Dieser Wissensbereich führt in das Thema der BIM-basierten Planung und speziell das Thema der Schnittstelle von BIM zur Ökobilanz und Nachhaltigkeitsbewertung ein und stellt Informationen zu den im Projekt entwickelten Spezifikationen für Modellinhalte für den Anwendungsfall BIM2LCA bzw BIM2SBA vor.  Dabei werden zunächst die Konzepte der BIM- und IFC-basierten Schnitsttellenentwicklung als Grundlage erläutert und sodann konkrete Modellierungsvorschläge für Informationsinhalte für den genannten Anwendungsfall gemacht.

Generalisierte Schnittstelle (BIM)

Während des gesamten Planungs- und Bauprozesses werden die Fachplanungen zum Erreichen einer hohen Gebäudequalität in den Hauptentwurfsprozess integriert. Dabei spielen hochwertige disziplinübergreifende Schnittstellen zwischen den verwendeten Softwarewerkzeugen aufgrund der jeweiligen spezifischen Anforderungen an die Informationsstruktur eine wichtige Rolle zur Vermeidung von Medienbrüchen und Eingabeaufwand. Besonders bietet sich es an generalisierbare Datenaustauschlösungen auf Basis offener Modellstandards zu verwenden und auf diesen eine abgeglichene Informationsstruktur beider datenaustauschender Seiten als langfristiges, softwareunabhängiges Austauschformat zu realisieren.

Formale Grundlagen

Neben der Verbesserung des Datenflusses durch datentechnisch optimierte Arbeitsabläufe auf technischer Ebene mittels der normalisierten Integration von Informationsstrukturen für die Eingabe- und Ergebnisdaten der Fachplanung können die dabei eingesetzten offenen Datenformatstandards auch eine solide Vertragsgrundlage bilden. Diesbezüglich hat sich auch der ursprüngliche Zweck- und Anwendungsworkflow von entwicklungsbegleitendenden Spezifikationsstandards zum etablierten offenen Bauwerksinformationsmodell IFC in der Praxis erweitert. So bildet der Model View Definition (MVD) Standard zur formalen Spezifikation eines inhaltlichen im normbasierten Rahmen von Information Delivery Manuals (IDM) definierten Austauschszenario mit einer Fachdisziplin inzwischen mehr als eine reine (Daten-) technische Grundlage. Ausgehend von seinem nativen (technischen) Anwendungsfall zur Sicherstellung der Qualität von Datenschnittstellenimplementierungen in Softwaretools findet er eine erweiterte Verwendung auf organisatorischer Seite, wie z.B. in den bereits von deutschen Behörden im Rahmen von Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) angeforderten Vertragsgrundlagen. Dabei sind die bedarfsgerechten Modellsichten dann in den Vertragsrahmen der jeweiligen BIM-Ausführungspläne (BAP) integriert (BMVI 2015, Beetz u.a. 2015). Zusammen bilden diese neu etablierten Methoden eine geeignete Prozessumgebung, in die die (technische) Implementierung solider modellbasierter Workflows zwischen Kooperationspartnern mittels BIM eingebettet werden kann (BMVI 2015). Hier können in einem gesicherten Rahmen einer selbst definierten Struktur in Bezug auf die Datenqualität durch die A-priori-Spezifikation alle Austauschprozesse im Projekt zu einem Nutzen davon beitragen (Beetz u.a. 2015).

Integrationsmotiv

Derzeit ist zu beobachten, dass jede Disziplin der Bereiche von Planung, Konstruktion und Betrieb der gebauten Umgebung im Rahmen ihrer Digitalisierungsbemühungen jeweils neue Arbeitsabläufe für die Datenverarbeitung entwickelt und somit in eine modellbasierte Gesamtplanung integriert werden kann, die das Ausschöpfen der (vollen) Potenziale von BIM unterstützt. Wie durch eine integrale Planung impliziert, steht das Ziel einer prozessbegleitenden, iterativen Optimierung des digitalen Planungsobjekts vor seiner Konstruktion im Mittelpunkt dieser Anstrengungen auf Prozessebene (vgl. Abschlussbericht Kapitel 4.1., v. Both 2011, v. Both 2015, v. Both und Ebertshäuser 2018). Durch integrieren in den Gesamtplanungsprozess können auf diese Weise Gebäude mit höherer Qualität in Bezug auf die spezifischen Aspekte der jeweiligen Fachdisziplin erzielt werden, wie z.B. (energetische, strömungstechnische usw.) Gebäudeleistungssimulation (BPS) oder aber auch Infrastrukturplanung sowie städtebauliche Planung, wie z.B. Quartierssimulation usw. (BMVI 2015, Remmen et al.2018, Ebertshäuser 2018, Ebertshäuser 2019].

