Parametrisches Verhalten von Gebäuden in BIM-Systemen – nach dem BOB-Modell
In Arbeit „Spezifizierung des parametrischen Gebäudeobjektverhaltens (BOB) für ein Building Information Modeling System“ Die Autoren Ghang Lee, Charles M. Eastman und Seung-Mok Lee diskutieren eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Entwicklung der BIM-Technologie (Building Information Modeling): Wie beschreibt man Verhalten von Gebäuden in parametrisierter Form. Es handelt sich um eine Erweiterung des traditionellen BIM-Ansatzes, der hauptsächlich Geometrie und statische Daten, nach einem Modell, das umfasst und dynamisches, logisches Verhalten von Objekten – sogenanntes „parametrisches Verhalten“.
In diesem Dokument wird ein Modell mit dem Namen BOB (Building Object Behavior) Dadurch können die Regeln und Reaktionen von BIM-Objekten auf Änderungen beschrieben werden. Mit anderen Worten: Anstatt dass der Benutzer jedes Element im Modell manuell anpasst, „wissen“ die Objekte, wie sie sich bei einer Parameteränderung verhalten sollen – wenn wir beispielsweise die Breite einer Wand ändern, passen sich die Türen und Fenster in dieser Wand automatisch an.
Warum ist das wichtig?
Traditionelle BIM-Modelle werden hauptsächlich zur Datenspeicherung und Visualisierung verwendet, aber Sie reagieren nicht aktiv auf Veränderungen – Dies muss vom Benutzer durchgeführt werden. Bei komplexen Bauprojekten kann jedoch selbst eine einfache Änderung (z. B. der Wandstärke) manuelle Korrekturen an Dutzenden anderer Objekte erfordern. Hier bietet der BOB-Ansatz einen entscheidenden Vorteil: Das Verhalten der Objekte ist durch Regeln vordefiniert, sodass das Modell dynamisch und „smart“.
Auf diese Weise funktioniert das BIM-System fast wie eine CAD- und Simulationsplattform mit integriertem Wissen darüber, was erlaubt ist, was möglich ist und was automatisch angepasst werden muss.
Was genau ist das BOB-Modell?
BOB besteht aus drei Hauptkomponenten:
- Objektparameter – Definieren Sie seine Eigenschaften (Abmessungen, Materialien, Einschränkungen)
- Verhaltensweisen – definieren, was das Objekt macht, wenn sich ein Parameter ändert (z. B. automatisch erweitert oder verschoben wird)
- Geschäftsbedingungen – die Gültigkeit des Verhaltens bestimmen (z. B. darf die Breite der Tür nicht weniger als 60 cm betragen)
Die Autoren haben eine Methode entwickelt, mit der diese Verhaltensweisen formal beschrieben und in BIM-Tools integriert werden können. Ziel ist nicht nur eine intelligentere Modellierung, sondern auch die Reduzierung des Fehlerpotenzials sowie die Beschleunigung des iterativen Entwurfs.
Praxisbeispiel: Tür als parametrisches Objekt
Stellen wir uns ein BIM-Modell mit einer Tür vor, die die folgenden Parameter aufweist: Breite, Höhe, Öffnungsmethode, Scharnierposition. Im BOB-Ansatz kann das Verhalten dieses Objekts folgendermaßen aussehen:
- Ändert sich die Wand, in der die Tür eingebaut wird, passt sich die Tür automatisch an
- Wird die Türbreite unter den zulässigen Grenzwert reduziert, gibt das System eine Warnung aus oder bricht die Änderung automatisch ab
- Ändert der Benutzer die Höhe des Raumes, werden die Türen proportional skaliert, allerdings nur, wenn sie nicht standardisiert sind
Auf diese Weise muss der Designer nicht alle Verbindungen manuell überwachen – sie sind bereits Teil des Verhaltens des Objekts.
Verbindung mit anderen Forschungsarbeiten
Ähnliche Konzepte tauchen auch in anderen Forschungsarbeiten auf. Zum Beispiel:
- IFC (Industry Foundation Classes) Standards ermöglichen die Beschreibung von Beziehungen zwischen Objekten, sind jedoch für das genaue Verhalten von Objekten nicht aussagekräftig genug.
- Generatives Design und Tools wie Autodesk Dynamo verwenden visuelle Programmierung, um Objektreaktionen auf Eingabebedingungen zu generieren, ihnen fehlt jedoch die formale Struktur, die BOB bietet.
- Ontologische Modelle aus dem semantischen Web werden in BIM angewendet, um Objekte mit Begriffen und Logik zu kennzeichnen, diese Modelle zielen jedoch eher auf Interoperabilität als auf dynamisches Verhalten ab.
Das BOB-Modell zeichnet sich hier dadurch aus, dass es eine konkrete Methodik bietet, die kombiniert geometrische Daten, Parameter und Verhaltenslogik, die nur sehr selten in ein einziges System integriert ist.
Vorteile des BOB-Ansatzes
- Weniger manuelle Fehler – weil Objekte automatisch reagieren
- Höhere Designeffizienz – weil sich Änderungen schneller durch das Modell verbreiten
- Verbesserte Koordination zwischen den Disziplinen – weil Verhaltensweisen Beziehungen zwischen strukturellen, architektonischen und MEP-Elementen beinhalten können
- Einfachere Simulationen und Analysen – weil die Daten dynamisch sind und auf reale Veränderungen reagieren
Einschränkungen und Herausforderungen
Trotz der klaren Vorteile gibt es Herausforderungen bei der Umsetzung:
- Für jedes Verhalten ist eine zusätzliche Ebene der Programmierung oder Modellierung erforderlich
- Die Kompatibilität mit Standard-BIM-Tools kann eingeschränkt sein
- Die Standardisierung solcher Verhaltensweisen ist in bestehenden BIM-Frameworks noch nicht vollständig entwickelt.
Darüber hinaus erfordert die Einführung dieses Ansatzes eine Änderung der Denkweise der Designer – vom Zeichnen und Definieren von Formen hin zur Definition der Verhaltenslogik.
Abschluss
Das von den Autoren dieses Papiers vorgestellte BOB-Modell stellt einen wichtigen Schritt hin zu BIM-Modellen dar, die nicht nur beschreibend, sondern auch reaktiv, adaptiv und logisch strukturiertDie Einführung parametrischen Verhaltens ermöglicht eine schnellere, präzisere und flexiblere Entwicklung von Bauprojekten mit dem Potenzial zur Integration in automatisierte Entwurfs- und Analysesysteme.
Dieses Konzept stellt eine Brücke zwischen statischem BIM und zukünftigen intelligenten Gebäudesystemen dar, die in der Lage sein werden, Bedürfnisse selbstständig zu erkennen und Entscheidungen basierend auf Regeln und Kontext zu treffen.
Wenn wir uns in Richtung digitales Bauen bewegen und „intelligentes“ Design zur Norm machen wollen, könnten Modelle wie BOB die Grundlage für diesen Übergang sein.
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