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Forschungsbericht: Integrierte Lebenszyklusoptimierung - Methoden zur systematischen Variantenexploration in frühen Phasen der Planung unter besonderer Berücksichtigung von Lebenszyklusaspekten. Abschlussbericht

Integrierte Lebenszyklusoptimierung - Methoden zur systematischen Variantenexploration in frühen Phasen der Planung unter besonderer Berücksichtigung von Lebenszyklusaspekten. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3093
Dirk Donath, Jürgen Ruth, Julia Tschetwertak, Alexander Hollberg, Sven Schneider, Bert Liebold, Martin Bielik, Ekaterina Fuchkina
Bauhaus-Univ. Weimar, Lehrstuhl für Informatik in der Architektur -InfAR-
Bauhaus-Univ. Weimar, Lehrstuhl für Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre
2018, 57 S., 48 Abb. u. 17 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Best.-Nr. F 3093 (Kopie des Manuskripts)
ISBN 978-3-7388-0247-4

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Inhalt

Bei der Planung lebenszyklusoptimierter Gebäudes sind verschiedene Einflussfaktoren sorgfältig aufeinander abzustimmen. Zwischen diesen Einflussfaktoren existieren jedoch zahlreiche Abhängigkeiten, die eine manuelle Vorgehensweise zur Optimierung schwierig und zeitaufwändig macht. Im Projekt wurden Methoden entwickelt, die es Planern ermöglichen, in kurzer Zeit systematisch nach Optima für lebenszyklusgerechte Gebäude zu suchen. Hierbei lag der Fokus auf zwei Themenfeldern: erstens, der Berechnung der Lebenszyklusperformance (LCP) auf Basis der wenigen im Entwurfsstadium vorhandenen Informationen und zweitens, der Entwurfsraumerkundung bei einander bedingenden Entwurfsparametern. Für ersteres wurde eine Methode zur Abschätzung der LCP in Echtzeit auf Basis verschiedener Lebenszyklusdatenbanken und parametrischer Modelle entwickelt. Für letzteres wurde ein Framework entwickelt, welches erlaubt, die mittels parametrischer Modelle erzeugten Varianten nach verschiedenen Kriterien systematisch zu vergleichen. An verschiedenen Szenarien wurde die Funktionsfähigkeit der entwickelten Methoden überprüft. So konnte zum einen gezeigt werden, dass sich mit der parametrischen Methode zur Lebenszyklusanalyse sehr schnell valide Berechnungsergebnisse erzeugen lassen. Zum anderen konnte gezeigt werden, wie sich verschiedene Methoden zur Variantenexploration koppeln und mehrstufige Variantenräume organisieren und visualisieren lassen.

Verfügbare Formate

Publikationslisten zum Thema:
Lebenszyklus, Gebäudeplanung, Bauplanung, Optimierung, Planungsmethode, Digital, Planungsphase, Variante, Qualitätssicherung, Baukosten, Umweltschutz, Herstellung, Betrieb, Unterhaltung, Rückbau, Abriss, Planungsprozess, Energiebedarf,

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Die Arbeit ist in sieben Kapitel gegliedert, beginnend mit der Formulierung der Problemstellung, der grundlegenden These und der Zielsetzung. Mit der Zusammenfassung des Stands der Forschung und der Literaturrecherche wird ein Überblick über den fachlichen Hintergrund der Arbeit gegeben. Die Grundlagen der Planung der Planung werden in Kapitel 2 erarbeitet. Hier werden die wichtigsten Begriffe geklärt, der Inhalt sowie das Aufgabengebiet der Planung der Planung definiert und Projektphasen hinterfragt. In Kapitel 3 werden Planungsabläufe von Projekten, die in handwerklicher, industrialisierter und industrieller Bauweise errichtet wurden, untersucht und die Analysen zusammengefasst. In den Analysen werden die Soll-Abläufe den Ist-Abläufen gegenübergestellt und Störungen untersucht, die zur Soll-Ist-Abweichung geführt haben. Die Zusammenfassung von Störungen zu Störungs- und damit Risikogruppen erfolgt in Kapitel 4. Die aufgetretenen Störungsgruppen werden hinsichtlich Eintrittszeitpunkt und Schwere ihrer Auswirkungen ausgewertet. Hierauf aufbauend wird eine Risikobewertung erstellt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in den Kapiteln 5 und 6. Zunächst werden die Systematik und die Eigenschaften von Regelkreisen untersucht und hieraus das System zur Vermeidung von Störungen entwickelt. Die Anwendung des Systems auf unterschiedliche Planungsabläufe wird in Kapitel 6 vorgestellt. Hierbei wird für jede der drei Bauweisen ein Grundmodell und für jeden Parameter ein Anpassungsmodell als Planungsablauf dargestellt. Die Arbeit schließt in Kapitel 7 mit einem Resümee und Ausblick ab.