Strategien zur BIM-LCA Integration

In den letzten Jahren hat die Integration von BIM und LCA insbesondere in der Forschung zunehmend an Interesse gewonnen (Chong 2017, Obrecht 2020, Huovila 2012). Die Integration der Ökobilanz in BIM ist ein fortlaufender Prozess, der sich parallel zur Weiterentwicklung der Ökobilanzmethode und zur Weiterentwicklung der Ökobilanz entwickelt (Antón 2014). Daher neigt dieser Integrationsprozess auch dazu, kontinuierlich komplexer zu werden, was eine Standardisierung und Harmonisierung der Ansätze erforderlich macht. Die Anwendung standardisierter Formate für den Datenaustausch ermöglicht die Interoperabilität während des gesamten Planungs- und Entwurfsprozesses und unterstützt die Herausforderung der Integration der Ökobilanz in BIM, indem Platz für die Implementierung von Informationen zu Umweltauswirkungen in die gesamte Datenstruktur geschaffen wird. Die Tendenz der neuen Tools, Ökobilanzinformationen in den 3D-Modellierungsprozess zu integrieren, geht auf den gestiegenen Bedarf des Bausektors nach verfügbaren Umweltbewertungsdaten zurück. Im Zentrum der Herausforderung stehen dabei Probleme, die einerseits aufgrund ineffektiver Informationen während des Datenaustauschs und / oder andererseits aufgrund einer unzureichenden Datenbeschreibung der Austauschanforderungen auftreten, und die Notwendigkeit, die Auswirkungen auf die Umwelt während des gesamten Planungs- und Entwurfsprozesses von den ersten Phasen an zu extrahieren (Frischknecht u.a., 2015).
Das von Wastiels und Decuypere (Wastiels 2019) bereitgestellte Klassifizierungsschema enthält fünf Strategien für die BIM-LCA-Integration.

        - Datenbereitstellung für die Ökobilanz durch Extraktion einer Stückliste (BoQ)

