Was ist Interoperabilität bei BIM? BIM-Interoperabilitäts-Tools

Definition von Interoperabilität

Die grundlegende Definition von Interoperabilität erklärt sie als die Fähigkeit eines bestimmten Systems oder Produkts, mit anderen Produkten oder Systemen zusammenzuarbeiten. Die Fähigkeit, zusammenzuarbeiten, bedeutet, dass es keine Zugriffsbeschränkungen oder Implementierungsbeschränkungen irgendeiner Art gibt. Die meisten Beispiele für Interoperabilität stützen sich auf offene Standards als eine Art Mittelweg, mit dem verschiedene Lösungen arbeiten können.

Die Definition von Interoperabilität im Zusammenhang mit BIM ist größtenteils dieselbe, aber es gibt einige leichte Unterschiede.

Interoperabilität im Zusammenhang mit BIM

BIM ist insgesamt ein recht komplexes Feld, und das Thema Interoperabilität im Kontext von BIM ist weitaus spezifischer als die grundlegende Definition. Interoperabilität (im Kontext von BIM) ist die Fähigkeit verschiedener Softwarelösungen, Daten über gemeinsame Austauschformate auszutauschen und gleichzeitig dieselben Dateiformate (Protokolle) sowohl lesen als auch schreiben zu können.

Ein gängiges Beispiel für Interoperabilität im Zusammenhang mit Bausoftware ist die Fähigkeit, von einem branchenspezifischen Produkt zu einem anderen zu wechseln, ohne dabei Daten zu verlieren. Der Hauptzweck dieser Fähigkeit besteht darin, eine Abhängigkeit zu vermeiden und den Unternehmen mehr Freiheit zu geben, wenn es darum geht, verschiedene Lösungen für identische Anwendungsfälle zu wählen.

Die schiere Komplexität eines jeden Bauprojekts (bei dem mehrere Beteiligte auf ihre Weise zur Fertigstellung des Projekts beitragen) macht es noch wichtiger, dass Interoperabilität im Zusammenhang mit BIM existiert.

Es ist wichtig, daran zu denken, dass BIM noch eine relativ neue Branche mit vielen proprietären Standards und Dateiformaten ist, was das kollaborative Potenzial solcher Lösungen erheblich einschränkt. Genau aus diesem Grund besteht ein großer Bedarf an offenen Standards in der Branche.

Vorteile der Interoperabilität in der BIM-Branche

Das Erreichen von Interoperabilität in der BIM-Branche kann eine Herausforderung sein, und viele der Möglichkeiten hängen ganz von der Fähigkeit des Softwareanbieters ab, Standards wie IFC ohne Beteiligung der Client-Seite zu unterstützen. Dennoch bietet eine richtig konfigurierte Interoperabilität innerhalb einer BIM-Lösung den Anwendern viele Vorteile:

• Bessere Projektverwaltung in Form von Datenanalysen in Echtzeit und schnelleren Entscheidungen vor Ort.
• Verbesserte Zusammenarbeit durch nahtlosen Datenaustausch.
• Effizienteres Kostenmanagement durch leichtere Erkennung von Konflikten und leichter zugängliche Ressourcenplanung.

Es gibt noch viele weitere spezifische Vorteile, die auf die Fähigkeit zurückzuführen sind, Informationen zwischen verschiedenen BIM-Lösungen problemlos auszutauschen, aber diese Beispiele zeigen bereits, wie vorteilhaft es sein kann, wenn alles richtig funktioniert.

Interoperabilität vs. Kompatibilität

Die Kommunikation zwischen Systemen und Anwendungen lässt sich auf zwei Hauptelemente reduzieren: Kommunikationsprotokolle und Datenformate. IMAP, TCP, HTTP und FTP sind die gängigsten Kommunikationsprotokolle, während zu den gängigen Datenformaten SQL, XML, ASCII und ähnliche gehören.

