Technik
Licht 9 | 2020

LOD im BIM

Höhere Genauigkeit für Planer

LOD steht je nach Sichtweise für Level of Development oder Level of Disaster. Dabei soll der Detaillierungsgrad die Beteiligten komplexer Projekte auf einen Nenner bringen. Wie das im Zusammenhang mit BIM gelingt, zeigt der folgende Artikel.

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Wenn mehrere Personen gleichzeitig an einem Objekt zusammenarbeiten und Informationen darüber austauschen, müssen sie vereinbaren, wie umfangreich und genau diese Informationen sein sollen. Zu wenige oder zu viele Informationen sind eine Belastung für den Arbeitsfluss und führen zu Verzögerungen oder gar Fehlern. Mit dem Projektfortschritt steigt generell auch der Detailierungsgrad, es liegt also ein Prozess von einem einfachen hin zu einem komplexen Modell vor. Daher werden oft Planungsleistungsphasen mit Genauigkeitsgraden bzw. Fertigstellungsgraden zur Deckung gebracht. Leider passt das im Detail nicht immer: In neutralen Ausschreibungen werden spezifische Bauprodukte mit vielen Details zu einfachen Generika neutralisiert. In der Realisierung und Wartung werden Produktdetails, die für die Planung wichtig waren, jedoch oft nicht mehr benötigt und als Ballast angesehen. Zudem werden nicht alle Bauteile gleich betrachtet; schon gar nicht von jedem Beteiligten. Darüber hinaus sind Leistungsphasen nicht für alle Beteiligen gleich.

Auf den ersten Blick scheint es einfach zu sein, eine Genauigkeit oder einen Beschreibungsumfang festzulegen. In der Realität zeigt sich jedoch, dass es oft komplex ist, passende Genauigkeiten zu definieren und zu vereinbaren. Das beginnt bereits beim Bezugssystem: Beschreibt man eine Genauigkeit auf einer Skala von 100 bis 500 oder eher von A bis G? Hinzu kommt, dass die Werte oder Beschreibungen auf dieser Skala von allen Beteiligten möglichst gleich verstanden werden. Auch das Objekt bzw. die Teilobjekte der Betrachtung müssen für alle klar sein.In einem Bauwerksmodell können Objekte wie Leuchten oder Türen unterschiedlich genau beschrieben sein, in ihrer Geometrie, dem Merkmalsumfang und auch in den Merkmalswerten. Eine Leuchte kann vielleicht in Zentimetern beschrieben werden und eine Tür im gleichen Modell in Millimetern mit weniger Toleranzen als bei der Leuchte. Die Genauigkeit ist dabei abhängig vom Planer bzw. Architekten. Der eine möchte mehr und spezifischere Details zu den Leuchten, dem anderen reicht eine Kiste ohne Merkmale. Je nach Fokus, Phase und Auftrag.

Grundlage für eine Genauigkeitsdiskussion sind einheitliche Merkmale eine Grundbedingung (s. LICHT 6|2020, S. 52). Klassisch wurde früher der Plan-Maßstab für eine Genauigkeitsklasse verwendet. Bei einem 1:50-Plan war klar, dass Details dazugehörten. Die Frage nach Geometrieumfang und Merkmalen stellte sich im CAD nicht so stark, da diese kaum oder nur in 2D vorhanden waren. Die Abstimmung der Genauigkeit und des Umfangs fand damit auch in anderen Dokumenten neben CAD statt. In gewisser Weise bündelt und potenziert nun ein BIM-Bauwerksmodell dieses alte Abstimmungsproblem.

LOD im BIM

Ähnlich wie BIM selbst, ist das Konzept eines LOD älter als der BIM-Hype des letzten Jahrzehnts. Schon in den 1990er Jahren wurde LOD in den USA diskutiert.Erst im Jahre 2008 wurde LOD aber von der AIA (American Institute of Architects) definiert. Demnach ist »LOD« die Abkürzung von »Level of Development« (deutsch: Fertigstellungsgrad). Aber auch »Level of Definition« (deutsch: Genauigkeitsgrad) oder »Level of Detail« (deutsch: Detailierungsgrad) tauchen immer wieder auf. Wer eine eindeutige und feste Definition des Kürzels sucht, stößt häufig auf »Level of Disaster« und wird dieser Interpretation vermutlich zustimmen.