        - Integration der Ökobilanz in BIM über Plug-Ins

        - Import der Daten (Geometrien) über IFC

        - Separate Werkzeuge (z.B. BIM-viewer9 zur Verknüpfung der LCA-Ansätze

Die beiden am häufigsten angewendeten Strategien sind die Datenbereitstellung für die Ökobilanz durch Extraktion einer Stückliste (BoQ) oder die Integration der Ökobilanz in BIM über Plug-Ins. Beide Strategien bieten jedoch erhebliche Herausforderungen für eine umfassende BIM-LCA-Integration. Während der BoQ-Ansatz den Aufwand für die Datenerfassung erheblich reduziert, lassen sich mögliche Fehler bzw. bereits durch Planungsänderungen "veraltete" Daten nur schwer prüfen, da die Informationen nur indirekt verknüpft sind und daher immer nur einen Planungsstand abbilden. Darüber hinaus werden die Informationen zu den Umweltwirkungen der Planungsentscheidungen häufig nicht an den Modellierer zurückgemeldet, und es fehlt die Entscheidungsunterstützung. Bisher erlauben Plug-In-Strategien keine Berücksichtigung spezifischer Daten auf der LCA-Seite und sind daher nicht durchführbar, um die Anforderungen umfassender LCA-Bewertungen zu erfüllen. Im Vergleich zu diesen Strategien bietet die direkte Verknüpfung der Informationsanforderungen mit den von BIM bereitgestellten Datendarstellungskonzepten mehrere grundlegende Vorteile (Wastiels 2019; Antón u. Díaz, 2014). Immer wenn Änderungen an bestimmten Planungsinformationen vorgenommen werden, ermöglicht die direkte Verknüpfung von Ökobilanz-spezifischen Daten mit einem bestimmten Mengen-Set eine direkte Kopplung. Dieser Ansatz ist möglicherweise transparenter und stabiler als die Extraktion eines BoQ und flexibler als Plug-In-Strategien. Darüber hinaus erleichtern BIM-Modelle mit zunehmender Konkretisierung des geplanten Objekts während des Planungsprozesses die Strukturierung von Darstellungskonzepten in einem BIM-Objekt.
Die meisten Zertifizierungssysteme fördern die Verwendung von BIM für die Zertifizierung, unterstützen jedoch nicht die Einreichung von BIM-basierten Ökobilanzen (Cavalliere u.a. 2019). Im Rahmen einer Arbeitsgruppe im Verband Deutscher Ingenieure (VDI) arbeiten BNB und DGNB gemeinsam mit Experten für BIM und Ökobilanz aktiv an einer standardisierten Schnittstelle zwischen den Werkzeugen der modellbasierten Planung und den Fachwerkzeugen, um eine BIM-basierte Einreichung von Ökobilanzergebnissen zu ermöglichen (Lambertz u.a. 2020). Während mehrere SBA-Tools BIM-bezogene Dienste anbieten, stellen sie entweder die Umweltauswirkungen auf vereinfachte Weise dar (z. B. IMPACT) oder erfordern sehr speziell ahfbereitete offene BIM-Daten. Im ersten Fall werden die Auswirkungen dem Bereich einer geschlossenen BIM-Umgebung zugeordnet und können nur in designbezogenen Planungsstatus verwendet werden (meistens Add-Ins zu proprietären CAD-Systemen, wie das Rhino-Add-In von CAALA) (BRE 2020), was einer transparenten, (retrospektiven) Nachvollziehbarkeit der Designentscheidungen entgegensteht. Im zweiten Fall ist häufig eine vollständige Umgestaltung des BIM-Modells erforderlich, wobei dieser Bearbeitungsaufwand dem Ausschöpfen von Potentialen der BIM Methode entgegenwirkt. Neben der Digitalisierung von Gebäudeinformationen impliziert die Verknüpfung von Daten im Rahmen der Ökobilanz mit den im Planungsprozess auftretenden Daten die Notwendigkeit einer gemeinsamen und einheitlichen Datenschnittstelle als kontinuierliche Datenbank (Obrecht 2020). In ökobilanz-bau erfolgt diese Integration über eine Schnittstelle mit Bim2Sim, während CAALA die CAD- und BIM-Integration als Plug-In für Sketchup- und Rhino-Modelle ermöglicht (BRE 2020). Alle vorhandenen SBA-Tools bieten zwar eine Anzeige von den Umweltbewertungsergebnissen in den Vorlagen der Gebäudezertifikate an, eine direkte Einreichung der zugrundeliegenden LCA zur Zertifizierung ermöglichen dabei jedoch nur sehr wenige Tools wie eLCA und GENERIS®.
Die fünfte Strategie enthält Workflows mit einer vollständig transparenten Datenverarbeitung, indem Ökobilanz-spezifische Daten direkt in das BIM-Objekt eingekapselt werden (Wastiels 2019; Obrecht 2020). Dieser Integrationstyp ermöglicht eine direkte Rückmeldung der Umweltauswirkungen, da nur eine Datenquelle alle Daten enthält. Bei der Realisierung durch BIM-Objekte sind diese Informationen jedoch nicht unbedingt transparent oder standardisiert.

Ansatz des Projektes „BIM-basierte Integrale Planung“

Der im Forschungsprojekt „BIM-basierte Integrale Planung“ entwickelte BIM2LCA-Ansatz baut auf dem Integrationstyp gemäß der 5. oben genannten Strategie auf (vgl. Abbildung 1). Durch die Verwendung von Verweisen auf etablierte externe Datenquellen, wie den Datenwörterbuchansatz von buildingSMART (bS Data Dictionary), erweitert der Ansatz diese Art von Integrationstypen, um festgestellte Mängel zu beheben, z. B. um das Risiko der Entstehens großer und nicht mehr effizient händelbarer Dateien ausschließen (Wastiels 2019).