Syntaktische Interoperabilität wird durch Systeme und Anwendungen erreicht, die über diese Standards und Protokolle kommunizieren und Daten austauschen. Diese Art der Kommunikation reicht jedoch nicht aus, um BIM-Informationen erfolgreich von einer Softwareanwendung in eine andere zu übertragen, da die Interpretation derselben Informationen bei verschiedenen BIM-Lösungen unterschiedlich sein kann.

Semantische Interoperabilität ist das, was BIM-Lösungen brauchen. Das ist die Fähigkeit, Informationen gemeinsam zu nutzen, indem man sich auf dasselbe Referenzmodell in Form eines Standardformats für den Informationsaustausch (wie IFC) bezieht.

Im Zusammenhang mit der Interoperabilität ist jedoch eine wichtige Unterscheidung zu treffen: Das Format für den Informationsaustausch, das zur Herstellung der semantischen Interoperabilität verwendet wird, darf nicht das proprietäre Format einer bereits auf dem Markt etablierten Lösung sein.

Viele kleinere Anbieter könnten die Kompatibilität mit den Dateiformaten einer bekannten Lösung als eine Notwendigkeit für ihr eigenes Wachstum ansehen. Leider wird so aus Interoperabilität Kompatibilität, ein Prozess der Anpassung an den bestehenden Markt, der fast vollständig von bestehender Software beherrscht wird, ohne dass offene Standards im Spiel sind.

Autodesk zum Beispiel ist ein bekannter Softwareanbieter auf dem CAD-BIM-Markt, und Revit ist vielleicht die bekannteste BIM-Lösung, die derzeit verfügbar ist. Mehrere BIM-Lösungen auf dem Markt bieten irgendeine Form der Unterstützung für die Dateiformate ihrer Konkurrenten an, um eine leichter zugängliche Kommunikation auf breiter Ebene zu fördern, sei es durch Plugins, Erweiterungen oder etwas, das standardmäßig eingebaut ist. Wenn eine andere Lösung Kompatibilität mit den proprietären Dateiformaten von Revit (wie RVT, RTE, RFA usw.) bietet, ist dies ein Beispiel für Kompatibilität, nicht für Interoperabilität.

Interoperabilität und die Situation in der Branche

Das Thema Interoperabilität ist in der BIM-Branche weithin akzeptiert und in aller Munde, aber nicht alle sind sich einig, wenn es darum geht, welche Standards zum Standard werden sollen, mit dem alle Lösungen arbeiten müssen.

In der gemeinsamen Erklärung von Trimble und Autodesk heißt es beispielsweise, dass beide Unternehmen IFC (Industry Foundation Classes) und COBie (Construction Operations Building Information Exchange) als Grundlage für die künftige Interoperabilität in der Branche unterstützen.

Alternativ dazu bietet dieses Interview von Greg Bentley von Bentley Systems einen alternativen Blick auf die gleiche Situation. Er behauptet, dass es für IFC und COBie äußerst schwierig wäre, umfangreich genug zu sein und weit genug zu gehen, um ein Standard für den Datenaustausch zu werden, der alle zufrieden stellen würde.

Interessanterweise wird in demselben Interview vorgeschlagen, dass das Datenformat i-model von Bentley eine bessere Alternative für die Interoperabilität in der gesamten Branche wäre. Das Problem ist, dass dies nur ein weiteres Beispiel dafür ist, dass Interoperabilität mit Kompatibilität verwechselt wird, denn bei der Interoperabilität geht es nicht darum, proprietäre Formate als Grundlage für die Kommunikation zwischen verschiedenen Lösungen zu verwenden.

Es ist also leicht zu erkennen, dass das Thema Interoperabilität und Datenaustausch zwischen Lösungen auf dem BIM-Markt schon seit einiger Zeit breit diskutiert wird und wahrscheinlich auch in naher Zukunft weiter diskutiert werden wird.

