-Projekten austauschen. Werden die IFC-Datenstrukturen durch zusätzliche Bauteilinformationen und Merkmale angereichert, beispielsweise unter Verwendung von Klassifizierungssystemen wie CAFM-Connect, ECLASS oder DBD-BIM, lassen sich nutzungsrelevante Bauwerksdaten auch unabhängig vom jeweils eingesetzten BIM- oder CAFM-System austauschen.

Plansite

Werden Produktlisten und Herstellerinformationen im BIM-Modell hinterlegt, entsteht eine umfangreiche Gebäudedokumentation mit allen baulichen und gebäudetechnischen Informationen, die eine Inbetriebnahme, Instandhaltung, Wartung, Reparatur oder den Austausch defekter Komponenten vereinfacht. So können beispielsweise anhand von Materiallisten aus der Planungsphase Wartungspläne erstellt oder Instandhaltungskosten zuverlässiger ermittelt werden. Im Falle einer Gebäudeumnutzung oder Sanierung lassen sich ferner Varianten einfacher simulieren sowie Aufwand und Kosten besser abschätzen.

Da das BIM-Modell auch räumliche Informationen liefert, können Systeme für die Gebäude- und Anlagenbewirtschaftung die teilweise komplexen alphanumerischen Betriebsdaten auch anschaulich visualisieren und verorten, was zu mehr Transparenz führt. Damit vereinfacht BIM Entscheidungsprozesse, die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten und sorgt insgesamt für eine effizientere Bewirtschaftung und Instandhaltung von Gebäuden.

Auch Bestandsgebäude lassen sich über BIM-Schnittstellen in CAFM-Systeme einbinden. Dazu werden die Objekte mithilfe unterschiedlicher Aufmaßverfahren (Tachymetrie, 3D-Laserscanning, Lidar, Fotogrammetrie) zunächst geometrisch erfasst, anschließend mit teil-automatisierten Verfahren in BIM-Modelle umgewandelt und diese mit Bauteilattributen ergänzt.

Minnucci Associati, Naples Central Station

Regeln, Absprachen und Werkzeuge

BIM-Modelle können nur dann einen Mehrwert für den Gebäudebetrieb entwickeln, wenn die Anforderungen für den Gebäude- und Anlagenbetrieb möglichst früh zu Projektbeginn definiert und berücksichtigt werden. Dazu sind mehrere Maßnahmen und Absprachen erforderlich, von denen im Folgenden nur einige beispielhaft genannt werden. Zunächst müssen Anforderungen aus dem Facility Management an ein BIM-Projekt präzise festgelegt werden. Diese werden in den sogenannten Asset-Informationsanforderungen (Asset Informations Requirements, AIR) festgelegt, die zum Bestandteil der BIM-Projektdokumente, den Auftraggeberinformationsanforderungen (AIA) und des BIM-Abwicklungsplans (BAP) werden.

Anschließend müssen aus FM-Sicht erforderliche BIM-Rollen (BIM-Manager, Koordinator etc.) im Projekt festgelegt werden, sowie die Übergabezeitpunkte, wann, welche BIM-Inhalte mit welchem Fertigstellungsgrad (Level of Development, LOD), von wem geliefert werden müssen. Schließlich müssen Austauschformate (z. B. IFC, COBie, gbXML, CAFM-Connect etc.) zum Austausch der Daten bzw. zur Übernahme in CAFM- und andere IT-Systeme sowie gegebenenfalls die einzusetzenden BIM- und CAFM-Werkzeuge vorgegeben werden.

RIB IMS

Damit Objekte und technische Anlagen eines Gebäudes eindeutig gekennzeichnet, identifiziert, zugeordnet und verortet werden können, müssen diese über Kennzeichnungs- oder Klassifizierungssysteme wie DBD-BIM, ECLASS oder CAFM-Connect eindeutig gekennzeichnet und klassifiziert werden. Als daten- und kommunikationstechnische Grundlage einer BIM-CAFM-Verknüpfung dient ferner eine gemeinsame, zentrale Datenumgebung (Common Data Environment, CDE), auch virtueller Projektraum oder Projekt-Kommunikations-Management-System (PKMS) genannt (Einfacher verteilt zusammenarbeiten, TGA-E 12-2020).

Diese zentrale Organisations-, Informations- und Datenaustausch-Plattform vereinfacht den Daten- und Informationsaustausch zwischen Planern und Betreibern. Die Nutzer können auf stets aktuelle Projektdaten und Informationen zugreifen, was eine effizientere Koordination, Kommunikation und Kooperation ermöglicht. Änderungen, Aktualisierungen und Kommentare werden in Echtzeit geteilt. Das beugt Missverständnissen und Fehlinterpretationen vor. Eine Dokumentationsfunktion speichert den Verlauf von Up- und Downloads, Datenänderungen und anderen Aktivitäten, was eine genaue Nachverfolgung von Entscheidungen, Änderungen und Entwicklungen im Laufe des Projekts ermöglicht.