Hinzu kommt, dass der BIM2LCA-Ansatz das volle Potenzial des Integrationstyps ausschöpft, indem der Informationsfluss der Ergebnisse des LCA-Tools berücksichtigt und in das BIM-Modell (re-) integriert wird (Gantner u.a. 2018; BMI 2018)]. Der implizite Workflow zum bidirektionalen Verbinden von BIM- und LCA-Software ist in Abbildung 1 dargestellt. Zunächst erstellt der Planer das geplante Objekt in einem BIM-basierten Autorensystem (z. B. CAD). Das Modell wird dann in einem zweiten Schritt an das LCA-System übertragen. Dies umfasst das Exportieren des Modells als IFCXML basierend auf der LCA-MVD (Model View Definition) unter Verwendung eines BIM-Autorensystems, serverbasierte Referenzierung (Materialien, Konstruktionen) und Anreicherung (Integration generischer / vordefinierter Lifecycle-Elemente) sowie den IFCXML-Import des LCA-Systems. In einem optionalen dritten Schritt können LCA-Experten die grundlegenden LCA-Eingaben gemäß den LCA-bezogenen Anforderungen in einer LCA-Expertensoftware anpassen, ergänzen und spezifizieren. Dieser Schritt wird in der Web-Software GENERIS® realisiert, bei der es sich um die Neuentwicklung des LCA-Web-Tools sbs Onlinetool für die Erstellung von LCA durch das Fraunhofer IBP handelt. Innerhalb der Software wurde eine IFCXML-affine Schnittstelle eingerichtet, die in zukünftigen Versionen als Feature angeboten werden soll (Caala, 2020). Der vierte Schritt führt dann das LCA-Ergebnis im BIM-System durch Angabe der Ergebnisse basierend auf dem in BIM angeforderten Anwendungsfall, Wiedereingliederung der LCA-Ergebnisse in die IFCXML-Datei und Import sowie Ergebnisdarstellung in die BIM-Software zurück.

Abbildung 1 Allgemeiner Arbeitsablauf des vorgestellten Ansatzes zur Erweiterung der durch Wastiels und Decuypere definierten Strategien: IFC-basierte bidirektionale BIM-LCA-Integration

Modellierungshinweise

In diesem Abschnitt werden die entwickelten Konzepte des IDM (Informations-Liferungshandbuch) sowie die aus den Analysen der Austauschprozesse resultierenden Informationsinhalte erläutert, die als Hilfsstellung bei der Modellierung im BIM-System genutzt werden können.

(Datenaustausch-) Prozesse und Informationsbedarfe (IDM)

Im Bereich der Ökobilanz, auf dem im Projekt bezüglich der Aspekte des Nachhaltigen Bauen ein Fokus gelegt wurde, muss sorgfältig analysiert werden, wie und wann die jeweiligen fachlichen Planungsinformationen in den Gesamtplanungsprozess einfließen können. Trotz des Mangels an gut dokumentierten praktischen Erfahrungen, geben viele der hierzu findenden Ansätze auf Seite der Forschung an, den Vorteil der Integration der Ökobilanz in die „frühen“ Planungsphasen zu nutzen, in denen sie den größten Einfluss auf das spätere Gebäude zu den geringsten Kosten hat. Studien zeigen hier, dass der Begriff „früh“ aufgrund mangelnder Definition mehrdeutig angewendet wird ( Di Bari u.a. 2019), Nilsen u. Bohne 2019, Hollberg u.a. 2020,). Der Zeitpunkt, zu dem der Entscheidungsträger unterstützt wird, ist entscheidend, da er den Datenaufbau in Bezug auf gegebene Informationen sowie die einsetzbaren Ökobilanzmethoden bestimmt, die zusammen mit den enthaltenen Unsicherheiten angewendet werden können. Daher mangelt es vielen heutigen Ansätzen nicht nur an Vergleichbarkeit, sondern auch an Möglichkeiten zur Skalierung oder Übertragbarkeit auf andere Kontexte (Obrecht 2020).

