Technik
Licht 5 | 2022

BIM-Normen

Ein Überblick und Ausblick

Seit über zwei Jahren gibt uns der Autor Robert Heinze in der Fachzeitschrift LICHT praxisbezogene und anschauliche Einblicke in die Welt des BIM. In diesem Beitrag geht es um die BIM-Normung – ein vielleicht trockenes Thema, aber dennoch wichtig, um ein gutes Grundverständnis für die Normen des eigenen Tätigkeitsfeldes zu bekommen.

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Abb.: Normen und Standards schaffen die Grundlage für BIM und verbessern die Zusammenarbeit der Projektpartner. Um BIM einheitlich einsetzen zu können, sind Normen unabdingbar. Deemerwha studio / shutterstock.com

Übersicht

Das Thema Normung ist leider ein recht trockenes Thema. Je nach Interessenlage bildet BIM da keine Ausnahme. Dennoch ist es sehr wichtig, ein gutes Grundverständnis für die Normen des eigenen Tätigkeitsfeldes zu haben. Der folgende Artikel wird schwer am Stück zu lesen sein. Die Informationen daraus sind sonst nur schwer zugänglich. In den nächsten Abschnitten werden die Normen der Europäischen BIM-Normung des CEN/TC 442 und der internationalen BIM-Normung des ISO/TC 59/SC 13 verständlich erklärt. Dabei wird nicht sonderlich tief ins Detail eingegangen. Aber so weit, dass man einen Überblick und gegebenenfalls Ansatzpunkte und Referenzen für eine tiefere Betrachtung bekommt.

Eine nationale deutsche BIM-Normung findet im DIN kaum statt. Das ist auch völlig in Ordnung und wäre eher kontraproduktiv. Der Normungsausschuss Bau im DIN spiegelt die CEN- und ISO-BIM-Normung umfangreich und aktiv wider. Wichtig zu erwähnen ist aber, dass im VDI sehr viele BIM-Richtlinien praxisnah von und für deutsche Prozesse geschaffen werden. Diese werden unter der Blattnummer VDI 2552 gebündelt und fließen teilweise über den DIN auch in die CEN- und ISO-Normung mit ein.

Die heutigen 33 Normungsprojekte, von denen 18 fertig veröffentlicht sind, sind selbst für BIM-Experten nicht leicht verständlich und zugänglich. Das liegt an den tief-breiten interdisziplinären Fachrichtungen, die in BIM bzw. dem digitalen Planen, Bauen und Betreiben zusammenfließen. Hinzukommt die sehr fundamentale und bereichsübergreifende inhaltliche Zielsetzung dieser Normen. Ganz generell sind alle BIM-Normen nicht spezifisch für ein einzelnes Gewerk, wie zum Beispiel Licht und Beleuchtung, oder gar einzelne Produktgruppen, wie zum Beispiel Leuchten, ausgerichtet. Das wäre vom Umfang kapazitiv in Quantität und Qualität zu weitreichend. Für Licht-Experten oder Fachplaner regeln diese Normen nichts direkt für die Beleuchtung. Aber die Prozesse und Schnittstellen zu anderen Gewerken und Experten. Alle Normen sind nur ein Stand der Technik und keine Gesetze, solange sie nicht in einem Gesetz referenziert wurden. Man muss sie also nicht einhalten. Eine Einhaltung erlaubt es aber, eine Kompatibilität zu anderen, die diese Norm kennen, zu erzeugen. Besonders bei BIM ist dies sehr nützlich und angebracht.

Klassifikation – Terminologie

Eine relativ alte und sehr fundamentale Norm ist die ISO 12006 »Hochbau – Organisation des Austausches von Informationen über die Durchführung von Hoch- und Tiefbauten«. Die EN ISO 12006-2 beschreibt eine Klassen-Struktur für Bauwerke, um Klassifikationen zu erstellen. Dabei enthält es, bis auf exemplarische Beispiele, aber keine Klassifikation. Lediglich nur die Grundlagen (z. B. Hierarchie, Relationen) und Definitionen von Klassifikationen an sich. Die EN ISO 12006-3 geht tiefer und widmet sich der Struktur für den objektorientierten Informationsaustausch. Hier wird im Datenformat neutral (im Beispiel EXPRESS) ein Klassenmodell für Bauwerke und Bauobjekte mit Merkmalen und Relationen beschrieben. Im buildingSMART-Umfeld wurde diese Norm als IFD (International Framework for Dictionaries) bezeichnet und ist die Basis für das bSDD (buildingSMART Data Dictionary). Das bSDD ist eine große zentrale Datenbank mit vielen Bauobjekten und Merkmalen (siehe LICHT 3 I 2021).