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Forschungsberichte

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Integrierte Lebenszyklusoptimierung - Methoden zur systematischen Variantenexploration in frühen Phasen der Planung unter besonderer Berücksichtigung von Lebenszyklusaspekten. Abschlussbericht
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Die Nutzung von Informationstechnik (IT) im öffentlichen Sektor ist noch immer von zahlreichen Medienbrüchen und Insellösungen geprägt. Sie erschweren eine vernetzte Zusammenarbeit und führen zu aufwendigen und langen Bearbeitungsprozessen, etwa durch die mehrfache An- oder Eingabe gleicher Daten. Bei den Adressaten von Verwaltungsleistungen und auch in den Verwaltungen selbst werden dadurch viele personelle und finanzielle Ressourcen gebunden. Das ist insbesondere in den Bereichen Bauen und Planen der Fall, denn hier müssen an zahlreichen Schnittstellen zwischen verschiedenen Akteuren Informationen und Daten ausgetauscht werden, zum Beispiel Pläne, textliche Erläuterungen oder technische Daten zu Gebäuden. Insbesondere zwischen privaten Akteuren und Behörden erfolgt dieser Austausch häufig noch papierbasiert, auch wenn die Bearbeitung der Unterlagen in der Regel IT-gestützt erfolgt.

Petra von Both, Volker Koch, Andreas Kindsvater
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Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2844
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Fraunhofer IRB Verlag

Die gebaute Umwelt ist das größte ökonomische Kapital der Industrienationen. Obwohl die Baubranche in einzelnen Bereichen hochwertig und effektiv arbeitet, können die an den Bauprozessen Beteiligten aber bis heute ihre Leistungen weder fachübergreifend (horizontale Integration) noch Iebenszyklusumfassend (vertikale Integration) in ausreichendem Maße miteinander verknüpfen. Aus diesem Mangel ergeben sich bisher im hohen Maße Defizite in der Planung, in der ökonomischen und ökologischen Umsetzung und in der Wertschöpfungskette im Bauwesen. Das Ziel des beantragten Vorhabens ist es, diese Integration durch eine lebenszyklusumfassende Planungsmethode auf Grundlage der digitalen Produktdatenmodellierung zu fördern und eine Verbesserung der Wettbewerbssituation der deutschen Baubranche im globalen Kontext zu ermöglichen. Diese Planungsumgebung basiert dabei methodisch auf dem Prinzip der Integralen Planung und softwaretechnisch auf der Umsetzung der Konzepte des Building Information Modeling (BIM). Das Projekt spezifiziert dabei den Problemkontext BIM, untersucht die zur Verfügung stehende BIM Software und erstellt eine zielgruppenspezifische Analyse des Mehrwerts von BIM im Bauwesen. Die dadurch identifizierten Potentiale und Hemmnisse der BIM Methode dienen dann als Grundlage für die Erstellung eines Handlungsplan für das Bauwesen.

Modellbasierter Datenaustausch von alphanumerischen Gebäudebestandsdaten (nach BFR GBestand) mit der produktneutralen Schnittstelle Industry Foundation Classes (IFC). Abschlussbericht