Der im Projekt "BIM-basierte Integrale Planung" entwickelte prozessbegleitende Ansatz wendet daher grobe Ökobilanz-Benchmarks im Gebäudemaßstab für die anfängliche Entscheidungsunterstützung an, die sich im Prozessverlauf sukzessive in detailliertere Ökobilanzen zerlegen, wenn der Informationsstand z.B. bezüglich Konstruktionstypen von Bauelementen genügend konkretisiert wurde, um Entscheidungen über Alternativen zu treffen (sieh Abbildung 2, vgl. Gantner u.a. 2018, Rexroth 2018, Ebertshäuser u.a. 2019, Di Bari u.a. 2019). In späteren Planungsphasen, in denen die Entscheidungen mit den höchsten Umweltauswirkungen ermittelt werden, berücksichtigt der Ansatz die Feinkörnigkeit der verfügbaren Daten sowie die detailliertesten Ökobilanzdaten zu Bauteilen und Materialien, die bereits in der Praxis für die Erstellung einer spezifischen Gebäudenachhaltigkeitszertifizierung verwendet werden.

Hierzu Bezug nehmend wurde ein multigranulares Konzept der Bauwerksbeschreibung entwickelt, welches als Bezugssystem für die Spezifikation und Zuordnung LCA-relevanter Informationen und Objektmerkmale (Properties) herangezogen werden kann.

Abbildung 2:  Multigranulare Informationssystematik der Schnittstelle

Eine Rückkoppelung des in der konzeptionellen Informationssystematik entwickelten Strukturierungsansatzes mit der Praxis erfordert eine Bestimmung konkreter Anwendungskontexte des Datenaustausches zwischen der modellbasierten Gesamtplanung und der Fachplanung als Grundlage der Informationsbedarfsbestimmung. Ein strukturiertes Vorgehen hierfür als formale Vorlage zur Erstellung eines Information-Lieferungs-Handbuchs (IDM) wird in der DIN EN ISO 29481-1 beschrieben. Dabei sieht die Norm vor, dass jeweils für einen bestimmten Geschäftskontext die spezifischen Informationsaustauschfälle mit einem IDM in der vorgegebenen Form festgeschrieben werden. Angelehnt an diese normierte Handlungsempfehlung wurde im Projekt eine angepasste Methode zum Zusammenstellen benötigter (inhaltlicher) Grundlagen zur Normalisierung der Schnittstelle in offenen Standards XML bzw. ifcXML angewendet. Gemäß der Vorlage wurden dabei zunächst generelle Rahmenbedingungen konkretisiert. Der designierte Geschäftskontext – Anbindung von Ökobilanz respektive Bewertung in den Gesamtprozess der integralen Planung – stellt dabei den anwendungstechnischen Rahmen dar, der dann vom Groben ins Feine in der BIM2LCA4IP IDM (vgl. Abschlussbericht Kapitel 5.3) zusammengefasst wurde. Für diesen Geschäftskontext werden vor dem Hintergrund von Datenaustauschszenarios zu konkretisierende Prozessdiagramme sowie damit klar bestimmbare Datenaustauschanforderungen als normbasiert vorgegebene Komponenten der IDM anhand bedeutsamen Anwendungsfälle im Gesamtprozess der integralen Planung weiterentwickelt.

IDM Anwendungsprozesse

Die Anwendungsfälle wurden dabei gemäß dem im Lösungsansatz des Projekts beschriebenen Zielszenario einer zu entwickelnden durchgängigen Schnittstelle (Planung – Ökobilanz – Bewertung) lose aneinandergekoppelt und bezüglich des auf Seiten der Ökobilanz und Bewertung untersuchten optimierten LCA-Prozessablaufs (vgl. Abschlussbericht Kapitel 4.1) entsprechend angepasst.

Für einen Anwendungsfall der Schnittstelle eines Datenaustausches zwischen der modellbasierten Planung und den LCA Werkzeugen im Rahmen der Zertifizierung stellt Abbildung 3 einen Beispielprozess der zu Spezifizierenden Inhalte der Prozessbeschreibungen einer IDM dar. Dabei werden als Akteure ein Bauherr oder Kunde, der Beratung und / oder Entscheidungsunterstützung im Bereich nachhaltiges Bauen und Ökobilanzen benötigt, zudem ein Berater bzw. ein Auditor des Zertifizierungssystems, der über Fachkenntnisse in solchen Bereichen verfügt.

Abbildung 3: Bestandteile einer IDM Prozesskomponente im vereinfachten Beispielprozess Zertifizierung

In Bezug auf die modellbasierte Planung ist ein Architekt für die Koordination der Planungsinformationen während des gesamten Prozesses verantwortlich und fungiert daher als Hauptdatenanbieter (vgl. 2. Schwimmbahn in Abbildung 3 Experten für die Bauwerksstatik oder Energie liefern weitere detaillierte Informationen ihrer Fachplanungen. Dabei werden die Fachinformationen idealerweise jeweils mittels disziplinspezifischen Modellsichten im Koordinierungsmodell des Architekten zusammengeführt.

