Technik
Licht 6 | 2020

Leuchten-Merkmale und BIM

Universeller Austausch von Leuchten-Daten

»Leuchten Merkmale« im BIM sind eine wichtige Grundlage für den geordneten Austausch von Leuchtendaten innerhalb von Softwareprogrammen. So kann jeder Leuchtenhersteller seine Produkte verständlich beschreiben und jeder Planer die Daten richtig interpretieren. Der Autor Robert Heinze geht in seinem Artikel näher auf die Thematik ein und erklärt, wie ein universeller Leuchten-Datenaustausch ermöglicht wird.

Lesezeit: ca. 9 Minuten

Merkmale in BIM

Seit den Anfängen von BIM, was je nach Perspektive schon mehrere Jahrzehnte her sein kann, gibt es grundlegende Diskussionen um die Bedeutung von deren Begriffen und Merkmalen. Die Terminologie ist ein sehr fundamentales Feld, welches in der digitalen Welt einen essenziellen Charakter erhält. Ohne die Bedeutung klar zu kennen, wird es schon für Menschen schwer, sich auszutauschen. Für Maschinen ist es unmöglich, ohne eine exakte Definition überhaupt irgendetwas zu interpretieren. Und BIM will alle Bauwerke, alle Gewerke, alle Bauteile und alle Bauphasen digital spiegeln und verständlich machen. Eine gigantische und langwierige Aufgabe. In CAD-Zeiten reichte es aus, einen Strich darzustellen. Nun muss der Strich exakt wissen, dass er eine Begrenzung einer F90 Porenbetonwand mit 12 Merkmalen ist. In CAD sollte nur der Betrachter die Bedeutung des Striches verstehen. Nun soll eine Software der anderen mitteilen, dass es eine F90 Porenbetonwand ist.

Um Informationen zwischen Menschen oder Maschinen auszutauschen, braucht es Merkmale. Also Länge, Gewicht, Lichtstrom, etc. Sie geben der Information Struktur und Bedeutung. Es ist so grundsätzlich, dass man sich dessen normalerweise nicht bewusst ist. Gleich zu Beginn der BIM-Normung auf europäischer Ebene wurde 2016 begonnen, eine Norm für Merkmale zu erarbeiten. Dieses Jahr wurde die ISO EN 23386:2020, als zweite BIM-Norm mit CEN-Autorenschaft veröffentlicht. Diese Norm beschreibt die Merkmale der Merkmale (im Englischen «the attributes of the properties») und deren Erstellung. Normativ hat jedes Merkmal 41 Merkmale, die es informationstechnisch beschreiben, z. B. Name, Beschreibung, Einheit und ID. Ein wichtiger BIM-Grundstein, auf dem viel aufgebaut werden kann.

Wenn wir BIM betrachten, sollten wir uns auch IFC kurz ansehen. IFC ist das einzige offene und normierte Datenformat für BIM. Hier kann jeder kostenlos und offen Bauwerke digital beschreiben und lesen. IFC ist dabei weniger ein Format, sondern eher eine Hierarchie oder Klassifikation von Bauobjekten und deren Merkmalen. Also hat z. B. ein Bauwerk Etagen, diese haben Räume, diese haben wiederum Leuchten und die Leuchten haben Merkmale, wie einen Lichtstrom. Auch die Geometrie ist ein Merkmal eines Objektes. Das IFC hat eigene native Objekte mit eigenen nativen Merkmalen. Leuchten sind mit 48 Merkmalen sehr gut repräsentiert und selbst eine komplette LVK kann im IFC abgebildet werden. Aber reichen diese Merkmale in der Beleuchtung für einen digitalen Leuchten-Zwilling in allen Phasen und Anwendungen? Vermutlich nicht. Und wenn jedes Gewerk seine hunderten oder tausenden Merkmale von allen seinen Bauobjekten nativ ins IFC platziert, würde das Format noch komplexer und unhandlicher werden – die Dynamik der Merkmalsveränderung, besonders bei Licht, mal außer Acht gelassen. Innerhalb des buildingSMART, dem Autor des IFC, gibt es viele Ideen, dies zukünftig zu lösen.

