BIM-basierte digitale Plattform zur Planung und Optimierung von flexiblen Gebäuden für die Industrie 4.0

Im Forschungsprojekt BIMFlexi forschen wir an der integralen flexiblen Industriebauplanung für wandelbare Produktionshallen. Eine BIM-basierte digitale Plattform soll die Planung, Analyse und Optimierung flexibler Gebäudestrukturen für Fabriken ermöglichen und zur Visualisierungs- und Entscheidungsunterstützung in frühen Planungsphasen dienen.

Projektbeschreibung

Die Industrie 4.0, Cyber Physical Production in Losgröße 1, ist durch immer kürzer werdende Produktlebenszyklen und steigende Individualisierung gekennzeichnet. Gebäude für die Industrie 4.0 müssen den ständig neuen Anforderungen standhalten können. Die Realisierung von möglichst flexiblen Gebäudesystemen und die Adaptabilität der Nutzung sind notwendig. Durch mangelnde Gebäudeflexibilität können Unternehmen ihre Produktionsstätten nicht schnell und effizient genug an die wechselnden Produktionsprozesse anpassen.
Die Folge sind häufige Umbauten bis hin zu Abbruch und Neubau. Dies führt zu steigenden Lebenszykluskosten oder Neuinvestitionen und erhöhten Ressourcenverbräuchen. Entscheidend für die Gebäudeflexibilität sind das Tragwerk und die Technischen Gebäudeausstattungssysteme (TGA). Die Umwandlungsfähigkeit wird dabei durch das Tragwerk, als starrstes Element mit der höchsten Lebensdauer, am meisten beeinflusst.
Re-konfigurierbare, flexible Gebäudestrukturen ermöglichen durch die Freiheit in Grundriss und Höhe eine freie Raumnutzung und Produktionslayoutplanung. Die Gebäude- und Produktionsplanung sind derzeit jedoch nicht miteinander verbunden, so dass die Planung in zwei parallelen Welten durchgeführt wird. Normalerweise fehlt die notwendige Interoperabilität bestehender Modellierungs-, Analyse- und Visualisierungswerkzeuge und aufeinander abgestimmte Prozesse. Vor allem in der frühen Planungsphase, welche die größten Auswirkungen auf den Betrieb, die Flexibilität und dadurch die Lebensdauer von Gebäuden hat, sind keine holistischen Methoden vorhanden. Das Forschungsprojekt BIMFlexi adressiert die Entwicklung einer innovativen, integralen und durch digitale Werkzeuge gestützten Planungsmethode, welche die Realisierung von flexiblen Gebäuden für die Industrie 4.0, mit zusätzlicher Kosten- und Zeitreduktion, ermöglicht.
Durch eine BIM-basierte digitale Plattform – BIM_Flexi – werden alle Stakeholder des Industriebauplanungsprozesses vernetzt, bisher disziplinspezifische Werkzeuge und Tools verknüpft und eine durchgehende Datenverfügbarkeit über den gesamten Lebenszyklus sichergestellt. BIM_Flexi ermöglicht die Planung, Analyse und Optimierung flexibler Gebäudestrukturen und dient zur Visualisierungs- und Entscheidungsunterstützung. Deshalb werden im Projekt neue Methoden für BIM-basierte flexible Tragwerksanalysen, Optimierungsmethoden zur Automatisierung von Planungsaufgaben, sowie neue Interaktionstechniken für Multi-User-VR, die es Nutzern ermöglichen rasch und intuitiv 3D-Planungsstrukturen mittels „Virtual Reality“ zu begehen, entwickelt. Nutzer sollen interaktiv in der 3D-Umgebung ihre Planungsentscheidungen überprüfen, manipulieren und ihre Nutzerpräferenz zur Optimierung bekanntgeben.