Interoperabilität und BIM-Reifegrade

Gebäudeinformationsmanagement ist ein komplexes Thema mit mehreren Ansätzen zur Klassifizierung. Es ist auch keine Einheitslösung, denn verschiedene Stufen der BIM-Integration haben unterschiedliche Vorteile. Eine der bekannteren Klassifizierungen für verschiedene mögliche Stufen der BIM-Integration ist die Einteilung aller Unternehmen in mindestens drei verschiedene «BIM-Reifegrade». Die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Stufen der Einführung von BIM ermöglicht es zu erkennen, was für eine angemessene Interoperabilität als ausreichend angesehen werden kann.

BIM-Stufe 1 stellt die einfachste Stufe der Integration in bestehende Arbeitsabläufe dar, wie z.B. die Erstellung von Planungsunterlagen ohne wiederverwendbaren Datenaustausch und ohne jegliche Interoperabilität.

BIM Level 2 ist immer noch keine echte Interoperabilität, aber es ermöglicht eine dateibasierte Zusammenarbeit und föderierte Modelle. BIM Level 2 ist zum Beispiel eine Anforderung für Bauprojekte in Großbritannien, einschließlich der obligatorischen Kombination von nativen 3D-Modellen und COBie-Daten, die bei Bauprojekten verwendet werden. Leider werden bei den nativen Formaten oft die proprietären Dateitypen der Software verwendet, was nicht als Interoperabilität bezeichnet werden kann.

BIM Level 3 und darüber hinaus ist der Punkt, an dem die Interoperabilität glänzt und den Akzent von der dateibasierten Zusammenarbeit auf ein zentralisiertes Modell verlagert, das alle Parteien nutzen und zu dem sie beitragen können.

Die wichtigsten Phasen der BIM-Interoperabilität

Fachleute aus der AEC-Branche gehören zu den prominentesten Beispielen für die Zielgruppe von BIM, und alle diese Spezialisten müssen Zugriff auf dasselbe Projektmodell haben, damit der Bauprozess reibungslos ablaufen kann. Dieses Modell wird später während des gesamten Projekts verwendet, auch während der Bauphase vor Ort und darüber hinaus. Daher sind die Kommunikation und der Zugang zu Informationen von entscheidender Bedeutung.

Interoperabilität ist nicht nur in der Projektplanungsphase eine Voraussetzung, sondern kann auch noch lange nach Abschluss des Bauprozesses für mehrere Prozesse von großem Vorteil sein.

Die Planungsphase eines jeden Bauprojekts ist extrem wichtig, und die angemessene Einbeziehung von AEC-Fachleuten ist notwendig. Das Problem ist, dass sich die Fähigkeiten und Softwareanforderungen der einzelnen Berufsgruppen erheblich unterscheiden, aber alle benötigen Zugang zu denselben projektbezogenen Informationen.

In diesem Zusammenhang gibt es nur zwei Möglichkeiten: die Verwendung derselben BIM-Lösung für alle Aufgaben oder die Verwendung neutraler Dateiformate und standardisierter Prozesse, was als «Open BIM» bekannt ist. Natives BIM ist aufgrund der unterschiedlichen Bedürfnisse und Anforderungen, die jeder Beteiligte haben könnte, nahezu unmöglich zu implementieren. Damit bleibt Open BIM als einzige Option übrig, die echte Interoperabilität schafft.

Interessanterweise ist Interoperabilität nicht nur innerhalb einer bestimmten Projektphase nützlich. Sie wird sogar noch hilfreicher, wenn eine gewisse Zeit nach Abschluss des Bauprojekts verstrichen ist. Die meisten Gebäude müssen im Laufe der Zeit renoviert oder umgestaltet werden, und das bedeutet, dass die AEC-Experten, die mit der Renovierung beauftragt sind, Zugang zu den Entwurfsinformationen des Projekts aus der Zeit seiner Errichtung benötigen.

