Was ist eine Clash Detection Matrix? BIM-Kollisionsmatrix

Einführung

BIM ist eine der wichtigsten Technologien bei modernen Bauprojekten. Die Bedeutung von BIM kann kaum überschätzt werden, und in vielen Unternehmen gibt es sogar eine spezielle Stelle, die sich mit den meisten, wenn nicht gar allen BIM-bezogenen Fragen befasst: einen BIM-Koordinator. Der Umgang mit Konflikten und anderen ähnlichen Problemen ist eine der zentralen Aufgaben eines BIM-Koordinators. Auch wenn die Idee hinter BIM auf einem einzigen Modell beruht, das Informationen von verschiedenen Interessengruppen kombiniert, ist es dennoch notwendig, die von verschiedenen Abteilungen und Interessengruppen bereitgestellten Informationen auf Widersprüche zu überprüfen.

Die Erkennung von Konflikten ist bei einem modernen Bauprojekt kein besonders schwieriger Prozess. Allerdings kann es eine gewisse Herausforderung sein, festzustellen, wer für einen Konflikt zwischen verschiedenen Modellen verantwortlich ist und wer ihn auf seiner Seite beheben muss. Das Konzept einer Kollisionsmatrix wurde entwickelt, um genau diese Probleme zu lösen

Was ist eine Konflikterkennungsmatrix?

Eine Kollisionserkennungsmatrix ist ein wertvolles Werkzeug zur Kollisionsbehebung, das die Verwaltung der Ergebnisse des Kollisionserkennungsprozesses erheblich vereinfachen kann. In den meisten Fällen fallen die Kollisionsprüfung und die Erstellung dieser Matrix in den Aufgabenbereich des BIM-Koordinators und müssen während der Entwurfsphase des Projekts durchgeführt werden. Es ist nicht ungewöhnlich, dass im weiteren Verlauf der Projektrealisierung sekundäre Clash-Detection-Analysen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass alle Probleme gelöst werden, oder zu einem anderen Zweck.

Das Hauptziel einer solchen Matrix ist die Bereitstellung eines relativ einfachen Visualisierungsrahmens für alle Kollisionen und anderen Probleme, die während der Kollisionserkennung gefunden wurden. Eine Kollisionserkennungsmatrix hat in der Regel die Form einer hierarchischen Tabelle mit unterschiedlichen Komplexitätsgraden.

Komponenten einer Kollisionserkennungsmatrix

Wie der Name schon sagt, wird eine Kollisionserkennungsmatrix als eine Reihe von Zahlen oder Symbolen auf eine bestimmte Art und Weise dargestellt. Zur Veranschaulichung können wir Ihnen im Folgenden ein einfaches Beispiel für eine solche Matrix zeigen.

• ARC steht für verschiedene architektonische Elemente.
• STR steht für verschiedene Strukturelemente.
• HVAC steht für verschiedene mechanische Elemente und das Hauptgerüst der HVAC-Kanäle.
• PLUMB steht für Sanitäranlagen, kleinere HLK-Kanäle und andere Systeme, deren Positionen mit geringer bis mittlerer Schwierigkeit angepasst werden können.
• ELEC steht für Elektro- und Brandschutzsysteme sowie für andere relativ unbedeutende Systeme mit relativ geringem Schwierigkeitsgrad der Anpassung.

Es sei darauf hingewiesen, dass keine der Farben der Zellen in der obigen Abbildung gewählt wurde, um in irgendeiner Weise eine Priorität anzuzeigen. Sie werden jedoch verwendet, um eine Kategorie von einer anderen zu unterscheiden, um sie besser zu visualisieren.

Eine Matrix wie diese kann die Zuweisung von Prioritäten für alle Konflikte und andere Probleme, die bei der Konflikterkennung gefunden werden, erheblich vereinfachen. Die genaue Logik hinter dieser Matrix wird später noch erläutert. Die grundlegendste Erklärung ist jedoch, dass die Matrix Konflikte zwischen verschiedenen Gruppen von Elementen in einem BIM-Modell aufzeigt, und je höher die Zahl in einer Zelle ist, desto höher sollte die Priorität für die Behebung dieser Kategorie von Konflikten sein.