EN ISO 23386 »Bauwerksinformationsmodellierung und andere digitale Prozesse im Bauwesen – Methodik zur Beschreibung, Erstellung und Pflege von Merkmalen in miteinander verbundenen Datenkatalogen« definiert die Merkmale von Merkmalen (im Englischen attributes of a property). Ein Merkmal (property) kommt so auf rund 30 Merkmale (attributes), die es beschreiben (z. B. Name, ID, Datum der Erstellung). Damit können Merkmale universell und verständlich beschrieben werden. Die erste Licht BIM-Norm CEN/TS 17623 »BIM-Merkmale für die Beleuchtung – Leuchten und Sensoren« basiert auf der EN ISO 23386. Dort werden Merkmale von Leuchten und Sensoren aufgelistet und sind in dieser Struktur von jedem Merkmalsserver verständlich (siehe LICHT 6 I 2020).

Die jüngste und mit fast 300 Seiten umfangreichste Norm in der Kategorie Terminologie ist die EN 17632 »Semantischer Modellierungs- und Verknüpfungsstandard (SMLS) für die Datenintegration in der gebauten Umwelt«. Hier geht es um die Verknüpfung von unterschiedlichen Daten mit Hilfe von Semantic-Web-Technologie (RDF, OWL). Eine generische Meta-Ontologie verbindet dabei inhaltliche Ontologien. Auch wenn dies sehr theoretisch ist, ist es dennoch sehr nützlich, um Beziehungen von ganz unterschiedlichen Datensätzen und Formaten zu schaffen.

IFC

Wohl die wichtigste BIM-Norm ist die EN ISO 16739-1 »Industry Foundation Classes (IFC) für den Datenaustausch in der Bauwirtschaft und im Anlagenmanagement – Teil 1: Datenschema«. Hier wird das IFC (siehe LICHT 3 I 2021) normiert, welches das einzige offene Datenformat für Bauwerke darstellt. Zunächst war angedacht, weitere Normteile mit speziellen Schema-Teilmengen bzw. Sichten, sogenannten Modell View Definitions (MVD) zu erstellen. Der erste Teil der Norm beinhaltet die Serialisierungen in EXPRESS und XML. Später könnten weitere Serialisierungen in weiteren Teilen beschrieben werden (z. B. SQL, OWL). IFC ist sehr umfangreich und kaum in Papier zu fassen. Daher wird die Norm als HTML Datensatz (auf CD-Rom) zur Verfügung gestellt. Die EN ISO 16739-1 ist eine nahezu identische Abbildung der buildingSMART IFC-Schema-Definition, die kostenlos und in verschiedenen Schemata heruntergeladen werden kann.

Daten – Produkte

Auf der EN ISO 12006-3 und der EN ISO 23386 baut die EN ISO 23387 »Datenvorlagen für Bauobjekte während des Lebenszyklus eines baulichen Vermögensgegenstandes – Konzepte und Grundsätze« auf und skizziert ein Produkt Data Template. Dies ist eine Vorlage für das Beschreiben von Produkten bzw. Bauteilen. Also ein neutrales Datenformat-Schema zum Kombinieren von Merkmalen eines Produktes. Unter der CEN-Projektnummer WI 00442035 »Datenvorlagen für Bauobjekte, die im Lebenszyklus von Bauwerken verwendet werden – Datenvorlagen auf der Grundlage europäischer Normen und technischer Spezifikationen« wird gerade eine Anwendungsnorm der EN ISO 23387 auf Basis von gebräuchlichen europäischen Produktformularen erarbeitet.

