BIM a tisztatér és laboratóriumi területen a digitalizációjára adott válaszként

1. ábra: Az open-BIM és a closed-BIM összefüggése. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Minden jog fenntartva

Ábra. 2: Hideghálózati számítás egyetlen tércsoport esetén. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Minden jog fenntartva

Ábra. 3: BIM-szerepkörök © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Minden jog fenntartva

Ábra. 4: A Feringa épület natív 3D-modellként egy BIM-kompatibilis szoftverben. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Minden jog fenntartva

Táblázat 1: A BIM-szerepkörök feladatai

A Kelvin Reinraumsysteme GmbH már 2017 óta az elsők között alkalmazza a BIM konkrét megvalósítását a tisztatér- és laboratóriumi területen. A Building Information Modeling egy olyan módszer, amelyben az egyes szakágak digitálisan hálózatba kötve működnek egy építési projekt során. Különösen a tisztatérprojektek magas követelményei teszik szinte elengedhetetlenné a BIM módszert.

De mi is pontosan a BIM, és hogyan segíthet abban, hogy egy építési projekt hatékonyabban valósuljon meg?
Röviden és tömören, a Building Information Modeling (BIM) az építőipar digitalizációja. Ide tartozik az épületek tervezése, építése és üzemeltetése digitális – részben virtuális – épületinformációk segítségével, amelyek az épület teljes életciklusára vonatkoznak. A BIM nem egyetlen szoftver, hanem egy átfogó munkamódszer, amely jelentősen megkönnyíti az információcserét és ezáltal a részt vevő szakágak közötti általános együttműködést.

Motiváció:

Sokak számára a BIM még a Hold sötét oldalának számít, amit még feltérképezni kell. Csüccsenjen be a BIM-szondába, és induljon el az új lehetőségek felé a tervezés és projektmenedzsment terén. Már számos sikertörténet született világszerte, amelyek ugyanúgy motivációként szolgálnak, mint ez a cikk. A félelem a bennünk lévő sötétség, amíg valaki nem lép elő egy kis fénycsóvával, és nem mutatja az utat. Fontos felismerni a fényforrást és kihasználni annak előnyeit. A BIM a jövő! Csak meg kell értenünk és helyesen kell alkalmaznunk.

A BIM haszna

Most, hogy a BIM definíciója világos, felmerül a kérdés, milyen előnyöket kínál a BIM a tisztatér- és laboratóriumi szektorban. Ez a cikk egyrészt a tervezésre, másrészt a kivitelezésre, azaz a BIM-mel történő építési folyamatra fókuszál. A tervezésnél már egy bizonyos újragondolás szükséges, ha követjük a BIM-módszert. Korábban a 2D vagy 3D tervek az építési szakasz után általában csak archiválásra kerültek, és ritkán hasznosították őket újra. A BIM-modelleket a részletességi szint (LOD), az információigény szintje (LOIN), az információ szintje (LOI) és a geometriai szint (LOG) figyelembevételével a teljes életciklus során újra lehet használni egy tisztatér vagy labor esetében. A 3D modellen túl időadatokat (4D), költségeket (5D), szimulációkat (6D) és az üzemeltetést (7D) is figyelembe vesznek, a VDI 2552 3. lapja szerint, és közvetlenül összekapcsolhatók a modellel. Ezért szükséges, hogy a projekt lebonyolításához például az idő- és költségtervezés, valamint a későbbi minősítési mérések mérőpontjai is be legyenek építve. Olyan információk is, amelyek későbbi karbantartásokhoz fontosak – például alkatrész-számok – szintén figyelembe kell venni.

Nagyobb építési projektek, például épületek esetében a későbbi lebontás, azaz az épület bontási folyamatának koordinált menete is a modellben rögzítésre kerül. Ennek megvalósításához a BIM-modellt a kívánt információkkal kell ellátni, és később például az üzemeltetéshez (FM) is felhasználható. Minden információ, mint például számítások, adatlapok, alkatrész-információk, idő- és költségfolyamatok, valamint az építési folyamat szimulációi, egyetlen fájlban, egy BIM-3D modellben kerülnek tárolásra, és szükség szerint felhasználhatók a további tervezéshez, átalakításokhoz vagy bontáshoz.