Abb.: Digitales Lichtformat ROLF (XML und Model) Robert Heinze, Relux

Merkmale von Leuchten

Im Gegensatz zu anderen Gewerken am Bau gibt es in der Beleuchtung eher zu viel als zu wenig digitale Formate und Merkmale. Und die Branche war gezwungenermaßen schon sehr früh recht digital und räumlich. Also gute Voraussetzung für eine Digitalisierung der Planung, des Bauens und des Betreibens von Beleuchtungsanlagen.

Seit 2012 haben mehr und mehr Hersteller BIM-Modelle ihrer Leuchten veröffentlicht. Eine große Anzahl von Leuchten-Modelle mit vielen Merkmalen sind kostenlos über die Hersteller-Webseiten oder BIM-Modell-Distributoren bzw. -Portale abrufbar. So gut wie alle Leuchten-Modelle sind heute in Autodesk® Revit®-Familien hergestellt. In Revit® sind Leuchten und andere Haustechnikobjekte recht gut und umfangreich abgebildet.

Ein paar wenige Leuchten sind auch in ArchiCAD GDL und sogar als IFC verfügbar. Im IFC werden Leuchten heute, wie alle anderen Bauteile, allerdings nur innerhalb eines kompletten Bauwerks übertragen. IFC ist derzeit nur für komplette Bauwerke und nicht für einzelne Bauteile oder Produkte definiert. Eine BIM-Normungsgruppe auf CEN-Ebene erstellt gerade eine Produkt-IFC-Definition, um diese Einschränkung des IFC aufzuheben. Es gibt heute aber nur ein paar unveröffentlichte IF- Leuchten nach diesem neuen Standard als Beispiele für die Normungsarbeit. Auch die Lichtberechnung-Software-Anbieter haben kurz darauf angefangen, BIM-Schnittstellen aufzubauen. DIAL setzte mit seinem Programm DIALux auf IFC und OpenBIM. RELUX erstellte einen Im- und Export zu Revit® und fing an, auch Lichtberechnung über ein Add-on innerhalb Revit® zu ermöglichen. Mit BIM stiegen auch die Datenanforderungen von Planern und Anwendern in Richtung Hersteller in Merkmalsumfang. Leider oft ohne klaren Anwendungsfall oder klaren Zweck. Neue Formulare, Product Data Templates, wie z. B. COBie mit einer hohen Anzahl von nicht definierten Merkmalen entstanden und wollten gefüllt werden. Da die Beleuchtungsbranche recht international ist, trafen viele multilinguale und teilweise exotische Datenanforderungen an die Hersteller und Planer. Die Hersteller lieferten Daten und Modelle recht umfangreich und schnell, da sie an sich schon recht digital aufgestellt waren. Wiederrum recht schnell stellt sich beim Anwenden der Daten heraus, dass die Hersteller für die gleichen Merkmale verschiedene Bezeichnungen verwendeten. Das konnten verschiedene Sprachen, Abkürzungen oder Begriffe sein. Besonders in den Revit® Leuchten-Modellen wurde dies deutlich. In einem Bauwerk ist meistens mehr als nur ein Leuchtenhersteller vertreten. In einer tabellarischen Leuchten-Zusammenstellung wird nun pro Hersteller und pro Merkmal eine eigene Spalte verwendet. Also zum Beispiel »Lichtstrom« von Hersteller A,»Luminous Flux« von Hersteller B und »Lumen« von Hersteller C. Ein Vergleich oder eine Übersicht ist dann nur mit manuellem Aufwand des Planers möglich. Ein Umstand, der eigentlich in BIM-Zeiten nicht mehr auftreten sollte. Doch hier mangelt es an Standardisierung. Es gibt diverse Leuchten-Klassifikationssysteme, Formate und auch gute Merkmalsdefinitionen. Aber leider keine einheitliche Liste, Datenbank oder Systematik, die alle anwendungsnahen Leuchten-Merkmale definiert.

Ein Vorteil eines relativen kleineren Gewerkes wie Licht, ist die Nähe zwischen Planern, Fachplanungssoftware, Herstellern und Forschung. Was wiederum zu einer tiefen und breiten Kompetenz führt. Wer ist die Licht-Branche bzw. die Licht-Gemeinschaft und wer könnte für die Licht-Merkmale zuständig sein? Die internationale Normung auf CEN- und ISO-Ebene oder auf IEC-Ebene? Die internationale Beleuchtungskommission CIE? Oder national der DIN oder die DKE? Oder national, breit und basisnahe: die LiTG? Oder die Industrieverbände Global Lighting Association, Lighting Europe oder der ZVEI? Es ist nicht leicht, unter all diesen Gruppen eine Instanz zu finden oder zu definieren, die für alle ihre Licht-Merkmale definiert, verwaltet und veröffentlicht.

