BIM | PDM Die Digitalisierung der Bauindustrie

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  • FACHHOCHSCHULE MNSTER -Fachbereich Architektur-

    Department Baubetrieb / Baumanagement

    BIM | PDM

    Die Digitalisierung der Bauindustrie Systemtechnische und funktionale Anforderungen an ein PDM-System

    zur Untersttzung digitaler Bauprozesse

    Bachelorarbeit

    Zur Erlangung des akademischen Grades Bachelor of Arts (B.A.)

    vorgelegt von:

    Elisabeth Zachries

    Matrikel-Nr. 696676

    1. Gutachter: Prof. Dipl.-Ing. Martin Weischer

    Abgabedatum: Mnster, Februar 2015

  • Danksagung

    Zum Gelingen meiner Arbeit haben viele Menschen auf unterschiedliche Weise bei-getragen. An dieser Stelle mchte ich mich dafr bedanken. Ein besonderer Dank geht an Holger Farnik (Projektsteuerer, Firma Dr. Baumgrtner GmbH), Ulrich Frech (Senior PLM-Berater, CONTACT Software GmbH), Peter Will (Geschftsfhrer, Sadowski & Will GmbH) und Maximilian Zachries (Geschftsfhrer, FCMS GmbH), die mir whrend der gesamten Bearbeitungszeit, mit ihren Know-Hows, Anregungen und Denkansten, zur Seite standen. Ebenfalls mchte ich mich bei meinem Gutachter, Herrn Prof. Dipl.-Ing. Martin Weischer bedanken, der mich stets mit Ratschlgen und Tipps untersttzt und mir die Mglichkeit geboten hat, an diesem Thema zu arbeiten.

  • Inhaltsverzeichnis Eidesstattliche Erklrung ________________________________________________ 1 Abbildungsverzeichnis __________________________________________________ 2 Abbkrzungsverzeichnis _________________________________________________ 4 1. Einleitung ___________________________________________________________ 6

    1.1 Derzeitige Problemstellung in der Baubranche ___________________________ 6 1.2 Lsungsanstze __________________________________________________ 8 1.3 Aufbau und Zielsetzung der Arbeit ___________________________________ 10

    2. Grundlagen zum Building Information Modeling __________________________ 12 2.1 Begriffsdefinitionen _______________________________________________ 12 2.2 Austauschformat IFC _____________________________________________ 15 2.3 Arten des Building Information Modeling ______________________________ 16 2.4 Anwendung und Vorteile von BIM ___________________________________ 18 2.5 Status Quo der BIM-Anwendung ____________________________________ 21 2.6 Rahmenbedingungen fr eine erfolgreiche BIM-Einfhrung ________________ 25

    3. PDM-Systeme eine zentrale Datenplattform fr die Baubranche ____________ 31 3.1 Begriffserklrungen _______________________________________________ 32 3.2 Komponenten und Kernfunktionen eines PDM-Systems __________________ 36

    4. Potenzial von PDM-Systemen fr ein Bauprojekt __________________________ 41 4.1 Analogien von PLM und BIM _______________________________________ 41 4.2 Vorteile eines PDM-Systems fr die Baubranche ________________________ 43 4.3 Anpassungsbedarf _______________________________________________ 44

    5. Anforderungen an ein PDM-System fr die Baubranche ____________________ 45 5.1 Zustzliche Rahmenbedingungen zu Abschnitt 2.6 ______________________ 45 5.2 Systemtechnische Anforderungen ___________________________________ 46 5.3 Funktionale Anforderungen ________________________________________ 47

    6. Zusammenfassung und Ausblick _______________________________________ 57 6.1 Zusammenfassung _______________________________________________ 57 6.2 Ausblick _______________________________________________________ 58

    Quellenverzeichnis ____________________________________________________ 60 Anlagenverzeichnis ____________________________________________________ 64 Anlagen ______________________________________________________________ 65

  • 1

    Eidesstattliche Erklrung Ich versichere, dass ich diese schriftliche Arbeit selbstndig angefertigt, alle Hilfen und Hilfsmittel angegeben und alle wrtlich oder im Sinne nach aus Verffentlichun-gen oder anderen Quellen, insbesondere dem Internet entnommenen Inhalte, kennt-lich gemacht habe. _____________________________ Unterschrift Mnster, Februar 2015