Das IFC für Produkte wird in der EN 17549 »Datenstruktur nach IFC für den Austausch von Datenvorlagen und Datenblättern für Bauobjekte« definiert. Das auch unter COD (Construction Object Defintion) bekannte Verfahren basiert auf IFC in allen Serialisierungen und erlaubt das isolierte Beschreiben eines Produktes bzw. Bauwerkobjekts. Reines IFC ist immer auf ein Projekt und ein Bauwerk definiert. Die EN 17549 ist so etwas wie eine Revit-Familien-Datei im openBIM. Es gibt zwei Teile: Teil 1 beschreibt die Grundlagen und das generelle Konzept. Teil 2 eröffnet Möglichkeiten wie Variantenkonfiguration und gezielte Produktabfragen und -anforderungen. COD könnte bei einer erfolgreichen Annahme durch die Industrie (Software und Hersteller) auch für Leuchten interessant sein. Stand heute ist es das Leuchten-spezifischere GLDF als offenes und universelles Datenformat für Leuchten (siehe LICHT 4 I 202). Das komplexere COD kann aus GLDF vollständig konvertiert werden.

Das Gewerk Technische Gebäudeausrüstung hat für Volumenstromanlagen (Gas, Wasser, Flüssigkeiten) und Gebäudeautomatisierung ein offenes Datenformat inklusive Produktkatalogstruktur im VDI unter der Richtliniennummer 3805 erschaffen. So wurde aus der VDI 3805 mit ISO Lead die EN ISO 16757 »Datenstrukturen für elektronische Produktkataloge der Technischen Gebäudeausrüstung«. Auch hier gibt es zwei Teile: Teil 1: Konzepte, Architektur und Modelle und Teil 2: Geometrie. Die EN ISO 16757 ist technisch gut ausgereift und funktioniert in der Praxis. Eine Besonderheit der Struktur sind die dynamischen Merkmale. Merkmale eines Bauteils können von Merkmalen eines angeschlossenen anderen Bauteiles abhängen. Die Geometrie ist dynamisch und orientiert sich an STEP und ist damit IFC-kompatibel.

Leuchten existieren derzeit nicht im VDI 3805. Es gibt aber das Angebot der VDI-Verantwortlichen, auch Leuchten hier zu beschreiben. Es fehlt nur an Leuchten-Experten, die dies tun würden. Auch hier sollte nach heutigem Stand dem GLDF als leuchtenspezifisches Format der Vorrang gegeben werden. Eine automatische Konvertierung zu VDI 3805 wäre vermutlich technisch kein Problem. Mit VDI 3805 würden Leuchten leichter in Gebäudeautomatisierungs-Software erscheinen. Dort ist nur ein Bruchteil der Daten und Merkmale nötig, als in einer lichttechnischen Software. Nur auf der ISO-Ebene gibt es noch eine ältere Norm, die den Aufbau von Wissens- und Objekt-Bibliotheken strukturiert: ISO 16354 »Richtlinien für Wissensdatenbanken und Objektbibliotheken«. Das Einhalten dieser recht technischen Norm hilft den Austausch zwischen Bibliotheken zu ermöglichen.

Daten – Austausch

Um einen Datensatz mit unterschiedlichen Inhalten und Formaten zusammenzustellen und zu übertragen, wurde die Container-Norm EN ISO 21597 »Informationscontainer zur Datenübergabe – Austausch-Spezifikation« (ICDD) entwickelt. Ein Anwendungsfall ist z. B. die Abgabe eines gesamten Bauprojektes mit CAD, IFC, PDF und anderen Dateien für eine Genehmigung oder Weiterbearbeitung. Die Norm besteht aus dem Teil 1 »Container« und dem Teil 2 »Dynamische Semantik«. Dabei wird jedoch nicht einfach eine zip-Datei des Projektordners erstellt. Die Norm beschreibt, wie man Elemente aus den diversen Dateien miteinander verknüpfen und auf einer Metaebene durchsuchbar und darstellbar machen kann. Auch die Metadaten eines »Data Drops« – eines Datenaustauschs – werden definiert. Technisch basiert die EN ISO 21597 auf Semantic-Web und Ontologien; also RDF, RDFS, OWL und SHACL. Diese Technologie ist sehr speziell und wird nur von wenigen Experten beherrscht, aber für diese Anwendungsart genau die richtige. Im informellen Anhang ist eine Adaption auf XSD / XML beschrieben, mit der mehr Anwender etwas anfangen können.