LOD ist ein kontinuierlich diskutiertes Thema in BIM-Kreisen. Es gibt gute Ansätze, dies zu definieren. Doch ähnlich wie bei anderen BIM-Aspekten steckt der Teufel im Detail – oder Development – und führt in der praktischen Anwendung noch zu Problemen. LOD wurde weiter aufgefächert, um der Komplexität des Themas ein Stück entgegen zu kommen. So existieren LOG (Geometire), LOI (Information), LOD (Dokumentation), LOC (Coordination / Quality oder Completenes), LOL (Logistics), LOA (Accuracy) und vermutlich noch weitere. Auch Kombinationen aus diesen Akronymen und deren Skalen zu z. B. LoGICaL tauchten als Vorschläge auf Normungstreffen auf. Eine Zeit lang wurde der ganze Komplex schlicht als LOX zusammengefasst, um LOD mit diversen und undefinierten Untergruppen zu bezeichnen.

Die europäische BIM-Normung hat mit ersten CEN-BIM-LOD-Normen, den Begriff auf LOIN (Level of Information Need) adaptiert und so eher eine Prozesskomponente in den Vordergrund gebracht. In den letzten Jahren wurde der LOD mit immer größeren und geometrisch umfangreichen Bauwerksmodellen populär. Und natürlich hat auch der BIM-Anspruch an viele Details und frühe Modell-Spezifizierung stark dazu beigetragen, dass sich Planer mit LODs beschäftigen, um in frühen Planungsständen wieder gröbere Platzhalter vereinbaren und verwenden zu können.

BIM-Normung

Es macht Sinn, LOD zu normieren. Nur so weiß jeder, der Daten erstellt und sie nutzt, wie genau und umfangreich diese sein sollen. Auf einer oberflächlichen Ebene gibt es bereits viele, oft nationale BIM-LOD Systeme. Das älteste und umfangreichste ist die LOD-Spezifikation des amerikanischen BIM-Forums (bimforum.org/LOD). Hier werden viele Objekte relativ detailliert auf einer Skala von 100 bis 500 definiert, weshalb die Skala sehr verbreitet ist.

Die grundlegende Beschreibung der BIM-Forum-Stufen lautet wie folgt:

  • LOD 100: Einfaches grafisches Modell oder Symbol ohne eine Geometrische Repräsentanz, ohne Form, Größe oder exakter Position. Es kann Informationen beinhalten (Kosten pro m², Gewicht, etc.). LOD-100-Elemente sind Näherungen.
  • LOD 200: Grafische Repräsentanz als generisches Objekt mit ungefährer Anzahl, Form, Größe, Positionen. Geometrisches Volumen als Platzhalter. Auch diese Kategorie sind Näherungen.
  • LOD 300: Grafische Abbildung eines spezifischen Objekts in Anzahl, Größe, Form, Position und Ausrichtung. Umfang eines Datenblatts und Maßskizze. Die Positionierung ist akkurat.
  • LOD 350: Modell für eine Koordinierung mit anderen Modellen (Kollisionen, Verbindungen, etc.). Inklusive Befestigungszubehör und Anschlüssen.
  • LOD 400: Genaues grafisches Modell mit Details zum Fabrikat, Ausführung und Installation.
  • LOD 500: Modell für eine Vorort-Verifikation. Derzeit nicht in Verwendung.