Im obigen Beispiel sehen wir mindestens zwei verschiedene Informationsgruppen, auf die wir im Folgenden näher eingehen werden:

• Systemhierarchie (farbige Zellen).
• Koordinationspriorität (Zahlen zwischen farbigen Zellen).

Systemhierarchie

Im Zusammenhang mit BIM und Bauprozessen definiert eine Systemhierarchie die spezifischen Kategorien von Systemen und Bauelementen, die während des Baus entstehen. Die einer Systemhierarchie zugrunde liegende Logik schafft eine klare Prioritätenliste für Bausysteme, die von Kategorien, die sehr schwer zu ändern sind, bis hin zu Kategorien reicht, die leicht geändert werden können.

Da das Baugewerbe sehr umfangreich und vielfältig ist, kann die spezifische Reihenfolge der Elemente von einer Projektkategorie zur anderen abweichen. Die Basis für die meisten Projekte sollte jedoch wie das folgende Bild aussehen:

Das Bild zeigt die fünf verschiedenen Gruppen von Bauelementen, die bereits in der Kollisionserkennungsmatrix erwähnt wurden: Architektur, Hochbau, Mechanik, Sanitär- und Elektrotechnik.

Diese Elemente sind in der Systemhierarchie in aufsteigender Reihenfolge angeordnet, was der Reihenfolge entspricht, in der sie in einem Bauprojekt eingesetzt werden. Je niedriger der Aspekt in dieser Hierarchie ist, desto schwieriger ist es, ihn zu ändern, um Probleme zu lösen.

Folglich haben Konflikte, die strukturelle oder architektonische Elemente betreffen, in der Regel Vorrang vor den anderen Problemen. Diese Elemente werden in der Regel als unbeweglich angesehen. Jede Situation, die eine Änderung von architektonischen oder strukturellen Elementen erfordert, ist ein bedeutendes Problem, das die Beteiligung vieler Fachleute, einschließlich der Projektplaner, erfordert.

Die nächste Gruppe von Bauelementen umfasst mechanische Komponenten, die in direktem Zusammenhang mit bestimmten Räumen in einem Gebäude stehen (Toiletten sind das einfachste Beispiel) und daher in den meisten Fällen ebenfalls schwierig zu bewegen sind. Der primäre HLK-Kanal gehört ebenfalls zu dieser Kategorie, vor allem wegen seiner schieren Größe und dem Platz, den er einnimmt.

Kleinere Gruppen von Objekten sind die nächsten auf der Liste, die hauptsächlich aus kleineren HLK-Elementen und Sanitärsystemen bestehen. In den meisten Fällen lassen sich diese Objekte relativ leicht modifizieren oder verschieben, so dass ihre Anpassung kein allzu großes Problem darstellen sollte.

Trotz ihrer offensichtlichen Wichtigkeit werden Systeme wie derBrandschutz und die Elektrik als die am wenigsten wichtigen auf dieser Liste angesehen. Der Hauptgrund dafür ist die Tatsache, dass diese Systeme aus kleineren Elementen bestehen, die sich im Falle eines Zusammenstoßes sehr leicht verändern oder verschieben lassen.

Natürlich ist die obige Abbildung nicht die einzige Möglichkeit, die Systemhierarchie zwischen den Bauelementen zu veranschaulichen. Auch die aufsteigende Reihenfolge ist nicht in Stein gemeißelt. Die einzigen möglichen Aspekte dieser Logik, die sich nur schwer ändern lassen, sind die Zusammenhänge zwischen den Elementen selbst, wie z.B. die Tatsache, dass strukturelle und architektonische Elemente bei jedem Bauprojekt immer die höchste Priorität haben. Die Logik besteht darin, dass es sich hierbei um die grundlegendsten Teile eines jeden Gebäudes handelt, die nach dem Bau nur noch schwer zu ändern sind.

Logik der Koordinationspriorität

Die Zahlen in den verschiedenen Zellen unserer BIM-Kollisionsmatrix geben die Reihenfolge an, in der der Kollisionserkennungsprozess durchgeführt wird. Der Prozess folgt grob der Logik der Systemhierarchie, die wir oben besprochen haben. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass jede spezifische Zeile in der Matrix eine ganze Kategorie von Objekten und Elementen repräsentiert, nicht nur ein einzelnes Objekt oder System.