A BIM-hez kapcsolódó információk, az adatcsere időbeli aspektusa (Data Drop), a BIM-alkalmazási esetek és a megrendelő céljai elsőként a Megrendelői Információs Követelményben (AIA), majd a BIM Projektfeldolgozási Tervben (BAP) kerülnek rögzítésre a VDI 2552 10. lapja szerint. A BAP a BIM világán kívül is ismertként szerepelhet, mint kötelezettségvállalási dokumentum, így szerződéses dokumentumnak tekinthető. GMP-projektek esetében a Felhasználói Követelmény Specifikáció (URS) pontjai is átvehetők a BAP-be. Jogilag és technikailag javasolt az AIA-t BIM-dokumentumként, míg az URS-t GMP-dokumentumként kezelni, és a BAP elkészítésekor összefoglalni a két dokumentum tartalmi követelményeit.

A projektek haszna a tisztatér és labor területen:

– Építési költségek biztonságának elérése modell-alapú idő- és költségtervezéssel
– A tervezés minőségének növelése egy kiszámítható 3D modell és az építési szabványok alkalmazásával
– Javított és strukturáltabb projektfolyamatok
– Technikai berendezések jobb méretezése
– Csővezetékek és befecskendező rendszerek előgyártása a 3D modellen keresztül
– Digitális átadás a működtetéshez és karbantartáshoz
– A nyilvánosság részvételének támogatása
– Kevesebb változtatási díj
– A BIM-modell újrahasznosítása a tervezés, bővítés, bontás során, idő- és költségmegtakarítással

BIM – BIM

Ugyanolyan fontos, mint a BIM alkalmazása, az open-BIM, closed BIM, little-BIM és Big-BIM fogalmainak meghatározása és döntéshozatal. A BIM-környezetben a projekt elején ezek között a megközelítések között különbséget tesznek. De miért különböztetik meg ismét a closed-BIM-et és az open-BIM-et? A BIM alapelve az együttműködés a projekt során. A BIM teljes előnyei csak akkor válnak láthatóvá, ha a közös projekt sikeréért dolgoznak, nem pedig kizárólag személyes előnyöket keresve. Ahhoz, hogy ez egy közös modellre átültethető legyen, megfelelő eszközökre és meghatározott interfészekre van szükség. Az open-BIM esetében nyílt szabványokat és munkafolyamatokat alkalmaznak, például az IFC (Industry Foundation Classes) formátumot a DIN EN ISO 16739 szerint.
A closed-BIM esetében egy szoftvergyártó által meghatározott szoftver kerül minden résztvevő számára, és mindenki ugyanazokat az előírásokat és munkafolyamatokat követi a projektben. Azonban a szoftvergyártók által előírt eszközök kockázatokat rejtenek magukban, például olyan számítások esetében, amelyek a statikát érintik, mivel a closed-BIM adatcsere irányelveit (az interfészek hiánya miatt) nem mindig tudják betartani, így a zökkenőmentes átadás a rendszerkörnyezetbe nem biztosított. A tisztatér- és laboratóriumi területen, ahol például sokféle eszközt használnak a hűtés, szellőzés, nyomás és fényerő eloszlás számítására, a választott módszert gondosan kell megválasztani.

A szoftver

Mint ahogyan korábban említettük, a BIM nem egy szoftver. Azonban speciális szoftverekre szükség van a BIM-projektek megvalósításához. Különösen a szoftvertermékek bevezetése a meglévő vállalati struktúrákba az egyik legnagyobb kihívás. A bevezetés, a szoftver- és képzési költségek, az új megközelítések, valamint saját alkatrészek fejlesztése csak néhány a sok szempont közül, amelyeket feltétlenül figyelembe kell venni.

A fő szabály: „Minél jobban strukturálják a belső folyamatokat az implementáció előtt, annál könnyebb a megvalósítás”. Ez sok projekt- és tervezői résztvevő számára még mindig ismeretlen terület – a Hold sötét oldala. Fontos az ösztönzés az új utak keresésére, valamint a BIM hasznosságának felismerése a vállalat és a projekt szempontjából, de ugyanígy az is, hogy bátran elinduljunk a BIM-szondával az ismeretlen kalandjára, és felfedezzük az új lehetőségeket.