Das Problem beim Zugriff auf reguläre BIM-Dateien nach einer gewissen Zeit ist relativ einfach: Kompatibilität. BIM-Lösungen werden regelmäßig weiterentwickelt und wachsen, und einige Formate werden ohne Rückwärtskompatibilität erweitert, während andere völlig veraltet sind. In diesem Zusammenhang ist es eine Herausforderung, auf die BIM-Dateien eines Gebäudes zuzugreifen, wenn sie in einem Legacy-Format gespeichert sind, das nicht mehr unterstützt wird.

Dies ist kein Problem für interoperable, offene Dateiformate wie IFC, deren Quellcode und Logik vollständig öffentlich sind. Das macht es viel einfacher, Informationen mit praktisch jeder BIM-Lösung zu interpretieren. In diesem Zusammenhang ist eine umfassende Interoperabilität bei BIM eine gute Idee für die Zukunft der gesamten Branche.

BIM-Interoperabilität als wechselseitiger Austauschprozess

Im Zusammenhang mit der BIM-Interoperabilität ist ein wichtiger Faktor zu erwähnen, und zwar das Wort «Austausch». Eines der Hauptziele der Interoperabilität besteht darin, Informationen auf einfache Weise «auszutauschen» und nicht nur zu sehen.

Einfach ausgedrückt: Der Datenaustausch im Rahmen von BIM sollte in beide Richtungen erfolgen. Alle Bauprozesse erfordern die Beteiligung mehrerer Parteien – Architekten, Ingenieure und Bauunternehmer -, damit sie abgeschlossen werden können.

Selbst an etwas so Einfachem wie einer Tür sind Dutzende von Menschen beteiligt, da eine Vielzahl von Berufen und Fähigkeiten in den Prozess involviert sind. Die herkömmliche Methode, diese Art von Vorgängen durchzuführen, bestand darin, Zeichnungen des geplanten Objekts zu erstellen und diese bei Bedarf zwischen den verschiedenen Parteien auszutauschen, was immer anfällig für zahlreiche Formen der Fehlkommunikation und Risiken war.

Auch die Verwendung einer Anwendungsprogrammierschnittstelle wie Representational State Transfer (REST) ist für diese Art von Situationen nicht geeignet. RESTful Services können Informationen in beide Richtungen austauschen, wenn sie richtig konfiguriert sind, aber sie sind viel zu komplex, um für jede einzelne Interaktion zwischen den Beteiligten verwendet zu werden. Die Integration und Pflege einer solchen Software wäre für jeden Softwareentwickler ein Alptraum.

In diesem Zusammenhang ist es leicht zu verstehen, warum eine gemeinsame Sprache notwendig ist, und das ist etwas, das IFC als Standard anstrebt. Er wird als Grundlage für viele Methoden des BIM-Datenaustauschs verwendet und zeigt die Interoperabilität im Kontext von BIM von ihrer besten Seite.

IFC, IDM, und IFD

IFC wurde in diesem Artikel bereits mehrfach erwähnt, und das aus gutem Grund. Es ist bei weitem das beste Beispiel für einen offenen BIM-Standard und gleichzeitig ein großartiges Beispiel für BIM-Interoperabilitätstools in der Branche. IFC ist ein relativ einfaches Konzept: Es ist eine Spezifikation für die Bauelemente, die in einem Modell dargestellt und miteinander verbunden werden. Sowohl Informationen über ein Objekt oder eine Idee als auch seine Verbindung mit anderen Elementen im selben Modell sind Paradebeispiele für die Informationen, die IFC speichert.

Gleichzeitig sollte man erwähnen, dass IFC bei weitem nicht die einzige Technologie ist, die zur Schaffung von Interoperabilität in der Industrie beiträgt. Mindestens drei weitere Technologien sind im Zusammenhang mit IFC zu erwähnen: IDM, MVC und IFD.

IDM bedeutet «Information Delivery Manuals». Es bezieht sich auf die Art von Informationen, die mit IFC ausgetauscht werden. IDM ist das Mittel, um zu bestimmen, welche Informationen übermittelt werden und welche Methode dafür verwendet wird.

