Die Hürden für den BIM-Einsatz im Gebäudebetrieb sinken

Die Bedeutung sogenannter digitaler Zwillinge, die den Zustand von technischen Anlagen oder Gebäuden innerhalb einer Softwareumgebung abbilden, nimmt stetig zu. Das US-amerikanische Marktforschungsunternehmen Markets and Markets schätzt, dass der weltweite Markt für Digital-Twin-Anwendungen von 3,8 Mrd. USD im Jahr 2019 auf 35,8 Mrd. USD im Jahr 2025 steigen wird. In der Immobilienwelt begegnen einem digitale Zwillinge bisher unter anderem im Dokumentenmanagement oder im Vertrieb (siehe „3D-Touren werden immer ausgefeilter„). BIM-Modelle sind letztlich ebenfalls digitale Zwillinge.

Während in Planung und Bauausführung der Nutzen digitaler Modelle gut belegt ist, hapert es oft noch an der Umsetzung der BIM-Logik innerhalb des Gebäudebetriebs (siehe „Schöne neue BIM-Welt„, IZ 13/20, Seite 1). Ein Hauptproblem besteht darin, den Zustand der Gebäudeanlagen nicht nur zu erhalten, sondern das auch sauber innerhalb des IT-Systems zu dokumentieren. Das Unternehmen Framence aus dem hessischen Bensheim hat seine Visualisierungssoftware dazu mit der Möglichkeit ausgestattet, Informationen für technische Anlagen direkt innerhalb des 3D-Modells zu hinterlegen.

Entwickelt hatte Framence sein Programm unter anderem, um den Baufortschritt von Gebäuden zu dokumentieren oder Gebäudedienstleistern eine leichtere Flächenkalkulation zu ermöglichen (siehe „Für jede Anwendung das richtige 3D-Bild„, IZ 34/19). Vor einem Jahr benötigte die Software dazu noch 360-Grad-Fotos, die mittels eines Stitching-Progamms zu einem Panoroma verknüpft wurden, das dann vermessen werden konnte. Von diesem Ansatz hat sich das Unternehmen verabschiedet. „Zum einen erfordert das Erstellen von 360-Grad-Fotos eine gewisse Übung, zum anderen glätten Stitchingprogramme die Übergänge zwischen den einzelnen Bildern zwangsläufig, um ein durchgehendes Panorama zu erstellen“, erläutert Adrian Merkel, der Framence zusammen mit seinem Vater Peter leitet. „Das sieht zwar schön aus, verzerrt aber unter Umständen die Abstände der Elemente, die auf den Bildern zu sehen sind. Dadurch ist dann keine exakte Entfernungsmessung mehr möglich und das resultierende 3D-Modell kann dann nicht stimmen.“

Handyfotos reichen für ein 3D-Modell aus

Inzwischen übernimmt eine künstliche Intelligenz (KI) das Zusammenfügen der Bilder. „Unser neues System erkennt selbständig, welche Bezugspunkte auf den Fotos übereinstimmen, und ordnet sie maßstabsgetreu zu einem exakten 3D-Modell an“, erklärt Peter Merkel. Je mehr Bilder vorhanden sind und je höher deren Auflösung ist, desto genauer wird das 3D-Modell. „Als Ausgangsmaterial sind mittlerweile alle Arten von Bildern möglich: Fotos von Handys, Tablets oder einer Spiegelreflexkamera“, ergänzt Adrian Merkel. Einzelbilder funktionieren dabei ebenso wie Videomaterial, das etwa eine Drohne im Vorbeiflug von der Fassade eines Gebäudes anfertigt. Wie viele Bilder für ein gut nutzbares 3D-Modell benötigt werden, hängt sehr von der Komplexität des Objekts ab. Für eine typische Büroetage reichen unter Umständen schon 80 bis 100 Bilder aus.

Der neue Ansatz hat aber nicht nur den Vorteil, dass keine speziellen Vorkenntnisse mehr zum Erstellen der Fotos benötigt werden. „Wir wollen kostengünstige 3D-Rundgänge auch für solche Anwendungen möglich machen, bei denen die Ausgangsdaten sich oft ändern und das 3D-Modell dauernd aktualisiert werden muss“, fügt Adrian Merkel hinzu. Das ist zum Beispiel im Betrieb eines Gebäudes der Fall, in dem Heizungen, Lüftungen oder elektrische Anlagen gewartet werden müssen. Hier lässt sich die virtuelle Realität um eingeblendete Informationen anreichern und wird damit zur Augmented Reality (AR). „Innerhalb des 3D-Rundgangs kann der Nutzer Points of Interest definieren, die als Markierungen im Modell angezeigt werden“, erläutert Peter Merkel. „Zum einen lassen sich an diesen Points of Interest Informationen anheften, beispielsweise Inventarnummern, Wartungsprotokolle oder Fotos, die das Innenleben der jeweiligen Anlage zeigen, eines Schaltschranks zum Beispiel.“

Hat der Techniker eine Kamera auf seinem Helm, kann ihn ein Mitarbeiter aus der Zentrale zum richtigen Einsatzort lotsen, ohne dass Missverständnisse entstehen, welches Bauteil genau gemeint ist. Ist die Arbeit erledigt, macht der Techniker ein neues Foto von der Einsatzstelle, das in der Datenbank gespeichert wird. „Damit ist jedes Mal der Zustand der Anlage mit dem richtigen Zeitstempel dokumentiert“, fasst Peter Merkel zusammen.