A fő szoftver mellett, amelyet szerkesztői szoftvernek is neveznek, a modell részletességétől függően más eszközökre is szükség lehet az együttműködéshez más cégekkel. Különösen figyelembe véve, hogy egy építési projekt sok céget és alvállalkozót foglal magába, interdiszciplináris szabályokat kell kialakítani. Ezek közé tartozik például az együttműködés a felhőben, amelyet BIM-nyelven CDE-nek (Common Data Environment) neveznek a DIN SPEC 91391 1. és 2. része szerint, ahol a központi 3D-modell tárolódik, és rendszeresen szinkronizálják a különböző tervezők munkapéldányait. Ez a módszer garantálja, hogy minden résztvevő mindig a legfrissebb tervállapotot ismeri és használja. A CDE lehetőséget ad arra is, hogy tervdokumentumokat nyújtsanak be ellenőrzésre és jóváhagyásra. A hagyományos jóváhagyás tollal és pecséttel elmarad, mivel a CDE-n keresztüli jóváhagyás jogilag kötelező érvényűnek tekinthető, és sok esetben időt takarít meg.

A Kelvin Reinraumsysteme GmbH a CDE lehetőségeit használja a tervező partnerekkel való kommunikációra és a terv jóváhagyások megszerzésére. Tekintettel arra, hogy még mindig vannak tervező partnerek, akik nem használnak BIM-kompatibilis szoftvert, de szakértelmük elengedhetetlen a projekt szempontjából, a Kelvin Reinraumsysteme GmbH lehetőséget kínál egy kollaboratív környezet kialakítására, ahol például IFC-fájlokat (Industry Foundation Classes) lehet beépíteni alvállalkozóktól vagy más tervezőktől. Az IFC-fájlokat ma már sok nem-BIM-kompatibilis szoftver is képes kiadni. Így az eredeti szerkesztői szoftverből származó 3D-modelleket IFC-modellekkel lehet összekapcsolni, például ütközés-észlelés (Clash Detection) végrehajtására vagy modellezési szabályok ellenőrzésére. Különösen a tisztaterekben és laboratóriumokban, ahol magas technológiai sűrűség van, közvetlenül és időveszteség nélkül lehet az ütközéseket és változtatásokat a CDE-n keresztül, például a BIM Collaboration Format (BCF) segítségével megjelölni és értelmezhetővé tenni a résztvevők számára.

A BIM szerepkörök

A BIM új feladatokat és felelősségi köröket ír elő minden projekt résztvevője számára, amelyek a megfelelő megnevezéseken is megjelennek. Így beszélnek például BIM (egész) Koordinátorokról, BIM Menedzserekről és BIM Konstruktőrökről.

A leggyakoribb BIM szerepköröket a VDI 2552-7 és a DIN EN 19650-1 még az Információkezelő és Információkoordinátor megnevezésekkel tartalmazza. Gyakran – de nem mindig – ezek a projektlebonyolítás megszokott módszerei, csak éppen a BIM-módszertannal kiegészítve. A BIM szerepkörök szigorú szétválasztása különösen kisebb projektek esetében nehéz lehet, ahol egy személy akár két szerepkört is betölthet. Az alábbi diagram és táblázat bemutatja az egyszerűsített szereposztást és feladataikat egy tisztatér-BIM projektben.

Táblázat 1: A BIM szerepkörök feladatai

Szerződéskötés

Az elkövetkező jövőben a hagyományos szerződéskötés során is figyelembe kell venni a BIM-módszertant. Mivel a fent említett BIM szerepkörök gyakran új feladatköröket írnak elő, ezeket szerződéses dokumentumokban is rögzíteni kell, ami új díjazási szabályokat is eredményezhet. Nincsenek azonban megoldhatatlan kihívások a BIM-alapú szerződéskötésben a hatályos építési jog szerint, mivel a szükséges módosításokat a szerződésekben be lehet építeni. Emellett minden BIM-projektnél van egy BAP, amely tükrözi a megrendelő céljait, és ennek alapján számítható ki a díjazás és az árképzés. Azonban a VOB/A, VOB/B és VOB/C alkalmazásánál is célszerű a BIM-nek megfelelő kiegészítő dokumentumokat, ún. BIM BVB-ket (BIM Különleges Szerződési Feltételek) írni, mivel a HOAI és a VOB módszertani szempontból nem tartalmaznak specifikus szabályokat.