MVD ist die «Model View Definition». Es handelt sich dabei um eine zusätzliche Methode, mit der mitgeteilt wird, wie die Informationen, auf die IDM verweist, innerhalb der Grenzen des IFC-Formats abgebildet werden.

IFD ist ein weiteres wichtiges Element des Prozesses. Es bedeutet «International Framework for Dictionaries» und wird verwendet, um allen durch IFC ausgetauschten Informationen einen Kontext hinzuzufügen, so dass sie von verschiedenen BIM-Lösungen korrekt abgebildet und verwendet werden können. IFC stellt nur relativ grundlegende Informationen über Objekte zur Verfügung, aber es wird benötigt, um semantische Erklärungen darüber zu liefern, was jeder Teil der Objektinformationen bedeutet: Material, Abmessungen und so weiter.

IFC ist zwar ein wichtiges Format, das in der Zukunft von BIM ein echtes Beispiel für Interoperabilität werden könnte, aber es ist immer noch auf viele verschiedene Technologien für die angemessene Übersetzung seiner Informationen angewiesen. IDM, MVD und IFD sind die besten Beispiele für solche Technologien, und ihre Weiterentwicklung ist ebenso wichtig wie die laufenden Bemühungen, IFC in der BIM-Branche zu etablieren.

Interoperabilität in anderen Branchen

Aufgrund des Charakters der BIM-Branche unterscheidet sich die Frage der Interoperabilität erheblich von der Art und Weise, wie die meisten Branchen Daten zwischen verschiedenen Lösungen und Formaten austauschen. Tatsächlich ist BIM so etwas wie ein Ausreißer und unterscheidet sich in puncto Interoperabilität stark von den meisten Branchen.

Eine der größten Herausforderungen für BIM in dieser Hinsicht ist das Alter der Branche. Die BIM-Branche ist relativ jung und es gibt immer noch viele proprietäre Formate (und eine begrenzte Anzahl staatlicher Vorschriften) und nur eine kurze Liste gemeinsamer Datenformate wie IFC. Die Existenz so vieler Datenformate in Verbindung mit der Menge an Informationen, die ein durchschnittliches BIM-Modell enthält, macht es sehr schwierig, offene Standards zu entwickeln, die Informationen zwischen verschiedenen Lösungen ohne den Verlust wichtiger Details kommunizieren können.

Ein weiteres großes Problem ist die Komplexität der Informationen, die ausgetauscht werden müssen. Ein durchschnittliches BIM-Modell enthält eine große Menge an Objektinformationen und detaillierte Informationen über die Abmessungen der einzelnen Objekte. Dadurch sind BIM-Daten weitaus komplexer als die Daten, die in den meisten anderen Branchen verwendet werden, die in irgendeiner Weise Interoperabilität nutzen.

Nehmen Sie die Gesundheitsbranche als Beispiel. Die Anzahl der verschiedenen Arten von Daten, die ausgetauscht werden müssen, kann unterschiedlich sein und Behandlungsverlauf, Patientenakten, Versicherungsdaten usw. umfassen, aber die Informationen sind im physikalischen Sinne nicht besonders komplex. Das meiste sind nach wie vor nur Texte, Bilder und Videos, während BIM mit komplexen dreidimensionalen Modellen arbeitet, die selbst die teuerste Hardware nur mit Mühe verarbeiten kann.

Es ist also klar, dass die Situation in Bezug auf die Dateninteroperabilität bei BIM einzigartig ist und daher ein sehr interessantes Thema darstellt, das es zu diskutieren gilt.

Schlussfolgerung

Die BIM-Interoperabilität ist ein interessantes Thema, das eng mit dem weitaus größeren Thema der offenen BIM-Formate wie IFC und COBie verbunden ist. Es kann eine Herausforderung sein, zu bestimmen, was Interoperabilität tatsächlich bedeutet und was nicht.