Die roten Zahlen bedeuten Konflikte und Probleme zwischen verschiedenen Teilen der gleichen Gruppe von Elementen. Sie können jedoch nicht mit einzelnen Elementen auftreten, da es sich hierbei um ein technisches Versehen und nicht um einen Konflikt handeln würde (solche Situationen werden auch viel früher bemerkt und behoben).

Die oben erwähnte Reihenfolge der Überprüfungen zur Erkennung von Konflikten gibt auch die Priorität für die Fehlerbehebung an. Wird beispielsweise ein Konflikt zwischen einem architektonischen Element und einem Strukturelement entdeckt, muss dieser gelöst werden, bevor irgendeine andere Operation innerhalb der Kollisionserkennung durchgeführt wird.

In einigen Fällen kann der gesamte Kollisionserkennungsprozess gestoppt werden, wenn ein Fehler so weit unten in der Prioritätsreihenfolge gefunden wird, und zwar allein deshalb, weil die Lösung eines Konflikts auf hoher Ebene einen erheblichen Teil der bestehenden geometrischen Parameter innerhalb des Projekts verändern könnte. Es ist nicht ungewöhnlich, dass der gesamte Kollisionserkennungsprozess ein zweites Mal eingeleitet wird, nachdem einige der wichtigsten Probleme behoben wurden.

Die gleiche Logik gilt auch für den Rest der Matrix, wenn auch mit etwas weniger drastischen Maßnahmen. Je niedriger die Zahl in der Zelle ist, desto höher ist die Priorität des Problems, das während der Kollisionsprüfung erkannt wurde.

Die Prioritätslogik erfüllt noch einen weiteren wichtigen Zweck: Sie gibt an, welche Abteilung oder welcher Beteiligte für die Behebung des Problems verantwortlich ist. Aufgrund der Natur der Systemhierarchie ist das beweglichste Element des Konflikts für dessen Lösung verantwortlich.

Im obigen Beispiel können wir sehen, dass der Stakeholder Mechanik – HLK nicht nur für die Lösung von Konflikten zwischen seinen Elementen verantwortlich ist, sondern auch für die Lösung von Problemen zwischen HLK und strukturellen oder architektonischen Elementen (blau hervorgehoben). Die Tatsache, dass HLK die flexibelste dieser drei Gruppen von Bauelementen ist, ist der Hauptgrund dafür, dass sie Probleme in allen drei Kategorien lösen wird.

Wie kann eine BIM-Kollisionsmatrix die BIM-Koordinatoren unterstützen?

Die Matrix mag nicht sehr wertvoll erscheinen. Dennoch kann sie in den richtigen Händen ein praktisches Werkzeug sein, insbesondere nachdem sie mit Informationen aus dem Kollisionserkennungsprozess gefüllt wurde (einige Kollisionserkennungslösungen sollten in der Lage sein, selbständig Gruppen von Problemen zu bilden, während andere möglicherweise eine manuelle Eingabe erfordern).

Die Fähigkeit, eine Kollisionsmatrix zu lesen und zu interpretieren, ist ebenso wichtig wie die Fähigkeit, sie korrekt zu erstellen. Eine adäquat erstellte und informationsreiche BIM-Kollisionsmatrix kann bei den folgenden Aufgaben helfen:

• Die direkte Zuordnung von Konfliktgruppen und verantwortlichen Disziplinen vereinfacht den Prozess der Zuweisung von Konfliktlösungsaufgaben in jeder Situation dramatisch.
• Einfache Visualisierung von Konfliktprioritäten, um zu verstehen, welche Probleme zuerst und vorrangig gelöst werden sollten.

Erstellen Ihrer eigenen Kollisionserkennungsmatrix

Eine BIM-Kollisionsmatrix ist ein unglaublich wertvolles Werkzeug, aber sie könnte zu allgemein gehalten sein, insbesondere bei großen und komplexen Bauprojekten. In diesen Fällen verwenden viele BIM-Koordinatoren eine so genannte «detaillierte Kollisionsmatrix».