IDM Informationsbedarf Spezifikation

Die im Rahmen des IDM erstellten Informationsbedarfstabellen zu den in den Prozessbeschreibungen festgelegten Datenübergabepunkten stellen die Richtlinien für die redaktionelle Bearbeitung eines davon ableitbaren Informationsaustauschdokuments dar.

Unter folgendem Link finden Sie eine Excell-Tabelle, welche phasenbezogen – entsprechend dem in diesem Projekt verfolgten Konkretisierungskonzept – die für den Kontext BIM2LCA erforderlichen Informationen und Merkmalen inkl. ihrer Bezugsobjekte beschreibt. Je nach Konkretisierungsgrad sind dort die für die Phase releventen Bezugsobjekte (in der Tabelle grau hinterlegt) aufgelistet (welche mit  Properties attribuiert werden sollen) sowie die im BIM-Modell einzupflegenen Informationen und deren Phasenzugehörigkeit. Dies kann als Modellierungshilfe bei der Erstellung eigener BIM-Modelle genutzt werden.

BIM2LCA4IP IDM-Komponente Datenaustauschanforderungen (Informationsbedarfstabelle)

Bei der Erfassung der Informationsbedarfe wurden zur durchgängig Anwendbarkeit der darauf aufbauenden Schnittstelle im Planungsprozess sowohl die planungsbegleitend angewendeten LCA-Werkzeuge in den frühen Phasen berücksichtigt als auch die sich auf eine vollständige LCA Anwendung, zu der das Gebäudemodell in der Lage ist, umfassende und genaue Gebäudeinformationen zu liefern. Je mehr die Ebene definiert ist, desto detaillierter sind die Informationen und desto genauer die Ergebnisse der Ökobilanz.

Im Folgenden wird das methodische Vorgehen beim Synthetisieren der aus den einzelnen Anwendungsszenarien entlang des Planungsprozesses in die IDM-Tabellenstruktur fließenden Informationsbedarfe anhand von Beispielen erläutert. Im IDM bezieht sich jeder Objekttyp auf eine der oben genannten Konkretisierungsebenen und weist (ggf. neben einem entsprechenden Bezugsobjekt) mehrere Merkmale auf. Wenn die Informationen besonders komplex sind, erfolgt eine Gruppierung mehrerer Spezifikationen (hier Merkmale genannt) zu einem spezifischen Konzept. Für jedes Objekt bzw. eines seiner Merkmale enthält die IDM-Tabelle eine Beschreibung, Beispiele, Quellen und alle erforderlichen Unterlagen. Jedes Objekt kann weiter spezifiziert werden und durch weitere Merkmale angereichert und detailliert werden. Für jede Planungsphase wird das Merkmal als vorhanden oder neu klassifiziert, und in diesem Fall als obligatorisch (muss eingegeben werden) oder fakultativ (kann eingegeben werden).

In diesem Sinne erfolgt eine Klassifizierung der Merkmale. Ein Objekt bzw. Merkmal kann klassifiziert werden als

        - nativ mit dem Bauwerksinformationsmodell abbildbar (A),

        - abbildbar mit generischen Attributen des Bauwerksinformationsmodells (B).

        - nicht abbildbar mit dem Bauwerksinformationsmodell aber obligatorisch (C)

        - nicht abbildbar mit dem Bauwerksinformationsmodell, jedoch nur fakultativ (D).

Beispiele für direkt abbildbare Informationen der Klasse A sind die geometrischen Merkmale eines Gebäudes, zu denen Mengen alphanumerisch abgebildet werden können, wie das Bruttovolumen von Räumen bzw. Bauteilen oder Flächenangaben zu Bauteiloberflächen. LCA- und LCC-Datenbanken können mittels nativen Katalogreferenzobjekten im Bauwerksinformationsmodell referenziert werden (Klasse B). Merkmale der Lebenszyklusphasen der Ökobilanz, in denen die Umweltauswirkungen der Projektstufen berechnet werden, sind notwendige Informationen (Klasse C), aber z.B. kann der Beobachtungszeitraum der Analyse weggelassen werden (Klasse D), da in diesem Fall dann eine Standardbeobachtungszeit von 50 Jahren berücksichtigt wird. Darüber hinaus werden die Abbildung von Ergebnissen aus der LCA/LCC (Klasse E) und ergänzende Informationen ohne direkte Verwendung in der LCA (Klasse F) beim Klassifizieren der Elemente der IDM-Tabelle berücksichtigt.