Catenda

Welche Schnittstellen gibt es?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, BIM und CAFM datentechnisch miteinander zu verknüpfen. Neben proprietären Schnittstellen von CAD/BIM- und CAFM-Softwareherstellern, gibt es auch herstellerübergreifende Standards wie IFC, COBie, gbXML oder CAFM-Connect und weitere mit unterschiedlichen Einsatzschwerpunkten, Stärken und Schwächen. Wohl am häufigsten verbreitet ist der BIM-Datenaustausch-Standard IFC (Industrial Foundation Classes) von buildingSmart International.

Weil viele für den Gebäudebetrieb nicht relevante Informationen enthalten sind, eignet sich der IFC-Standard zwar nicht unmittelbar für das CAFM. IFC ermöglicht aber einen umfassenden, bidirektionalen Austausch von Geometrie- und Attributdaten. Außerdem ist IFC ab der Version 4 das offizielle europäische Datenformat für den BIM-Modelldatenaustausch zwischen Softwareanwendungen verschiedener Hersteller. Deshalb setzen auch viele BIM2CAFM-Austauschformate auf diesem Datenschema auf.

RIB IMS

COBie (Construction Operations Building Information Exchange) ist ein Austauschformat ausschließlich für alphanumerische BIM-Daten. Es ermöglicht eine prozessbegleitende, strukturierte Erfassung und Dokumentation wichtiger nutzungsrelevanter Projektdaten. Dazu werden wichtige Projektdaten wie Raum- und Bauteillisten aus dem BIM-Modell exportiert und im Projektverlauf um zusätzliche Daten erweitert, beispielsweise Gerätefabrikat, Modell und Seriennummer, Produktdatenblätter, Ersatzteillisten, Reinigungs- und Wartungsanweisungen etc.

gbXML (Green Building eXtended Markup Language) ist ein offenes XML-basiertes Datenschema für die Übergabe von Gebäudemodellen zwischen CAD-Systemen, gebäudetechnischen und bauphysikalischen Berechnungs-, Simulations- und Analyseprogrammen.

CAFM-Connect des Interessenverbands CAFM Ring ist eine OpenBIM-Schnittstelle für den Austausch alphanumerischer Gebäudedaten mit allen Inhalten und Strukturen auf Basis des IFC-Standards. Ausgetauscht werden können Gebäude- und Raumdaten, Anlagen- und Ausstattungsdaten, etwa Lüftungsanlagen, Aufzugsanlagen, Brandschutzklappen, Feuerlöscher oder Mobliar sowie Dokumente, beispielsweise Wartungsprotokolle.

Eine Sonderstellung nimmt BIMeta ein. BIMeta ist kein Datenstandard, sondern eine Plattform zur Verwaltung von Klassen und Merkmalen für den offenen BIM-Datenaustausch. Mithilfe eines Datenmapping-Verfahrens lassen sich parallel existierende Regelwerke, Richtlinien, Normen und Standards über eine gemeinsame Systematik verknüpfen. Daraus entsteht eine gemeinsame Metastruktur, die einen durchgehenden, reibungslosen Datenaustausch ermöglichen soll.

AEE Intec

BIM wird im FM wird immer wichtiger

Angesichts einer zunehmenden Gebäudetechnisierung, verschärften Vorgaben zur Nachhaltigkeit, Energieeinsparung und der Minderung von Treibhausgasemissionen, unter anderem über die EU-Gebäuderichtlinie, wird eine an den Anforderungen des Gebäudebetriebs und am Gebäude-Lebenszyklus orientierte Planung und Dokumentation immer bedeutsamer. Bauherren und Investoren werden BIM2CAFM deshalb vermehrt einfordern.

Das setzt neue Werkzeuge und Technologien für den Datenaustausch zwischen Planen / Bauen und Betreiben zwingend voraus. Das BIM-Gebäudemodell bietet über die Planungs- und Bauphase hinaus auch in der Nutzungsphase viele Vorteile hinsichtlich der Kosten, des Ressourceneinsatzes und der Qualität. Damit die richtigen Informationen zur richtigen Zeit im BIM-Modell verfügbar sind und gepflegt werden können, müssen allerdings alle am Betrieb Beteiligten bereits in sehr früher Planungsphase mitwirken.