Beispiel für eine Leuchte aus dem BIM-Forum 2019:

  • LOD 100 Kosten / Leuchten befestigt an Bodenplatte
  • LOD 200 Generische, neutrale Leuchte / ungefähre Größe, Form und Position
  • LOD 300 Geplanter Leuchtentyp / spezifische Größe, Form und Position
  • LOD 350 Akkurates Modell, genaue Leuchten-Ausführung / spezifische Größe, Form und Position
  • LOD 400 wie LOD 350 plus Befestigungsdetails

Abb.: Lighting Fixture (D5040.50) LOD-Stufen aus »LEVEL OF DEVELOPMENT (LOD) SPECIFICATION PART I & COMMENTARY for Building Information Models and Data«, April 2019 by BIM Forum. Quelle: BIM Forum BIM Forum

In Europa hat UK mit der PAS 1192-2 eine der ersten Europäischen LOD-Definition geschrieben. Dänemark, Norwegen, Italien, Frankreich, Belgien und andere Länder haben nationale LOD-Systeme. Und dies mit unterschiedlichen Stufenbezeichnungen (LOD 0 bis 7 oder LOD A bis G oder LOD 100 bis 500), unterschiedlicher Stufenanzahl (von 3 bis 7), unterschiedlichen Unterstufen (Geometrie, Information, Dokumentation, etc.) und unterschiedlichen stufen-inhaltlichen Beschreibungen. In Deutschland gibt es seit August 2020 ein Blatt 4 der VDI-2552-Richtlinie, die sich unter anderem dem Thema BIM-Ausarbeitsgrade und LOD stellt.Die folgende Grafik zeigt die komplexen Zusammenhänge in der jüngeren Geschichte der internationalen LOD-Richtlinien. Dr. Marzia Bolpagni hat über das Thema LOD promoviert und ihre Expertise in die CEN-Normung eingebracht.
Abb.: Zeitliche und räumliche Entwicklung von LOX-Richtlinien von Dr. Marzia Bolpagni aus einer CEN/TC 442/WG 2 Präsentation in Berlin 2016. Quelle: Dr. Marzia Bolpagni Dr. Marzia Bolpagni

Eines der ersten Normungsprojekte auf europäischer Ebene im CEN/TC 442 war LOD. In den nächsten Monaten wird die DIN EN 17412-1 »Bauwerksinformationsmodellierung – Grad der Informationsanforderung – Grundlagen« veröffentlicht. Dabei fällt auf, dass von LOIN anstatt von LOD die Rede ist. »Level of Information Need« stellt den Anforderungscharakter an eine Genauigkeit zusammen mit einem konkreten Anwendungsfall stärker in den Mittelpunkt. Die Genauigkeit / die Detailierung / der Fertigstellungsgrad sollte zwischen Anforderer und Erbringer anwendungsbezogen auf Basis dieser Norm festgelegt werden.

Dabei werden dem Normanwender vier Grundvoraussetzungen an die Hand geben: Zweck (Warum), Informationsübergabe Meilenstein (Wann), Akteure (Wer) und Objekt (Was). In der Norm werden die drei LOIN-Unterkategorien Geometrie Informationen, alphanumerische Information und Dokumentation behandelt. Die Geometrie wiederum hat fünf weitere Unterkategorien: Detail, Dimensionalität, Position, Darstellung, parametrisches Verhalten. Und die Alphanumerik hat zwei weitere Unterkategorien: Identifikation und Inhalt.

Die europäische Norm kommt ohne Skala oder Akronyme aus. Also keine LOX-Stufen von 100 bis 500 und Definitionen dieser, wie im BIM-Forum. Um einen LOD/LOIN festzulegen werden die oberen Kategorien und Unterkategorien beschrieben. Auch hier ohne festes Wertegerüst oder Stufen.

Gerade werden von der CEN-LOD-Gruppe (CEN/TC 442/WG 2/TG 1) die Teile 2 und 3 der EN 17412 parallel entwickelt. Teil 2 wird eine Anwendungshilfe, vermutlich mit vielen Beispielen, und Teil 3 wird ein Data-Schema enthalten, welches den digitalen Austausch von LOIN-Informationen zwischen Maschinen bzw. Software verbessern wird. Hier werden verbindliche Kategorie-Feldbeschriftungen definiert und eine Datenstruktur erstellt. Auch ein Beispiel für Leuchten gibt es schon. Die EN 17412-2 und -3 werden vermutlich erst 2022 veröffentlicht werden.