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Modellbasierter Datenaustausch von alphanumerischen Gebäudebestandsdaten (nach BFR GBestand) mit der produktneutralen Schnittstelle Industry Foundation Classes (IFC). Abschlussbericht
Enthält CD mit zahlreichen Anlagen (Bestandteil nur bei der gedruckten Version).
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2874
2013, 53 S., Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Das Forschungsvorhaben fokussiert auf die Entwicklung und Nutzung einer allgemein gültigen produktneutralen Schnittstelle zum Datenaustausch von alphanumerischen Gebäudebestandsdaten. Auf Grundlage des "IFC View Facility Management Bestandsdaten" sollte der produktneutrale Datenaustausch von FM-Bestandsdaten erprobt und ein Handling für externe Kataloge entwickelt werden. Zunächst wurden fachliche Anforderungen recherchiert und wesentliche Festlegungen für den Zugang zu externen Katalogen in der IFC-Struktur getroffen. Die notwendigen FM-Kataloge wurden in einer einheitlichen Struktur aufbereitet und zur Verfügung gestellt. Es wurden Testdaten im Format ifcSTEP (SPF) erzeugt und nach erfolgter Qualitätsprüfung bereitgestellt. Die Testläufe wurden von den SW-Häusern durch Ausfüllen von vorbereitenden Fragebögen dokumentiert. Für den Zugang zu externen Katalogen wurden prinzipielle Festlegungen der zu benutzenden IFC-Strukturen und der konkreten Abbildungsstruktur einzelner FM-Kataloge getroffen und dokumentiert. Innerhalb des deutschsprachigen Raumes der IAI wurde ein XML-Schema zur einheitlichen Abbildung von Katalogen abgestimmt und entwickelt. Die relevanten FM-Kataloge (Gebäudetypenkatalog der RBBau, Nutzungsartenkatalog der DIN 277-2, Merkmalkatalog und Artikelkatalog der BFR GBestand) wurden nach diesem Schema als XML-Kataloge aufbereitet und zur Verfügung gestellt. Folgende Probleme wurden u.a. sichtbar und sollen durch zukünftige Erweiterungen im IFC-Modell/ IFC View Definitionen beseitigt werden: - Eindeutige Identifizierung von IFC-Attributen durch Einführung von IFD; - Integration des entwickelten XML-Schemas im internationalen Bereich; - Abbildung einfacher Kataloge als "projektspezifische IFC-Attribute" und als "klassifizierende Katalogeinträge"; - Katalogverweise von IFC-Attributen auch in Klassifikationsstruktur; - Vermeidung von projektspezifischen "IFC-Mengen-Attributen"; - Zwingende Vorgabe der Rauminformation an Ausstattungen. Das Forschungsprojekt hat gezeigt, dass FM-Bestandsdaten mit der pro

Optimierung und Auswertung eines 3D-Gebäudedatenmodells (Basis IFC) für Facility Management

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Optimierung und Auswertung eines 3D-Gebäudedatenmodells (Basis IFC) für Facility Management
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2013, 90 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
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Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsvorhabens haben das Münchner Planungsunternehmen Obermeyer Planen + Beraten, der FM Dienstleister ISARI, Rosenheim und das Beratungsunternehmen AEC3, München, bestehende Standards, Richtlinien und Softwaresysteme aus der Planung und dem Facility Management kombiniert. Denn obwohl beide Bereiche zu einem hohen Maß voneinander profitieren könnten, laufen Planung und FM oft noch mit unnötig hohem Arbeitsaufwand parallel. Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens stand der sichere, effiziente Austausch hochwertiger Daten zwischen Architekten und Fachplanern und Facility Manager. Nicht zuletzt ging es darum, eine herstellerneutrale und zukunftsfähige Lösung zu finden, um eine möglichst breite Unterstützung am Markt zu erreichen. Dabei wurden die intelligenten 3D-Gebäudemodelle planungsbegleitend und ohne Wiedereingabeaufwand an das Facility Management übergeben. Die Ergebnisse belegen, dass mit heute verfügbaren Werkzeugen (CAD-Software für Planung und TGA, sowie IFC-Schnittstelle von buildingSMART) die meisten Basisinformationen in guter Qualität übergeben werden können. Gebäudestrukturen, Räume, Ausstattungen sowie alphanumerische Daten für Verwaltung und Mengenermittlung können ohne zusätzlichen Planungsaufwand bereitgestellt werden. Selbst FM-gerechte Klassifikationen und Verweise auf externe Kataloge können realisiert werden, sofern diese seitens der Planung bereitgestellt werden kann. Insbesondere in Bezug auf die Gebäudestrukturen kann die manuelle FM-Datenerfassung heute schon weitgehend automatisiert werden. Auf technische Ausrüstung und Anlagen lässt sich das aufgrund deren Komplexität und Vielfalt derzeit nur mit Einschränkungen übertragen. Dass aber auch dieser Bereich abgedeckt werden kann, bestätigen die Tests mit TGA Systemen, die die zukünftige Entwicklung aufzeigen.

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Zeitschriftenartikel

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Habscheid-Führer, Thomas
Virtuelles Gebäudemodell für hochkomplexen Forschungsbau. Building Performance / TGA
Xia Intelligente Architektur, 2018

Honegger, Urs
Gnadenlos vergleichbar. Wie digitale Modelle den Architekturwettbewerb verändern
Hochparterre, 2018

Welter, Ulrich
"Planung" ist nicht gleich Planung. Zur Auslegung des Par. 5 HOAI
Vergabe Navigator, 2018

Altmannshofer, Robert
Wassermassen sicher ableiten. Starkregenmanagement
Industriebau, 2018

Irmscher, Ilja
Future Mobility. Entwicklungstendenzen von Parkhäusern
Industriebau, 2018

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