Eine jüngste Entwicklung sind Common Data Enviroments CDEs. Die Idee ist eine Art zentraler Projekt-Daten-Pool, an dem alle Projektbeteiligten gleichzeitig arbeiten und alle möglichen Daten strukturiert austauschen können. Der Datenaustausch in eine Projekt-Asset-Datenbank soll über offene APIs (Programmierschnittstellen) funktionieren. Es existieren zwei Normungsprojekte: CEN-Projektnummer WI 0442031 »Rahmenbedingungen und Implementierung gemeinsamer Datenumgebungslösungen, gemäß EN ISO 19650« und WI 0442032 »Gemeinsame Datenumgebungen (CDE) für BIM-Projekte – Offener Datenaustausch zwischen Plattformen verschiedener Anbieter über eine offene CDE-API«.

Abb.: Zu viel Papierkram? BIM ist einer der vielversprechendsten Ansätze, Bauen effizienter und leistungsfähiger zu machen. New Africa / shutterstock.com

Umfang – LOD

Zunächst auf CEN-Ebene wurde die Normenreihe EN 17412 »Bauwerksinformationsmodellierung – Informationsbedarfstiefe« erstellt, um LOD (siehe LICHT 9 I 2020) zu regeln. Nach der erfolgreichen Veröffentlichung soll nun auch auf ISO-Ebene nachgezogen werden. Im Laufe des Normungsprojektes ist man terminologisch von LOD (Level of Development) auf LOIN (Level of Information Need) gewechselt. Hier ist zu sehen, dass man von einem technischen Datenansatz auf einen kommunikativen Prozess gekommen ist. Die EN 17412 stellt kein Stufenmodell oder Klassenmodell zur Verfügung (keine LOD 100 bis 500). Vielmehr wird verlangt, dass das Informationslevel über den Zweck, Akteure, Objekt und Meilenstein festgelegt wird. Der Teil 1, die EN 17412-1, ist bereits veröffentlicht und beschreibt das grundlegende Konzept und Prinzipien. Die Teile 2 und 3 sind gerade in der Erstellung. Teil 2 wird Anwendungsrichtlinien und Teil 3 ein konkretes Datenschema enthalten.

Prozesse – Dokumentation

In der BIM-Normung existieren mehrere Prozess-Normen, die BIM primär als Prozess des digitalen Planens und Bauens betrachten und definieren. EN ISO 29481 »Handbuch der Informationslieferungen« wird auch als IDM(Information Delivery Manual)-Norm bezeichnet und zeigt ein generisches Prozessmodell mit Rollen, Anforderungen und Übergaben auf.

EN ISO 29481-1 beinhaltet Methodik und Format und EN ISO 29481-2 ein Interaktionsframework. Das Interaktionsframework beschreibt Transaktionen im EXPRESS Format. EN ISO 29481-3 klassifiziert die Interaktionen noch etwas detaillierter und beinhaltet ein XSD/XML-Schema.
EN ISO 19650 »Organisation und Digitalisierung von Informationen zu Bauwerken und Ingenieurleistungen, einschließlich Bauwerksinformationsmodellierung (BIM) – Informationsmanagement mit BIM« verfügt über 6 Teile und basiert auf der britischen PAS 1192:

EN ISO 19650-1: Begriffe und Grundsätze

EN ISO 19650-2: Planungs-, Bau- und Inbetriebnahme-Phase

EN ISO 19650-3: Betriebsphase der Assets

EN ISO 19650-4: Informationsaustausch

EN ISO 19650-5: Spezifikation für Sicherheitsbelange von BIM, der digitalisierten Bauwerke und des smarten Assetmanagements

EN ISO 19650-6: Gesundheit und Sicherheit

Die EN ISO 19650 ist ein guter Einstieg in grundlegende Zusammenhänge und die Arbeitsweise mit BIM. Hier wird eine schrittweise BIM-Einführung verständlich erklärt. Allerdings ist der Fokus sehr britisch und passt nicht immer auf die Sachverhalte anderer Länder. Diese Normenreihe ist schon relativ alt und der Grund, weshalb Großbritannien gefühlt viel weiter ist in BIM als der Rest Europas. Besonders erwähnenswert ist hier Teil 5, der sich mit der Cyber-Sicherheit von BIM beschäftigt. Dies ist einzige Norm, die sich diesem wichtigen Thema stellt. Auf ISO-Ebene, jedoch älter und nicht so umfangreich, ist die ISO 22263 »Organisation des Austausches von Informationen über die Durchführung von Hoch- und Tiefbauten – Struktur für die Handhabung von Projektdaten«.