Indem bei der Auswahl der für die Ökobilanz relevanten Informationen vom Architekten nur die bereitgestellten Mengen des endgültigen Architekturmodells berücksichtigt werden, können Überschneidungen vermieden werden. Beim Übertragen der (generischen) Prozessbeschreibung in der Praxis müssen alle Prozesse der Datenübergaben aus den einzelnen Disziplinen, z.B. Baustatik, an die Koordinationsansicht berücksichtigt und abgeglichen werden. Unabhängig von allen Rollen, die von einzelnen Personen wahrgenommen oder auf unterschiedliche Weise kombiniert werden, beschreiben die dargestellten Aufgaben im Austauschszenario den Kontext des Informationsbedarfs und des Informationsflusses zwischen einem Absender und einem Empfänger an einem bestimmten Punkt des Prozesses (vgl. Schwimmbahnen des Datenaustauschs in Abbildung 3). Neben Austauschszenarien in der frühen Projektinitialisierungs- und Planungsphase (Ebertshäuser 2019) bezieht sich das zur Verdeutlichung der IDM Entwicklungsmethodik dargestellte Basisszenario auf den Prozess der LCA-Zusammenstellung im Rahmen einer Nachhaltigkeitsbewertung. Dies impliziert, dass sich die Informationsanforderungen, die mit dem Prozess eingeordnet werden können, auf die späteren Planungsphasen konzentrieren, in denen detaillierte Informationen zur Konstruktion verfügbar sind. Dieser für die Umsetzung der Schnittstelle weiter konkretisierte Kontext des Datenaustauschs verortet sich somit auf der rechten Seite der Informationssystematik, wie in Abbildung 2 dargestellt, und bezieht sich auf die Stufe, die als Komponentenebene bezeichnet wird.

XML Fachschema - BIM2LCA bzw. BIM2SBA MVD

Der Informationsaustausch erfolgt über das XML-Datenformat. In einem ersten Schritt wurde in Rahmen des Projekts eine XSD-Datei realisiert. Das Ziel der Datei ist, die Informationen in einer präzisen Hierarchie zuzuordnen. Die Wahl der XSD-Datenstruktur richtet sich nach dem verwendeten webbasierten SBA-Tool (GENERIS ®) und berücksichtigt die Anforderungen aufgrund des DGNB-Gebäudezertifizierungssystems (siehe Abschlussbericht Abschnitt 6.1).

Das XSD spezifiziert die Daten, die für die DGNB-Zertifizierung und XML-basierte Einreichungen auf der Grundlage dieses XSD erforderlich sind, und die derzeit entwickelte Dokumentation wird vollständig als LCA-Einreichung akzeptiert. Da das DGNB-System die LCA-Integration in frühen Entwurfsphasen anrechnet, erlaubt die Berücksichtigung der Planungsphase im XSD auch die Einreichung konformer XML-Dokumente zum Nachweis der frühen Planungsintegration der LCA. In der XSD werden die im IDM definierten Merkmale in einzelne oder komplexe Elemente umgewandelt. Auf der Grundlage der bereitgestellten Dokumentation können Elemente in verschiedenen Formaten klassifiziert oder Einschränkungen unterworfen werden. Dies, um die Konsistenz der Ergebnisse und die Richtigkeit der Eingaben zu gewährleisten.

Hinweis: Im Abschlussbericht des Projektes wird zudem in Abschnitt 6.1 szenariobezogen ein konkretes XML-Beispiel beschrieben.