Detaillierte Kollisionsabfrage-Matrix

Der Hauptzweck einer detaillierten Kollisionserkennungsmatrix besteht darin, die ursprüngliche Matrix mit mehr Details zu den einzelnen Elementkategorien zu ergänzen. Diese Matrizen verwenden jedes Element in allen Kollisionsgruppen (die für das betreffende Projekt relevant sind), um besser zu visualisieren, welche Elemente kollidieren.

Nehmen wir ein theoretisches Beispiel für einen Konflikt zwischen einem Sanitärsystem und einem Struktursystem (Nummer 9 in der obigen Beispielmatrix). In unserem Fall werden wir nicht alle möglichen Elemente eines der beiden Systeme verwenden, sondern uns zur Veranschaulichung auf nur drei von beiden konzentrieren.

Wie Sie sehen können, haben wir unsere Gruppen von Elementen in spezifische Elemente unterteilt, um die Identifizierung dessen, was genau mit was kollidiert, zu vereinfachen. Diese Art der Detaillierung kann für bestimmte Konflikt-«Zellen» oder für ganze Konflikterkennungsmatrizen vorgenommen werden (auch wenn sie dadurch schwieriger zu lesen sind). Wir werden nicht die gesamte Tabelle in ihrer detaillierten Form zeigen, vor allem wegen der Lesbarkeitsprobleme, aber wir können zeigen, wie ein Teil davon aussehen wird:

Sie können hier sehen, dass jede große Kategorie mehrere Unterkategorien für jedes Bauelement hat. Auch die Konflikte zwischen den Elementen sind jetzt viel einfacher zu visualisieren. Deshalb haben wir sie in Dezimalzahlen umgewandelt, um zu zeigen, dass sie immer noch zu bestimmten Prioritätsgruppen gehören.

Eine detaillierte Kollisionsmatrix ist am effektivsten, wenn sie bei großen und komplexen Projekten eingesetzt wird, die ein sehr präzises Maß an Kontrolle erfordern. Viele hochspezialisierte Bauwerke, wie z.B. medizinische Gebäude, sind auf detaillierte Matrizen angewiesen, um sicherzustellen, dass sich die spezialisierte Ausrüstung nicht auf unterschiedliche Weise selbst beeinträchtigt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb nach dem Bau zu gewährleisten.

Zeichnen einer Kollisionserkennungsmatrix

Die Erstellung einer Kollisionsmatrix erfordert eine umfangreiche Vorbereitung im Vorfeld und einen langwierigen Prozess der Informationsverwaltung nach Fertigstellung der Matrix. Obwohl einige Teile des Prozesses von Fall zu Fall unterschiedlich sein können, gibt es eine Art allgemeines Gerüst, das in den meisten Situationen funktioniert:

1. Definieren Sie den Umfang des Projekts, um zu bestimmen, welche Elemente und Objekte in die Kollisionsanalyse einbezogen werden sollen. Denken Sie daran, dass es nicht notwendig ist, eine solche Analyse für die gesamte Struktur auf einmal durchzuführen.
2. Bestimmen Sie im Vorfeld, welche Kategorien von Konflikten Sie erwarten, um die gezielte Problemlösung zu erleichtern und zu beschleunigen.
3. Legen Sie für jede Kategorie von Konflikten angemessene Toleranzgrenzen fest. Es gibt drei Arten von Konflikten, von denen nur einer ein «Konflikt» im eigentlichen Sinne des Wortes ist.
4. Starten Sie den Kollisionserkennungsprozess entweder mit einer separaten Kollisionserkennungssoftware oder einer Funktion in Ihrer BIM-Lösung. Die meisten dieser Systeme arbeiten ähnlich und unterscheiden sich in der Regel am meisten durch den Funktionsumfang, der mit den Kollisionserkennungsfunktionen einhergeht.
5. Dokumentieren Sie die während der Kollisionsprüfung manuell oder automatisch erfassten Informationen. Diese Informationen können den Ort eines Konflikts, seinen Schweregrad und die für die Lösung des Konflikts verantwortliche Partei umfassen.
6. Zuweisung von Verantwortlichkeiten für die Konfliktlösung und deren Überwachung bis zum Abschluss. Eine Kollisionserkennungsmatrix kann ein hervorragendes Werkzeug sein, um den aktuellen Status solcher Kollisionen zu verfolgen.

