Allgemein
Im Rahmen des Projekts wurden fachliche Prüfregeln entwickelt, um Arbeitsschutzanforderungen direkt auf digitale Gebäudemodelle anzuwenden. Diese Regeln basieren auf den operationalisierten Inhalten der Technischen Regeln für Arbeitsstätten (z. B. ASR A2.3) und wurden mithilfe der Plattform OpenBimRL umgesetzt.
Die Vorteile sind zum einen eine Zeitersparnis durch automatisierte Modellprüfungen. Zum anderen die Transparenz, wodurch eine klare Darstellung von Regelverstößen im Modell ersichtlich wird und zuletzt die Praxisnähe. Dadurch können relevante Prüfungen für realistische Szenarien wie Fluchtwegprüfungen angewendet werden.
OpenBimRL – Prüfungstool
OpenBIMRL ist ein Open-Source-Framework, das speziell für die automatisierte Prüfung von digitalen Gebäudemodellen auf die Einhaltung von Regelwerken entwickelt wurde. Es ermöglicht die Anwendung von fachlichen Prüfregeln auf Basis von BIM und ist im Kontext des Projekts ein zentrales Werkzeug für die Umsetzung und Validierung der entwickelten Prüfmethoden.
Das Prüfungstool hat bestimmte Kernfunktionen:
- Regelerstellung und -management: Prüfregeln werden in maschinenlesbaren Formaten wie JSON oder XML definiert.
- Regelausführung: OpenBimRL analysiert digitale Gebäudemodelle (im IFC-Format) und überprüft sie auf Konformität mit den hinterlegten Regeln.
- Berichtserstellung: Die Ergebnisse der Prüfungen werden in übersichtlichen Berichten zusammengefasst und können im BIM-Viewer visualisiert werden.
Diese Kernfunktionen werden durch die spezielle Architektur von OpenBimRL gewährleistet:
- Berechnungsmodul: Enthält die spezifizierten Prüfregeln, die auf die Modelle angewendet werden.
- Prüfmodul: Führt die technische Analyse der IFC-Modelle durch, um Attribute und Geometrien zu validieren.
- Visualisierung: Zeigt Prüfungsergebnisse direkt auf den Gebäudemodellen an, um Abweichungen klar zu identifizieren.
Prüfung
Berücksichtigte Prüfungen
- Prüfung von Fluchtwegen (ASR A2.3), z. B. Zulässigkeit der maximalen Weglängen (auch inkl. Hindernissen).
- Analyse der Bewegungsflächen (ASR A1.2), z. B. ausreichender Platz in Arbeitsräumen.
- Berücksichtigung von Menschen mit Beeinträchtigung (ASR v3a.2) bei den oben genannten Prüfungen und Analysen.
Hierfür mussten bestimmte Algorithmen entwickelt, angepasst und implementiert werden, um die jeweiligen Aufgaben erfüllen zu können. Die Regeln werden mittels visueller Programmierung, die an Anwendungen wie Dynamo oder Grasshopper erinnern, als fachliche Prüfregeln im OpenBimRL Creator definiert.
Regelerstellung
Voraussetzung für die Regelerstellung ist die Vollständigkeit des BIM Models und die dazu gehörige Modellierungsrichtlinie. In die Prüfungsoberfläche werden dann Knoten gezogen und bezeichnet, welche unterschiedliche Inputs ermöglichen (gelbe Knoten), unterschiedliche Berechnungen gewährleisten (blaue Knoten) und Subchecks und Rulesets (rote Knoten) einbinden können. In der nebenstehenden Demonstration ist die Erstellung einer Prüfregeln für das korrekte Modellieren von Notausgängen dargestellt. Die Prüfregel kann anschließend als XML oder JSON gedownloadet werden. Vorhandene Prüfregeln in diesen Formaten können ebenso eingeladen und verändert werden.
Regelprüfung
Die Regelprüfung wird in dem Model-Viewer direkt getätigt. Hierbei kann das Modell eingeladen werden und die bestimmte Prüfregel ausgewählt werden. Soweit visualisierter Aspekte in der Regel formuliert sind, werden diese nach der Exekution im Modell farblich gekennzeichnet. Aufgrund des Open-Source-Frameworks von OpenBimRL können auch nachträglich diese Aspekte selbstständig hinzugefügt werden. In dem nebenstehenden Video ist das Einladen eines Modells und das Ausführen einer Prüfregel dargestellt.
Verwendete Algorithmen
Für die Berechnung bestimmter Sachverhalte mussten unterschiedliche Algorithmen auf ihre Plausibilität recherchiert und nachträglich in OpenBimRL implementiert werden. Die wichtigsten für die Prüfungen der Fluchtwegethematik gemäß ASR A2.3 sind:
- A*-Algorithmus
- Dijkstra-Algorithmus
- Boundary Representation
- Abstands- und Volumenberechnungen
Umgang mit Hindernissen
Im Hinblick auf die Fluchtwege gemäß ASR A2.3 ist der Umgang mit Hindernissen essenziell, da diese die Fluchtweglänge und Fluchtwegbreite negativ beeinflussen können. Gemäß der MRL ist die Möglichkeit gegeben Mobiliar eine Eigenschaft als Hindernis zuzuweisen.
Visualisierung des Umgangs mit Hindernissen
Im Projekt wurde der Umgang mit Hindernissen in digitalen Gebäudemodellen gezielt untersucht, um Arbeitsschutzanforderungen wie freie Bewegungsflächen und ungehinderte Fluchtwege sicherzustellen.
Fluchtwegberechnung
Im Rahmen des Projekts wurde der A*-Algorithmus verwendet, um die Berechnung von Fluchtwegen in digitalen Gebäudemodellen zu automatisieren. Er eignet sich für die Bestimmung des kürzesten Wegs zwischen zwei Punkten, da er heuristische Ansätze verwendet.
- Der Algorithmus berücksichtigt Hindernisse wie Wände, Möbel oder blockierte Bereiche.
- Die Berechnung erfolgt auf Grundlage der Geometrie und Topologie des BIM-Modells.
- Es können manuell Startpunkte festgelegt werden oder unabhängig von einem Startpunkt agiert werden.
Ergebnisse
- Hohe Effizienz
- Die fachlichen Prüfungen bewies, dass automatisierte Prozesse zuverlässig spezifische Anforderungen aus Arbeitsschutzregelungen wie Fluchtweglängen und Bewegungsflächen prüfen können.
- Genauigkeit der Prüfungen
- Die entwickelten Prüfregeln ermöglichten eine präzise Identifikation von Abweichungen und Fehlstellen, wodurch gezielte Verbesserungen der Modelle vorgenommen werden konnten.
- Eine Anpassung der Prüfregeln ist durch die Möglichkeit der Verwendung der spezifischen IDs möglich.
- Praktische Anwendbarkeit
- Die Prüfregeln zeigten sich in verschiedenen Anwendungsfällen als robust und praxistauglich, insbesondere bei der Überprüfung von Fluchtwegen und Raummaßen in realen Projektszenarien.
- Validierung der Ergebnisse an zwei verschiednen BIM Modellen sowie die Anpassungen aufgrund der Evaluierungsergebnisse ergaben optimierte und praxistaugliche Regel.