In Übereinstimmung mit unseren Konkretisierungsebenen wurden im Fachschemas für das XML die folgende Struktur und die jeweiligen Elemente festgelegt:

• Projekt: Dieses Objekt stellt alle Metadaten des zu bewertenden Gebäudes dar, d.h. Kontextinformationen (Titel, Beschreibung und Identifikation) und Einstellungen für Ökobilanz (Datenbank, Funktionseinheiten, funktionales Äquivalent, etc) Für die Spezifizierung des Gebäudes würden auch alle allgemeinen Informationen über das zu bewertende Gebäude dargestellt, z.B. Gebäudetyp.
• Ergebnisse der Zertifizierung <DGNBdata>: Das Objekt berichtet über die Ergebnisse aus der Gebäudezertifizierung, Benchmarks für die Bewertung und alle notwendigen Metadaten im Falle einer DGNB-Zertifizierung

Das Projekt beinhaltet die folgenden Elemente:

• Konstruktion: Das Objekt bezieht sich auf ein allgemeines, sowohl mehrschichtiges, komponentenbasiertes als auch einteiliges Bauteil. Daher werden beschreibende (Name, Bauklassifizierungstyp und Klassifizierung) und quantitative Informationen (Menge, Einheit, Lebensdauer des Bauwerks) angegeben.
• Teil: Das Objekt bezieht sich auf die nicht weiter zerlegten Einzelteile einer Komponente (oder die Komponente selbst, die nicht weiter zerlegt wird). Auch hier werden allgemeine (Name, ID) und quantitative Informationen angegeben.

Im Hinblick auf die LCA-relevanten Informationen werden im <Project> die Einstellungen zur Umweltauswertung angegeben (siehe Abbildung 4). Diese umfassen <settings>:

• die verwendeten Umweltdatenbanken (Name, Regionsversion und Webreferenz der Datenbank)
• Funktionseinheiten (definiert durch ihren Kurznamen, eine Beschreibung, Menge und Einheit)
• Sprache und Region der verwendeten Datenquellen
• LCA-Typ, d.h. berücksichtigte Standards und LCA-Ansatz. Bei letzterem definiert der Benutzer, ob er eine Szenarioanalyse, dynamische oder probabilistische LCA (boolesche Elemente) durchführt. Wenn diese aktiviert sind, indiziert der Benutzer jedes Szenario oder jeden dynamischen Wert.
• Indikatoren, die die Umweltindikatoren mit ihrem Namen, einer Beschreibung, der Norm und weiteren Referenzen, ihrer Austauschrichtung und Einheit darstellen.

Abbildung 4: LCA-Einstellungen in der Struktur des Lebenszyklus-Elements. Elemente mit durchgezogenen Linien gelten als obligatorisch; gestrichelte Linien stellen optionale Eingaben dar.

Andere Elemente der LCA-Daten sammeln relevante Informationen für die Umweltbewertung eines Projekts, von Gebäudekonstruktionen und -teilen. Jedes dieser Elemente ist wiederum ein Element von komplexem Typ, das aus einem Satz mit allen allgemeinen und identifizierenden Angaben besteht; einem Mengensatz (z.B. Materialmengen, Konstruktionsoberfläche) und schließlich einem LCA-Datenelement (komplexer Typ, <lca:lcdata>), das in Abbildung 5 dargestellt ist. Darin identifizieren wir:

• Lebenszyklusphase (<lca:lcdata>): die Informationen sind hier auf das Lebenszyklusmodul von EN15804 (A1-A3; B4;B6;C;D) beschränkt (DIN, 2012)
• Menge (<Quantity>), die Menge jedes betrachteten Elements (z.B. m² Konstruktion) und die Einheit (<Unit>)
• Die betrachteten Umweltindikatoren (<Indicators>), wobei der Benutzer den Namen des Indikators entsprechend vergibt, z.B. PEF-Indikatoren (EN15898) (DIN, 2014)

Die Lebenszyklus-Elemente (<Lifecycle>) sind in jeder Ebene (Projekt, Konstruktion und Teil) vorhanden. Diese Besonderheit ermöglicht die Erfassung umfassender LCA-Ergebnisse und eine Gruppierung für jede Definitionsebene (vollständige BIM-Analysen) sowie die eventuellen Umwelt-Benchmarks für Fallstudien, bei denen keine umfangreiche Datensammlung vorliegt.

Abbildung 5: Struktur des Lebenszyklus-Elements. Elemente mit durchgezogenen Linien gelten als obligatorisch; gestrichelte Linien stellen optionale Eingaben dar