  • 2

    Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Rule of Ten nach Wittig 1994 _________________________________ 8 Abbildung 2 Phasen des Lebenszyklus eines Bauwerks _____________________ 12 Abbildung 3 Bauwerksmodell und einzelne Fachmodelle ____________________ 13 Abbildung 4 Auswahl Modellelemente ber Werkzeug-Tools _________________ 14 Abbildung 5 Detaillierungsgrade einer Tr ________________________________ 15 Abbildung 6 little closed BIM __________________________________________ 17 Abbildung 7 little open BIM ___________________________________________ 17 Abbildung 8 big close BIM ____________________________________________ 17 Abbildung 9 big open BIM ____________________________________________ 18 Abbildung 10 Verschiebung des Leistungsaufwandes mit der BIM-Methode _____ 18 Abbildung 11 Auszug einer automatisch erstellten Fensterliste _______________ 19 Abbildung 12 Abhngigkeiten der vier Randbedingungen der BIM-Methode _____ 25 Abbildung 13 Beispiel einer neuen Struktur von Aufgabenbereichen ___________ 27 Abbildung 14 PLM-Lsung mit PDM-System und mglichen Teillsungen _______ 33 Abbildung 15 Ein virtuelles 3D-CAD-Modell als Abbild eines realen Produktes ___ 34 Abbildung 16 Beispiel einer Projektstruktur im PDM System __________________ 37 Abbildung 17 Beispiel einer neuen Dokumentenablage in ein PDM-System ______ 38 Abbildung 18 Workflow der Freigabe und nderung ________________________ 39 Abbildung 19 Vergleich PLM-Lsung und BIM mit einem PDM-System _________ 41 Abbildung 20 Informationsaustausch ber eine zentrale Datenplattform _________ 47 Abbildung 21 Suchoption nach einem Dokument im PDM-System ____________ 48 Abbildung 22 Reifegrade von Dokumente ________________________________ 49 Abbildung 23 Reifegrade von Bauteilen __________________________________ 49 Abbildung 24 Beispiel einer Rollenstruktur mit einer Rechtevergabe ___________ 50 Abbildung 25 CAD-PDM Direktintegration ________________________________ 52 Abbildung 26 Beispielhafter Auszug aus einem Bauzeitenplan ________________ 53 Abbildung 27 Einfgen von Markups in einer Zeichnung durch einen Viewer ____ 54 Abbildung 28 Beispiel einer Bedienoberflche fr Mobile Gerte ______________ 55 Abbildung 29 Bewertungsergebnis von CIM DATABASE in der ForBAU-Studie ___ 67 Abbildung 30 Anmeldedialog von PDM-System CIM DATABASE ______________ 68 Abbildung 31 Bedienoberflche nach Programmstart von CIM DATABASE ______ 69

  • 3

    Abbildung 32 Anlegen eines neuen Anwenders (Client) in CDB _______________ 70 Abbildung 33 Organisationskartei in CDB ________________________________ 71 Abbildung 34 Organisationskategorien in CIM DATABASE fr ein Bauprojekt ____ 71 Abbildung 35 Gruppenvorlagen in CDB mit unterschiedlichen Rechten _________ 72 Abbildung 36 Beispiel einer Zuordnung von Gruppenrechten _________________ 73 Abbildung 37 Neues Projekt aus einer Projektvorlage in CDB anlegen _________ 74 Abbildung 38 Projektkatalog in CIM DATABASE ___________________________ 75 Abbildung 39 Beispiel einer Projektstruktur aus einer Projektvorlage ___________ 76 Abbildung 40 Terminplanung mit Project Office in CIM DATABASE ____________ 76 Abbildung 41 Neues Dokument anlegen in CDB ___________________________ 77 Abbildung 42 Dokumentenkategorien fr ein Bauprojekt im PDM-System CDB ___ 78 Abbildung 43 Projektrollenkatalog fr ein Bauprojekt in CDB _________________ 79 Abbildung 44 Zwischenablage fr Dateien whrend der Nutzung ______________ 80 Abbildung 45 Versionisierung von Dateien ber den Index ___________________ 80 Abbildung 46 Aufgaben koordinieren mit dem Workflow-Designer in CDB _______ 81 Abbildung 47 Task Manager in CDB (hier: von Anwender eza) _______________ 81 Abbildung 48 Freigabestatus von Dateien - Sperrung von alten Versionen ______ 81

  • 4

    Abbkrzungsverzeichnis 3D - Dreidimensional 4D - Vierdimensional 5D bzgl. bzw.

    - - -

    Fnfdimensional bezglich beziehungsweise

    CAD - Computer-Aided Design IT - Informationstechnik Abb. - Abbildung vgl. - vergleiche BDM - Bauwerksdatenmanagement BIM - Building Information Modeling CAFM - Computer Aided Facility Management DIN - Deutsches Institut fr Normungen DMS - Dokumentenmanagementsysteme E-CAD - Electronic CAD EDV - Elektronische Datenverarbeitung ENEV - Energieeinsparverordnung etc. - et cetera e.V. - eingetragener Verein f. - Folgende ff. ggf.

    - -

    Fortfolgende gegebenenfalls

    HOAI - Honorarordnung fr Architekten und Ingenieure IAI - Industrieallianz fr Interoperabilitt IFC - Industry Foundation Classes ID - Identifikationsnummer ISO/IEC - Internationale Norm LPH - Leistungsphase MCAD - Mechanical CAD PDM - Produktdatenmanagement

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    PLM - Product Lifecycle Management PM PMBOK

    - -

    Projektmanagement Project Management Body of Knowledge

    STEP - Standard for the Exchange of Product Data TGA - Technische Gebudeausrstung usw. - und so weiter u.a. - unter anderem VDI - Verbund Deutscher Ingenieure VOB/A - Allgemeine Bestimmungen fr die Vergabe von Bauleistungen VOB/B - Allgemeine Vertragsbedingungen fr die Ausfhrung von

    Bauleistungen z.B. - zum Beispiel z.T. - zum Teil

  • 6

    1. Einleitung

    1.1 Derzeitige Problemstellung in der Baubranche In regelmigen Abstnden wird in der ffentlichkeit kontrovers ber die Abwicklung von Bauprojekten diskutiert. Besonders betroffen sind ffentliche Grobauprojekte, wie die U-Bahn-Baustelle am Klner Heumarkt, Stuttgart 21, der neue Flughafen Ber-lin-Brandenburg oder die Elbphilharmonie in Hamburg. Die Kritik gilt vor allem der Intransparenz der Entscheidungsprozesse und den berschreitungen der Bauzeit und Baukosten, die zumeist auf Planungsfehler, Mngel in der Projektdurchfhrung oder auf Qualittsmngel zurckzufhren sind.1 Die meist negative Berichterstattung zeichnet ein dsteres Bi