Eine Kollisionserkennungsmatrix mit all diesen Informationen sollte regelmäßig mit anderen Projektteams besprochen werden, um sicherzustellen, dass die Lösung im Gange ist und dass die bei der Kollisionserkennung gefundenen Probleme rechtzeitig gelöst werden.

Revizto und Kollisionsprüfung

Viele moderne BIM-Softwareanwendungen bieten umfangreiche Funktionen zur Kollisionserkennung, intelligente Gruppierung von Kollisionen und andere wertvolle Werkzeuge. Diese Funktionen können BIM-Koordinatoren zugute kommen, indem sie die Arbeit vereinfachen, die für den manuellen Export von Informationen aus der Software in die Matrix erforderlich ist.

Revizto ist eine solche Softwareanwendung, die eine umfassende Kontrolle sowohl über den Kollisionserkennungsprozess als auch über die anschließende Informationsverarbeitung bietet. Hier sind einige der gängigsten Funktionen:

• Die Möglichkeit, bestimmte Gruppen und Kategorien von Projektelementen auszuwählen, für die die Kollisionsprüfung durchgeführt werden soll.
• Die Möglichkeit, bestimmte Arten von Konflikten auszuwählen, die gefunden werden sollen.
• Die Möglichkeit, manuell anpassbare Gruppierungen für Kollisionen auf der Grundlage von Nähe, Raum, Fläche, Ebene usw. hinzuzufügen.
• Die integrierte Funktion zur Nachverfolgung von Problemen aktualisiert auch automatisch die Ergebnisse der Kollisionserkennung und ermöglicht es den Benutzern, zahlreiche andere Aktionen durchzuführen, z.B. Fristen zu setzen, Verantwortliche zuzuweisen, Prioritäten zu setzen und zu kennzeichnen.
• Einzelne Konflikte können auch im Nachhinein manuell überprüft und in den integrierten Issue Tracker importiert werden.
• Jeder Konflikt kann separat über das Projektmodell selbst überprüft werden.

Alles in allem lässt sich leicht erkennen, wie der Einsatz von Software mit Funktionen zur Konflikterkennung und Fehlerverfolgung wie Revizto den Prozess der Analyse der Ergebnisse der Konflikterkennung erheblich vereinfachen kann.

Abschluss

Es ist wichtig zu erwähnen, dass sowohl die «Systemhierarchie» als auch die «Kollisionserkennungsmatrix» nur Konzepte sind und keine Regeln oder Industriestandards. Daher ist es nicht ungewöhnlich, dass sich beide Konzepte je nach Situation ändern und anpassen. Der wichtige Gedanke bei diesen Informationen ist, dass eine BIM-Kollisionsmatrix ein Werkzeug ist, das an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden kann, und nicht umgekehrt.

Wir sollten auch sagen, dass eine Kollisionsmatrix nicht die endgültige Methode zur Lösung von Konflikten ist. Es ist leicht nachvollziehbar, dass manche Leute sie als lästig empfinden, insbesondere wenn man bedenkt, wie umfangreich die Matrix bei größeren Projekten wird. Glücklicherweise gibt es in dieser Branche viele andere Möglichkeiten, wie z.B. die Verwendung einer Heatmap, um die problematischsten Stellen visuell zu identifizieren, bevor Sie Ihre Bemühungen zur Konfliktlösung auf diese Bereiche konzentrieren.

Das Hauptziel dieses Artikels war es, das Konzept der Kollisionserkennungsmatrix und ihre Feinheiten vorzustellen. Wir hoffen, dass unsere Bemühungen in dieser Hinsicht erfolgreich waren, denn es ist uns gelungen, nicht nur die Definition und den Hauptzweck von BIM-Kollisionsmatrizen darzustellen, sondern auch einige Beispiele, interne Konzepte wie die Systemhierarchie und sogar den Prozess der Erstellung Ihrer eigenen Kollisionsmatrix für ein bestimmtes Bauprojekt.