Gebäudetechnik

Noch ein digitaler Zwilling für Pumpen

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Viele Pumpen lassen sich heute fernüberwachen. Doch letztlich sollten für den Abgleich von Ist- und Soll-Daten Daten aus der Planung von Gebäuden digital vorliegen. ❧

Sabine Koll

Das Building Information Modeling (BIM) soll hier Abhilfe schaffen – und letztlich die Brücke schlagen zwischen Planern und Betreibern von Gebäuden und Anlagen. „BIM beschreibt eine Methode, die den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes digital abbildet. Planung, Bauausführung, Gebäude-Bewirtschaftung, späterer Rückbau und selbst das Recycling aller verbauten Elemente und Materialien können damit präzise und datenbasiert durchgeführt werden“, sagt Frank Mewes, Director General Business OEM Building Services bei KSB. Der Pumpenhersteller aus Frankenthal unterstützt BIM bereits und stellt zum Beispiel Planern und Architekten schon heute voll nutzbare BIM-Daten verschiedener Pumpenmodelle zur Verfügung. Mewes ist überzeugt: „BIM wird irgendwann einmal bei jedem Gebäudebau zum Einsatz kommen – vom Großprojekt bis zum Einfamilienhaus.“ Auch der Dortmunder Pumpenhersteller Wilo ist nach eigenen Angaben „BIM-ready“ und stellt CAD-Modelle seiner Pumpen in einer Datenbank zur Verfügung.

Das Ziel ist es, alle relevanten Daten während eines Produkt- und Gebäudelebenszyklus in einem digitalen Modell kombinieren und vernetzen zu können. Die Planung erfolgt dabei durchgängig digital. Das heißt, die Gebäudetechnik wird in 3D modelliert, sodass beispielsweise an jedes Rohr Gebäudetechnik-relevante Informationen hinzugefügt werden können – wie etwa Volumenstrom oder Druckverlust. Die Geometrien und Informationen können dann mit entsprechenden BIM-Technologien verglichen, analysiert und optimiert werden.

Auch die Berechnungen der Komponenten für die Gebäudetechnik sind integriert: Auf Basis von Normen und Richtlinien kann das BIM-Modell auf Funktionalität, Energieverbrauch, CO2, Kosten, Bewirtschaftung etc. berechnet und optimiert werden. Änderungen am Modell lassen sich sofort neu berechnen, um effektive Kosten am Bau, aber auch im Betrieb simulieren zu können. Das ist nicht nur für öffentliche Großprojekte von Vorteil.

Auch Änderungen am Modell sind natürlich wesentlich einfacher durchzuführen als in der traditionellen Planung. Es wird nur noch das Modell geändert. Berechnungen, Pläne und Bauteillisten werden automatisch nachgeführt.

BIM und Industrie 4.0 gehen nach Ansicht von Experten Hand in Hand: Während Industrie 4.0 den gesamten Lebenszyklus eines Produkts wie etwa einer Lüftungsanlage oder einer Pumpe betrachtet, geht es bei BIM um den Lebenszyklus von Bauwerken einschließlich der Gebäudetechnik. In beiden Fällen ist die Standardisierung aber der große Knackpunkt. Diese ist notwendig, damit Informationen uneingeschränkt ausgetauscht werden können – etwa um übergreifende Applikationen zum Beispiel für das Energiemanagement erstellen zu können.

Allerdings läuft die Standardisierung der beiden Bereich unabhängig voneinander: VDMA, ZVEI und Bitkom kümmern sich um die Standardisierung von Industrie 4.0. Pumpenhersteller der VDMA-Fachverbände Pumpen + Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik haben dafür eine standardisierte Industrie-4.0-Verwaltungsschale für Pumpen definiert. Dieser digitale Zwilling einer Pumpe stellt die Verbindung zwischen der intelligenten und kommunikationsfähigen physischen Pumpe und dem Internet der Dinge und Dienstleistungen dar und bildet in Verbindung mit der Pumpe die Industrie-4.0-Komponente.