Neben funktionierenden BIM2CAFM-Schnittstellen und Klassifizierungssystemen für den Bauproduktdaten-Austausch erhält der „Digitale Zwilling“ eine zunehmende Bedeutung. Wird das BIM-Bestandsmodell durch zusätzliche Informationen sukzessive angereichert – etwa durch Datenblätter oder Wartungsanweisungen, die beispielsweise ausführende Firmen bereits während der Bauphase per BIM-Nachrichtenaustauschformat BCF hinzufügen können – bildet es eine wertvolle digitale Grundlage für den Gebäudebetrieb. Werden zusätzlich aus IoT-Sensoren gewonnene Messungen einbezogen und kontinuierlich aktualisiert, entsteht darüber hinaus eine umfassende Plattform für das Gebäude- und Energiemonitoring, die weiterreichende Funktionen erlaubt, wie etwa selbstlernende Echtzeit-Optimierungen des Gebäudebetriebs. Marian Behaneck

BIM2CAFM: Praxis-Statements

Professor Dr. Michael May, ehemaliges Vorstandsmitglied des Deutschen Verbands für Facility Management (gefma) und ehemaliger Leiter des Arbeitskreises CAFM, sieht die Herausforderungen des BIM2CAFM-Austausches vor allem auf der Seite der Beteiligten: „Neben BIM-Plattformen und BIM-Projekträumen, die häufig für die Projektphasen Planen und Bauen als CDE eingesetzt werden, bieten BIM-fähige CAFM-Systeme inzwischen zahlreiche Funktionen, die spezifische Anforderungen der Betriebsphase an eine CDE unterstützen oder sogar vollständig abbilden. Prinzipiell ist die Übergabe von BIM-Daten in den Gebäudebetrieb heute kein großes technisches Problem mehr. Die Mehrzahl der von GEFMA im Rahmen der Richtlinie 444 zertifizierten CAFM-Systeme verfügt über die Möglichkeit, BIM-Daten in das CAFM-System zu übernehmen, dort zu modifizieren und auch wieder an das BIM-Autorenwerkzeug über geeignete Schnittstellen wie IFC zurück zu spielen. Das Problem besteht vielmehr in der Abstimmung zwischen Planern und Facility Managern bezüglich Umfang und Art der zu übertragenden Daten.“

Bernd Roselieb

Dr. Christof Duvenbeck, Head of Sales & Research beim CAFM-Hersteller RIB IMS, sieht keinen Grund mehr, Gebäude ohne BIM zu betreiben: „Das Kompatibilitätsproblem ist gelöst. IFC2x3, IFC4 und IFC4.3 sind inzwischen ausgereifte Standardformate, über die sich auch komplexe Bauvorhaben und Betriebsprozesse abbilden lassen. Mit neuen, browserfähigen BIM-Viewern stehen zudem leistungsfähige Werkzeuge für die BIM-Modellintegration in CAFM-Systemen bereit. Zu den Herausforderungen zählen Qualitätsunterschiede beim IFC-Export von BIM-Autorensystemen, die bei CAFM-Herstellern und Anwendern viel manuelle Nacharbeit abverlangt sowie fehlende Absprachen und einheitliche Richtlinien. Insbesondere Organisationen, Verbände und Software-Hersteller sollten sich mit Anbietern von Klassifikationssystemen wie ECLASS, DBD-BIM oder CAFM-Connect auf einheitliche Standards einigen. DIN SPEC 91555 ist ein guter Anfang.“

RIB IMS

Dipl.-Ing. Andrè Keßler, Geschäftsführer des CAFM-Anbieters Keßler Real Estate Solutions aus Leipzig, rät BIM2CAFM vom Ende her zu denken: „TGA-Planer sollten sich bei Projektbeginn Gedanken über das Erfassungskonzept, die Objektumfänge, Kataloge und Attribute machen, die später benötigt werden. Auch Erfassungs- und Aktualisierungsprozesse sind ein wichtiger Aspekt – hier unterstützen wird den TGA-Bereich mit einer eigenen App. Die aktuellen Herausforderungen des BIM2CAFM-Austauschs sehe ich in fehlenden digitalen Modellen. Häufig müssen diese erst erstellt werden. Auch bei der Übernahme der Architekturmodelle in den Gebäudebetrieb knirscht es noch aufgrund unterschiedlicher Werkzeuge, Versionen, IFC-Formate und Datenkonsistenz. Häufig fehlen auch Ideen, wofür digitale Modelle genutzt werden können – beispielsweise zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks von Gebäuden. Ich persönlich sehe in der BIM-FM-Integration einen entscheidenden Schritt in Richtung Nachhaltigkeit. Damit wird eine neue Ära der Gebäudebewirtschaftung eingeläutet.“