Leuchten und Lichtplanung

Keine andere Richtlinie geht so weit ins Detail in Bezug auf Leuchten wie das BIM-Forum aus den USA (siehe oben). Allen anderen BIM-LOD-Dokumente beschreiben nur ihre Skala, oft mit Beispielen, und stellen Beziehungen zu Planungsphasen her. Eine reine BIM-Normung hat das Problem, dass sie aus quantitativen und qualitativen Kapazitätsgründen nicht allzu gewerkespezifisch und fachlich werden kann. Daher müssen die Fachdisziplinen, auch das Licht, hier mit Expertise auf dem normativen BIM-Gerüst Licht-LOD definieren. Anfänge hierzu finden gerade auf Verbandsebene beim ZVEI statt.

Was den Datenumfang der aktuellen Leuchten in BIM-Formaten anbelangt, sind eher zu viele als zu wenige Daten vorhanden. Wobei sich dies eher auf die Geometrie und weniger auf die Merkmale bezieht. Die Geometrie macht einen Großteil der Dateigrößen und der Anwendungs-Performance aus. Verallgemeinernd könnte man das aktuelle LOD-Leuchtenbedürfnis so beschrieben, dass die Geometrie in zwei oder drei Stufen zur Verfügung stehen soll und die Merkmale möglichst viel und einheitlich / vergleichbar sein sollen. Ein Großteil der Planer nutz die BIM-Leuchten-Geometrie nicht, um damit in die Ausführungsplanung zu gehen. Oft geht das auch nicht, da Aufhängungen, Befestigungen und Anschlüsse nicht auf den Modellen existieren. So ist viel Geometrie schlicht Dekoration, die eventuell noch zur Visualisierung taugt.

In einigen BIM-Autorensystemen können Bauobjekte auch mit mehreren umschaltbaren LOD-Stufen abgebildet werden. So kann man schlicht und performant mit einem primitiven Modell arbeiten und später bei Bedarf in den ressourcenfressenden hohen LOD-Modus umschalten, um Kollisionen und Verbindungen besser zu begutachten bzw. um zu visualisieren. Die BIM Modelle aus ReluxNet enthalten beispielsweise zwei Geometrie-LOD-Stufen. Das niedrige ist die Bounding Box der Einzelgeometrien und die hohe ist das Standard-RELUX-3D-Modell. Mit ReluxCAD for Revit kann über den Revit Detailierungsgrad die LOD-Stufe gewählt werden. Dabei wird bei »Grob« die niedrige Geometrie dargestellt und in »Mittel« und »Fein« die hohe Geometrie.

Relux

Abb.: Zwei Geometrie-LOD-Stufen mit ReluxCAD for Revit Relux

Lichtplaner haben natürlich auch einen LOD-Anspruch an das zu planende Bauwerk. Hier wird der Planer zum LOD-Anforderer an die Architektur. Der LOD ist hier relativ gering und reduziert sich für die Geometrie auf Raumbegrenzungsflächen, Fensterflächen, Türflächen, Decken (die dann schon detailliert sind, wenn es der Montageort ist). Die LOD-Informations-Stufe beschränkt sich auf einfache Reflexionsgrade für normative Planungen. Wenn die Elektrotechnik (Kabelauslässe, Kabelwege, Absicherungen, etc.) bereits geplant wurde, gehört auch sie in das Modell. Für szenische Planungen und Visualisierungen wiederum kann der LOD für Geometrie nicht hoch genug sein. Hier merkt man schnell, dass die Anwendung bzw. der Planungsumfang einen entscheidenden Einfluss auf LOD hat. Allein für Lichtplanung braucht es mehrere Bauwerks-LODs.

Die fertige Lichtplanung sollte mit dem Auftraggeber auch in Hinsicht auf Genauigkeit und Umfang, sprich LOD, besprochen werden. Also welche Details und welche Informationen werden von Leuchten und lichttechnischen Nachweisen benötigt. Das gab es aber auch schon vor BIM. LOD bietet heute für die Kommunikation ein paar nützliche Kategorien. Und später eine maschinenlesbare Grundlage, mit der die LOD-Anforderungen besser von Software zu Software transportiert werden können.

Weitere Informationen:

Autor: Robert Heinze

www.relux.com

Grafiken: (sofern nicht anders angegeben) RELUX

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