Ebenfalls nur auf ISO gibt es eine Richtlinie zum Erstellen von BIM-Spezifikationen. 2012 wurde die ISO/TS 12911 »Struktur für die Erstellung von Richtlinien zu virtuellen Gebäudemodellen (BIM)« veröffentlicht. Diese wird gerade überarbeitet und danach den Titel ISO/DIS 12911 »Organisation und Digitalisierung von Informationen zu Bauwerken und Ingenieurleistungen, einschließlich Bauwerksinformationsmodellierung (BIM) – Rahmen für die Spezifikation der Implementierung von Bauwerksinformationsmodellierung (BIM)« erhalten.

Noch am Anfang steht das Weiterbildungs-Normungsprojekt mit der CEN-Projektnummer WI 00442037 »Berufe und Kompetenzen im Zusammenhang mit dem Building Information Management«. Hier sollen Berufsbilder und Kompetenzen beschrieben werden.

Normen – Nutzungsnormen

Es gibt Richtlinien, die die Anwendung von Normen beschreiben und bei der Nutzung helfen:

CEN/TR 17741 »Anleitung zum Verständnis und zur Umsetzung der EN/ISO 29481-1 Bauwerksinformationsmodelle – Handbuch der Informationslieferungen – Teil 1: Methodik und Format« erläutert die Anwendung der EN ISO 29481-1 IDM.

CEN/TR 17439 »Anleitung zur Umsetzung von EN ISO 19650-1 und -2 in Europa« erklärt die Anwendung der ersten beiden EN ISO 19650 Teile.

CEN/TR 17654 »Leitfaden für die Implementierung von Austausch-Informationsanforderungen (Exchange information requirements EIR) und BIM Abwicklungsplänen (BIM Execution Plans BEP) auf europäischer Ebene basierend auf EN ISO 19650-1 und -2« nimmt sich ebenfalls den beiden ersten Teilen der EN ISO 19650 an. Hier mit dem Schwerpunkt AIA und BAP (siehe LICHT 7 I 2021).

Unter der CEN-Projektnummer WI 00442027 werden eine Richtlinie und Empfehlungen zu BIM in der Infrastruktur geben. Und unter der Nummer WI 00442031 wird es einen Wegweiser zu CDEs (Common Data Enviroment) geben.

Spezielle – Dritte

Neben der oben erwähnten CEN/TS 17623 »BIM-Merkmale für die Beleuchtung – Leuchten und Sensoren« gibt es ein paar weitere Normen, die auf BIM-Normen basieren und weiter spezialisieren. Hier gibt es zwei spannende ISO-Schriften zu GIS und BIM (siehe LICHT 2 I 2021). Beide Systeme sind getrennt voneinander gewachsen und werden jetzt wieder ein Stück aufeinander referenziert:

ISO/TR 23262 »GIS (Geospatial) / BIM-Interoperabilität« und die ISO/TS 19166 »Geografische Informationen – BIM zu GIS konzeptionelle Kartierung (B2GM)« zeigen wie beide Welten zusammen verwendet werden können.

Aus dem CAD-Bereich kommt eine Norm zu Symbolen im BIM Kontext: ISO 22014 »Bibliotheksobjekte für Architektur, Technik, Bau und Nutzung«.

Aus dem gleichen Komitee stammen die beiden Normen ISO/CD 4172 »Technische Zeichnungen – Zeichnungen für das Bauwesen – Zeichnungen für den Zusammenbau vorgefertigter Teile« und ISO/CD 7519 »Technische Zeichnungen – Zeichnungen für das Bauwesen – Allgemeine Grundlagen für Anordnungspläne und Zusammenbauzeichnungen«.

Der Verband »Construction Products Europe« hat ein XML-Datenformat für Smart CE-Markierungen entwickelt: CWA 17316 »Smarte CE-Kennzeichnung für Bauprodukte«.

Für die Verwendung von BIM in der Umweltproduktdeklaration (EPD) wurde die EN ISO 22057 »Nachhaltigkeit von Bauwerken – Datenvorlagen für die Verwendung von EPDs für Bauprodukte in BIM« geschrieben. Eine IFC nahe Lebensdauerbetrachtung von Bauwerken findet man in der ISO 15686-4 »Hochbau – Planung der Lebensdauer – Teil 4: Planung der Lebensdauer unter Verwendung von Gebäudeinformationen«.

Weitere Informationen:

Autor: Robert Heinze, www.relux.com

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 5 | 2022

Aktuelle Ausgabe
Erschienen am 24. Juni 2022