Keßler Real Estate Solutions

Christian Langenhövel von Plansite, einem zur Brüninghoff Group gehörenden Unternehmen für integrale Planung, hat schon früh die spätere Nutzungsphase im Blick: „Zunächst klären wir gemeinsam mit dem Auftraggeber, was mit BIM abgebildet werden soll, denn das beeinflusst die Modellerstellung. Gemäß diesen Vorgaben werden die einzelnen BIM-Fachmodelle generiert. Wir nutzen dabei Daten eigener Autoren-Systeme sowie externer Planungspartner in einer Open-BIM-Umgebung. Im Koordinationsmodell erfolgt dann die Qualitätsprüfung, beispielsweise auf Kollisionen in der TGA-Planung. Anschließend werden unter anderem Termine hinterlegt sowie Daten für den späteren Gebäudebetrieb, etwa für ein Anlagenkennzeichnungssystem, mit dem TGA-Bauteile eindeutig identifiziert und Prozesse wie Abnahme, Mängelverfolgung und Instandhaltung effizienter gestaltet werden können. Als CAFM-System nutzt Plansite das FM-Tool. Das ist eine eigene Webinterface-Lösung, in der wichtige Informationen für wiederkehrende Aufgaben, wie die Wartung und Instandhaltung oder das Flächenmanagement hinterlegt werden.“

Plansite

Fachberichte mit ähnlichen Themen bündelt das TGA+E-Dossier Building Information Modeling

Literatur

[1] DIN EN ISO 16757: Datenstrukturen für elektronische Produktkataloge der Technischen Gebäudeausrüstung - Teil 1: Konzepte, Architektur und Modelle, Teil 2: Geometrie, Beuth, Berlin, Oktober 2019

[2] DIN EN ISO 19650-1: Organisation und Digitalisierung von Informationen zu Bauwerken und Ingenieurleistungen, einschließlich Bauwerksinformationsmodellierung (BIM) - Informationsmanagement mit BIM - Teil 1: Begriffe und Grundsätze, Beuth, Berlin, August 2019

[3] GEFMA 410: Schnittstellen zur IT-Integration von CAFM-Software, GEFMA e.V. Deutscher Verband für Facility Management, Bonn, Februar 2022

[4] GEFMA 444: Zertifizierung von CAFM-Softwareprodukten, GEFMA e.V. Deutscher Verband für Facility Management, Bonn, Juli 2023

[5] VDI 2552 Blatt 6 (Entwurf): Building Information Modeling – Betrieb, Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf, Juni 2023

[6] VDI 3805-1: Produktdatenaustausch in der technischen Gebäudeausrüstung – Grundlagen, Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf, Juli 2022

[7] RealFM (Hrsg.): BIM2FM - Leitfaden zur Anwendung der BIM-Methodik in der Betriebs- und Nutzungsphase, Eigenverlag, Berlin, 2021

[8] May, M. (Hrsg.): CAFM-Handbuch, Digitalisierung im Facility Management erfolgreich einsetzen, Springer Vieweg, Heidelberg, 2018

[9] May, M., Krämer, M, Schlundt, M. (Hrsg.): BIM im Immobilienbetrieb, Anwendung, Implementierung, Digitalisierungstrends und Fallstudien, Springer Vieweg, Heidelberg, 2022

[10] Albrecht, P., Duvenbeck, C., Faschingbauer, G., Proksch, C.,: BIM – Einfach machen! Reales Projekt. Echte Erfahrungen. Anwendungsfall: BIM4FM, Beuth, Berlin, 2023

[11] Weitere Infos (Auswahl)
www.bim-2-fm.de BIM2FM Collaboration Group
www.buildingsmart.de BuildingSmart Deutschland
www.buildingsmart-tech.org BuildingSmart International
www.cafmring.de Branchenverband CAFM Ring
www.gefma.de Deutsche FM-Organisation
www.ifma.org Internationale FM-Organisation
www.realfm.de Real Estate/FM-Berufsverband

[12] Produkte und Anbieter (Auswahl)
Allplan Allfa  www.nemetschek-allplan.de
Building X  www.siemens.com
eTASK  www.etask.de
Facility Management  www.onetools.de
Famos  www.kesslersolutions.de
FM-Tool  www.brueninghoff.de
GEBman  www.fue-soft.de
KeyLogic  www.key-logic.de
pit-FM  www.pit.de
Planon IWMS  www.planonsoftware.com
RIB IMS  www.rib-ims.com
Spartacus Facility Management  www.spartacus-fm.de
speedikon FM  www.speedikonfm.com
Technisches FM  www.loyhutz.de
Vitricon  www.ebcsoft.de