Abb.: Leuchten-Modell in Revit® Robert Heinze, Relux

Beginn der BIM-Lichtmerkmale

Auf verschiedenen Licht-Konferenzen und regelmäßigen Sitzungen wurde ein Bedürfnis nach einer branchenweiten einheitlichen Merkmalsbeschreibung für die digitale Baumodellierung diskutiert und fand breite Zustimmung. Hier half wieder die relative kleine Branche. Aus den verschiedenen Quellen für Merkmale sollte eine Referenz werden. Quellen für Licht-Merkmale sind z. B. Klassifikationssysteme, Normen, Formate, Hersteller-PIM-Systeme und Veröffentlichungen aller Art. Experten, die auch den Inhalt und die Bedeutung der Merkmale gut kennen, müssen die Merkmale zusammenstellen. Dies sollte jedes Gewerk, jede Branche für sich tun. Es ist nicht möglich, auf IT-spezifischem Level oder einem architektonischen, generalistischen Level diese Zusammenstellung fachlich richtig zu erledigen. Eine kleine Expertengruppe von TRILUX und RELUX begann 2017 in der Schweiz mit dem ersten Zusammenfügen von Merkmalslisten für Licht. Der Fachbereich Licht im ZVEI eröffnete im selben Jahr eine internationale BIM-Projektgruppe. Diese Gruppe bot mit seinen breit aufgestellten Experten (16 internationale Hersteller: Schuch, BÄRO, BEGA, ERCO, ESYLUX, INOTEC, LED Linear, NORKA, OSRAM, Philips, RZB, Selux, TRILUX, Wieland, Zumtobel, Züblin, die Licht-Software-Firmen DIAL und Relux , Normungsvertretern, Vertreter der Elektroplaner) eine umfassende Expertenbasis auf neutraler Basis. Besonders erwähnenswert ist die Öffnung für internationale Experten. Die Projektgruppe BIM hat direkte Verbindungen zu CEN, ISO, CIE, Lighting Europe, IESNA, ETIM, CIBSE, STLB Bau, buildingSMART. Die Erstellung der ersten kompletten Merkmalsliste fand in knapp einem Jahr Arbeit in dieser ZVEI-Gruppe statt. Dabei wurden keine neuen Merkmale erfunden, sondern nur Existente zusammengeführt. Merkmalsquellen waren unter anderem auch das IFC, CIE ILV, CEN und IEC-Normen, NBS, ETIM, COBie, CIBSE PDT, Hersteller-PIM-Systeme, DIALux- und RELUX-Datenbanken. Alle Merkmals-Dubletten, von denen es reichlich gab, wurden gelöscht. Jedes Merkmal erhielt eine genaue Beschreibung in Deutsch und Englisch, um es gegen andere Merkmale abzugrenzen und eine klare Anwendung zu unterstützen. Entscheidend und wichtig war eine ID/GUID-Struktur, die allen Merkmalen hinzugefügt wurde. Nur mit einer eindeutigen ID ist eine maschinelle Verarbeitung reibungslos möglich.

Abb.: Leuchten-Merkmale von verschiedenen Herstellern in Revit® Robert Heinze, Relux

Ergebnis

Als Resultat der Arbeiten wurden rund 350 Merkmale in den 8 Kategorien Mechanik, Elektrotechnik, Notlicht, Photometrie, Sensoren, Befestigung/Zubehör, Marketing und Betrieb/Wartung zusammengestellt. Diese Merkmale können als Mapping Core verwendet werden und unterstützen so den strukturierten Austausch von Leuchten-Daten. So erlauben die Merkmals-IDs eine Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Zum Beispiel die Übergabe von Leuchten-Daten von einem Hersteller-PIM-System zu einem BMEcat mit ETIM-Daten. Oder die Übergabe von Leuchten aus einem Hersteller-PIM-System zum Lichtplanungsprogramm RELUX und einer späteren Ausleitung von RELUX zu einer COBie-Liste. Im letzten Beispiel könnten auch Merkmale durch RELUX durchgeschleust werden, die RELUX selbst gar nicht verwertet, die aber in der COBie-Liste relevant sind. Durch die festen und definierten Merkmals-ID kennt jede Applikation den Inhalt und kann recht einfach die Daten aufnehmen und wieder abgeben. Selbst ohne BIM wäre eine branchenweite Merkmalsliste mit deren Mapping-Optionen sehr nützlich.