Offene BIM-Standards werden schon seit einiger Zeit diskutiert, und wenn nun auch noch Interoperabilität hinzukommt, wird es noch schwieriger, sie zu verstehen. Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen gezeigt hat, was BIM-Interoperabilität ist und was sie in der Branche bedeutet.

Häufig gestellte Fragen

Kann die Interoperabilität den Zeitrahmen von BIM-Projekten in irgendeiner Weise beeinflussen?

Die Möglichkeit, Informationen zwischen verschiedenen Beteiligten ohne Kompatibilitätsprobleme auszutauschen, ist ein großer Vorteil für das gesamte Projektteam. Sie verringert den potenziellen Umfang von Nacharbeiten aufgrund von Fehlkommunikation, verbessert die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten und erleichtert die Interaktion mit den Projektmodellen nach Abschluss des Bauprozesses um ein Vielfaches (für Renovierung, Demontage usw.).

Wie schwierig ist es, Interoperabilität mit einer bestimmten BIM-Software zu erreichen?

BIM-Interoperabilität kann für die meisten Unternehmen ein enormer Vorteil sein, denn sie erleichtert die Kommunikation und den Datenaustausch mit anderen Lösungen, ohne dass Daten oder Kontext verloren gehen. Leider ist das Hinzufügen von Unterstützung für Standards wie IFC oder COBie die einzige Möglichkeit, Interoperabilität zu erreichen, so dass es in der Regel Sache des Softwareentwicklers ist, die Interoperabilität zu unterstützen.

Ist es eine Herausforderung, mit interoperablen BIM-Datenformaten zu arbeiten?

Obwohl die Interoperabilität an sich schon ein großer Vorteil ist, ist es dennoch eine gute Idee zu prüfen, welche Art von Daten von proprietären BIM-Modellen in IFC-Modelle übertragen werden können, da IFC selbst relativ einfach ist, was Objektbeschreibungen und Parameter betrifft. Auch die Standards selbst werden ständig überarbeitet und verbessert, so dass es möglich ist, dass IFC in Zukunft noch hilfreicher werden wird.

Gibt es Beispiele oder Fallstudien, die die Vorteile der Interoperabilität bei BIM verdeutlichen könnten?

Es liegt in der Natur dieser Frage, dass es schwierig ist, ein oder mehrere Beispiele für einen solchen Fall zu nennen, einfach deshalb, weil praktisch jedes einzelne BIM-zentrierte Bauprojekt, das unter Verwendung mehrerer BIM-Lösungen erstellt wurde, als Beispiel für die Interoperabilität in der Branche angesehen werden kann.

Die bekannte Erweiterung des Flughafens Heathrow in Großbritannien beispielsweise wurde in vielen verschiedenen Situationen als Beispiel für die Fähigkeiten von BIM genutzt. Das Projekt wurde von Dutzenden von Beteiligten mit unterschiedlicher Software erstellt, so dass die Kommunikation zwischen Teams und Softwarelösungen ohne die Existenz von Standards wie IFC sehr viel schwieriger gewesen wäre. Damit ist das Beispiel des Flughafens Heathrow ein Paradebeispiel für die Interoperabilität von BIM und ihre Vorteile, wie z. B. die Fähigkeit, alle Termine einzuhalten, eine bessere Koordination, weniger Nacharbeit usw.

Eine andere Möglichkeit ist The Edge, ein Gebäude in den Niederlanden, das den inoffiziellen Titel «das grünste Gebäude der Welt» trägt. Das gesamte Gebäude wurde mit mehreren BIM-Lösungen entworfen und erstellt, die problemlos miteinander kommunizierten. Die Möglichkeit, Informationen unter Verwendung offener Standards auszutauschen, erleichterte auch die Integration verschiedener intelligenter Technologien in das Gebäude während der Bauphase, wie z.B. Temperaturkontrolle, Beleuchtungssteuerung und viele andere.