Beszélni kell a jogi következményekről a tervezési és kivitelezési hibák esetén BIM-mel, valamint a BIM-komponensek és teljes BIM-modellek szerzői jogáról, továbbá arról, hogy a jelenlegi jogi alapok mennyire alkalmazhatók erre a területre. Szükség szerint kiegészítőket lehet beépíteni a szerződésekbe vagy a BIM BVB-kbe. Különösen a BIM-alapú építési szolgáltatások felelősségéről, a BIM szerepkörök felelősségéről és azok jogi helyzetéről érdemes beszélni. Például jelentős következményekkel járhat a szolgáltatások besorolása szolgáltatási vagy vállalkozási szerződések közé, különösen a projekt résztvevőinek felelősségét illetően. A felelősség kizárólag a szerződő fél hibáján kívül csak a sikerhez kötött vállalkozási szerződések esetében áll fenn.

Use Case

A gyakorlatban egy aktuális Kelvin Reinraumsysteme GmbH építési projekt példáján keresztül:

A Groningen-i Egyetem (RUG) Nobel-díjas Prof. Dr. Ben Feringa tiszteletére egy új kutatóépületet épít, több mint 62 000 m2-rel, 260 méter hosszú és 63 méter széles, a Beta szektor technológiai oktatására és kutatására. Ez támogatja az egyetem törekvését, hogy továbbra is hozzájáruljon a nemzetközi kutatási területekhez, mint például a kémia mérnöki tudományok, (nano-)technológia, anyagtudomány és csillagászat.

A benne található tisztaterek és laboratóriumok a űrkutatás, nanotechnológia, félvezetőtechnika és litográfia témaköreit kutathatják. A Kelvin Reinraumsysteme GmbH ebben a tekintetben generálkivitelezőként vesz részt a tisztaterek és laboratóriumok, valamint azok technikai kivitelezése és megvalósítása terén.

A sok kutatóhely mellett az új épületben például a Zernike & Stratingh és az SRON számára is tisztaterek készülnek. Például a több mint 1000 m2-es Zernike & Stratingh tisztatér a laboratóriumi szinten nagyrészt üveg elemekből épül, így kívülről is látható lesz a tisztatérben végzett munka, valamint a technika a plenáris területen.

Az egész épületet, különösen a tisztatereket és laboratóriumokat a BIM-módszerrel tervezték és valósították meg a kezdetektől fogva. Kezdetben a Kelvin Reinraumsysteme GmbH AIA (Megrendelői Információs Követelmény), BAP (BIM Projektfeldolgozási Terv) és IDM (Információszállítási Útmutató) segítségével határozta meg a kereteket. Ezután a tervezés és a többi projekt résztvevőjével való központi együttműködés következett.
A Kelvin Reinraumsysteme GmbH saját folyamatait alkalmazza, mint például az MVD (Model View Definition), az IDM (Information Delivery Manual), valamint saját intelligens BIM-tartalmakat. Speciális szoftvermegoldásokkal szimulációk készíthetők az építési folyamatokról, és ütközés-ellenőrzések végezhetők az egyes szakágak között. A CDE minden projekt résztvevőjének támogatást nyújt a közös munkához egy központi helyen.

A műszaki kérdések tisztázásához a Kelvin Reinraumsysteme GmbH az IFC szabványt alkalmazza a BCF (BIM Collaboration Format) mellett. Ami korábban nehézkes Excel-listák voltak, az azóta a BCF bevezetésével pontosabban és részletesebben megfogalmazható. A tisztatér- és laboratóriumi területen fontos, a gyakran magas installációs sűrűség miatt, a modellhez és így a valósághoz való kapcsolódás.

Az összes tisztatérben és laboratóriumban elhelyezett komponenshez BIM-modelleken belül adatlapokat (egy belső és GDPR-kompatibilis felhő linkje) tárolnak, amelyekhez a tisztatér személyzete, karbantartó technikusok, az üzemeltető, a felhasználók vagy az építtető minden internetképes eszközön, például tableten, okostelefonon vagy laptopon keresztül hozzáférhetnek a karbantartási feladatok során.

Zárszó:

A Kelvin Reinraumsysteme GmbH már számos BIM-mel készült projektet valósított meg. A kiváló mérnökök és tervezők csapata nélkül ez a zökkenőmentes megvalósítás nem lett volna lehetséges.