Einige Merkmale der BIM-Merkmale für Beleuchtung und Sensoren, wie z. B. Montageort und Montagetyp, haben feste Merkmalssätze. Dies vereinfacht den IT-Umgang mit den Werten des Merkmals und macht die Anwendung verbindlicher. Ein Mapping der Licht-Merkmale zu den entsprechenden Merkmalen in IFC und ETIM ist ebenfalls aus der ZVEI-Gruppe erstellt worden. In ETIM konnten die Gruppe 76 Leuchten- und Sensoren-relevante Merkmale finden und mappen. Hier zeigt sich die Anwendungsbezogenheit der alten Formate und Klassifikationen auf spezielle Zwecke ohne einen generalistischen Anspruch. In den Licht-Merkmalen findet keine Priorisierung, keine Gruppierung und keine Pflicht/Option-Unterscheidung statt. Dies wurde anfänglich versucht; konnte aber nicht neutral und unabhängig festgelegt werden. Alle Merkmale sind gleich wichtig bzw. unwichtig. Auch die Verwendung ist frei. Es muss kein Merkmal der Liste verwendet werden, um eine Leuchte zu beschreiben. Aber wenn man ein Merkmal verwendet, dann bitte mit der Bezeichnung und der ID aus der Liste. Dazu passend gibt es auch keine spezifische Anwendung, keinen spezifischen Einsatz und kein Product Data Template. Aber die Licht-Merkmale sind eine Basis für Product Data Templates mit einem spezifischen Anwendungsfall.

Abb.: Die Licht-Merkmale erlauben ein Mapping über eine eindeutige ID Robert Heinze, Relux

Normung und Abstimmung

Eine Norm über diese einheitlichen Merkmale hilft bei der breiten Anwendbarkeit. Der CEN/TC 169 »Licht und Beleuchtung« hat 2018 seine Working Group 1 »Grundlagen« um eine Task Force BIM erweitert, welche die Aufgabe bekam, die Merkmale europäisch zu standardisieren. Die Task Force besteht aus internationalen Experten, welche die Merkmale noch einmal fachlich überarbeiteten und sie in eine normative Form brachten. Es wurde entschieden, eine CEN/TS – eine Technical Specification – zu erstellen, da die Erstellung schneller ist und weniger öffentliche Konsultationen erfordert. Eine CEN-Veröffentlichung hat auch den Vorteil einer fachlich geprüften Mehrsprachigkeit. Allerdings muss jedes Land selber entscheiden, ob es eine Übersetzung in ihre jeweilige Sprache erstellen möchte. Es fanden neben den nationalen Kommentierungen der Schrift, auch eine Abstimmung und Kommentierung mit anderen CEN- und CENELEC-Komitees statt, was die fachliche Qualität der Merkmale erhöhte. Dies hat insbesondere die Sensor-Merkmale verbessert. Ende 2020 steht die Veröffentlichung der CEN/TS »BIM Properties for Lighting – Luminaires and Sensing devices« an. Mittlerweile wurde auch eine Task Force BIM auf ISO-Ebene, in der ISO/TC 274/JWG 1, gegründet. Hier soll eine Licht-Merkmalsnormierung auf globaler Ebene erfolgen.

Abb.: Inhaltsverzeichnis des CEN_TS Entwurf Robert Heinze, Relux

Weiterentwicklung

Neben der wichtigen Normierung der Merkmale, sind weitere Veröffentlichungsformen wünschenswert. Dies vor allem, um einen leichten Zugang für alle Nutzer der Merkmale zu ermöglichen. In Papierform bzw. als PDF sind die Licht-Merkmale nur schwer von Menschen und Maschinen nutzbar. Die Merkmale brauchen immer weiter Updates und werden nie fertig werden. Die Beleuchtungs- und Sensor-Merkmale müssen dabei in einer Quelle bleiben, um sie sinnvoll pflegen und auch nutzen zu können. Da wir eine recht kleine und spezialisierte Branche sind, sehen die Chancen dafür recht gut aus.

Weitere Informationen:

Autor/Grafiken: Robert Heinze

www.relux.com

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 6 | 2020

Erschienen am 25. August 2020