Die Standardisierung von BIM hingegen erfolgt an anderer Stelle: So beschäftigen sich laut KSB sowohl der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) als auch das Deutsche Institut für Normung (DIN), das (European Committee for Standardisation (CEN) sowie die International Organization for Standardization (ISO) mit der Erarbeitung einheitlicher Spezifikationen für BIM. Dabei geht es um ein weites Feld: von der Definition von BIM unter verschiedenen Aspekten und der Vereinheitlichung von Begrifflichkeiten über die Bereitstellung von Normen für Datenaustausch und Management-Prozesse bis hin zu Spezialthemen wie Mengenermittlung und Facility Management.

Interoperabilität zwischen BIM
und Industrie 4.0 ist noch unklar

Unklar ist dabei auch noch, ob die Interoperabilität zwischen BIM und Industrie 4.0 gegeben sein wird. Maximilian Both, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Gebäudeausrüstung der Technischen Hochschule Köln plädiert dringend dafür, beide Konzepte aufeinander abzustimmen, um den Lebenszyklus eines Gebäudes vollständig betrachten zu können.

„Es gibt einige wenige Planer, die BIM bereits beherrschen und ihre Projekte entsprechend abwickeln. Jedoch steckt noch vieles rund um BIM in den Kinderschuhen“, stellt KSB-Experte Mewes fest. „Im Augenblick existieren weder allgemeingültige Normen noch festgeschriebene Standards, geschweige denn konkrete Definitionen.“

Um die Digitalisierung im Bauwesen zu forcieren, haben die beiden Bundesministerien BMI und BMVI im Juli 2019 ein neues BIM-Kompetenzzentrum ins Leben gerufen. Immerhin ist die öffentliche Hand der größte Bauherr in Deutschland – und der Stufenplan des BMI für die Einführung von BIM sieht vor, dass ab 2020 bei allen neu zu planenden Projekten des Bundes eingesetzt werden soll.

Kühlsystem bei Automobilzulieferer
wurde mit BIM geplant

Dies dürfte auch den Einsatz von BIM in der Wirtschaft weiter beschleunigen. Genutzt wird es hier gleichwohl schon: So wurde in der neuen Warmumform-Fabrik eines österreichischen Automobilzulieferers, die im Frühjahr 2018 startete, beispielsweise das komplette System für die Kühlung der Stahlkarosserien mit BIM geplant. Victaulic, Hersteller von mechanischen Kupplungen und Rohrverbindungssystemen, konnte auf Basis der BIM-Planungen genutete, vormontierte Pumpenanschlussgruppen fertigen und an die Baustelle liefern. Die Installateure konnten die Montage umgehend vornehmen und mussten die Pumpen nicht zeitaufwendig vor Ort bearbeiten.

Die ersten Pumpenhersteller sind wie erwähnt ebenfalls schon auf BIM vorbereitet. Grundsätzlich bestehen BIM-Daten laut KSB für eine zu verbauende Pumpe aus zwei verschiedenen Informationsfamilien: Zum einen sind das die rein geometrischen Daten, also die genauen Abmessungen, wie sie schon heute in CAD-Anwendungen verwendet werden. Zum anderen sind das die Informationsdaten, also alle weiteren Dokumentationen zum Produkt wie etwa Material, Elektrik, Wirkungsgrade, Leistungsaufnahmen, oder Betriebsanleitung. Der Level of Detail (LOD) beschreibt dabei den Informationsgehalt und Detaillierungsgrad der digitalen Modelle. „Leider sind auch die LODs bislang noch nicht standardisiert“, so Mewes. Grob gesagt reicht der Grad von LOD 100 – der rein konzeptionellen Darstellung eines Elements – bis hin zu LOD 500 mit der genauen Geometrie inklusive genauer Ausführung und Bestandsdokumentation.



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