Home

Nachhaltiges Planen, Bauen und Wohnen im - KIT

1. 22222000000000ssnnnnseeeneennnnnn 31 Gleitfertiger f r Spannbeton Hohlplatten links Fertigungsanlage Quelle Fa Universalbeton rechts Profil Quelle Fa Brespa ur 0u0ssessseessessnensnennnennnnnnnnennnnnnsennnnennnnnnn 33 Liegende Fertigung von Mauerwerkselementen Quelle Fa Winkelmann eeeene 34 Fertigungsanlage f r die automatisierte Wandelementefertigung Quelle Lingl AG 34 Einsatz eines Schwerlastroboters zur automatisierten Vorfertigung von Wandelementen OueleE Ssmae Gmb Be ee een a a et Een a 35 Beispiel einer Abbundanlage Profile und Fertigungschritte Quelle Fa Hundegger 35 Ausrollen der Bewehrungsmatten Quelle Fa BAMTEC S d 0ssssessseesnsensneennennenennnennnnnnnnn 36 Schwei box f r Bewehrungsmatten Quelle Fa BAMTEC S d esessesssnsseennenneneennnnnnnen 36 Verputzanlase Quelle Fa Weckemann era i eieaa i i 37 Automatisierte Fr se zur Fassadensanierung System Biber Quelle Fa GPS 37 Smart lome Inferesseneruppens ane ae 40 SmartHome Datamonitor Studie Digital Home 2003 uunesesesssnensnensnennennnnnnennnennnennnennnennenn nennen 40 Smartrlome Anwendunssbereiche s eine EA 41 Smart lome Gerate verno Zn ee ee 42 Smartklome Entertainment Vernetzun S ee en 43 Smart lome Sichere asien nee 44 SmartHome Ger teviellalt und Integration ii E A 45 Shiar
2. M rtelfugen f r den Wandverband fr sen 6 Installationsschlitze fr sen J Wandinstallationen montieren 8 Innenputz auftragen 9 Stein wenden 10 Installationsschlitze fr sen 11 Installationen montieren 12 Innen bzw Au engrundputz auftragen Mit den aus dem Produktdatenmodell abgeleiteten CNC Programmen k nnen diese Aufgaben weitgehend automatisch ausgef hrt werden Nur die Montage der Wandinstallationen erfolgt manuell Das Auftragen des Putzes geschieht mit einfachen Vorrichtungen Dabei erledigt ein ge bter Handwerker die Detailarbeit Trennw nde k nnen ebenso wie die brigen W nde aus raumhohen Porenbetonsteinen erstellt werden die mit den gleichen Fertigungseinrichtungen w e die anderen W nde konfektioniert werden Diese Steine sind im unverbauten Zustand etwas empfindlich Sollen die nicht tragenden W nde auf den Estrich montiert werden damit sie bei Bedarf leichter versetzt werden k nnen so m ssen sie auf der Baustelle evtl ohne Kran montiert und m glicherweise von Hand in das Geb ude hineingetragen werden was immer bei Umbauten der Fall ist Daf r empfiehlt sich ein robusterer Wandaufbau aus einem sandwichm ig aufgebauten Verbundmaterial Die bessere Alternative zum manuellen Transport st die Wandtafeln vor der Deckenmontage mit dem Kran an Ort und Stelle zu setzen und vor dem Estrichverguss an der Decke aufzuh ngen Dies funktioniert nur mit bruchfesten und auf Zug belastbaren Werkstoffe
3. F r die Anbindung von mobilen Ger ten v a Funk m Nahbereich eignet s ch besonders Bluetooth BLU99 Bluetooth wurde f r batteriebetriebene Kleinstger te optimiert und bildet mit mehreren Ger ten Digital Ka mera MP3 Player Fernbedienung Handy usw ein sogenanntes Piconet Dieses erlaubt hersteller unabh ngig das bertagen von Daten und Kommandos Das Wireless LAN eignet sich besser f r gr ere Ger te mit Stromversorgung am Netz und mit hohem Bedarf an Bandbreite und ist g nstig wenn man f r das Haus LAN keine Kabel verlegen m chte Der Entertainment Bereich braucht sehr gro e Bandbreiten von au erhalb in die Wohnungen Bisher sind die L sungen f r analogen Empfang noch am weitesten verbreitet Es zeichnet sich die n chste Generation von Unterhaltungsger ten mit DVB Digital Video Broadband DVB00 als Standard ab Ger te sind in vielf ltigen Ausf hrungen zu kaufen Besonders bei Set Top Boxen verspricht der DVB MHP Standard Multimedia Home Platform MHP99 f r die Interoperabilit t mit anderen Ger ten erfolgreich zu sein 3 3 3 5 Aktionen und Abl ufe ACTIVITY Im SmartHome existieren viele M glichkeiten durch Ereignisse Aktionen auszul sen So sind An und Ab schaltvorg nge m allgemeinen einfach Jedoch k nnen die Anforderungen von Tastern und Schaltern aus dem Bereich der Lichttechnik durchaus anspruchvoll werden Es kann n tig sein dass ein Taster beim Dr cken oder beim Loslassen oder durch anhalt
4. In der Automobilindustrie sind diese Ans tze am weitesten umgesetzt Neben dem Produktdesign werden Ferti gungsdaten Simulationsergebnisse usw in das Produktmodell integriert Dadurch spielt diese Branche in der Produktmodellierung im Produktdatenmanagement und im Produktdatenaustausch eine Vorreiterrolle Durch unterschiedliche Randbedingungen im Bauwesen lassen sich nicht alle Entwicklungen der Automobil industrie direkt bernehmen Dennoch sind die Vorteile das Geb ude als Produkt mit einem bestimmten Le benszyklus zu betrachten und zu modellieren f r alle am Bauprozess Beteiligten betr chtlich Die einzelnen Gewerke d rfen dabei nicht isoliert und sequenziell betrachtet werden sondern m ssen gesamtheitlich betrachtet werden Die M glichkeiten die sich daraus ergeben wie zum Beispiel Simultaneous und Concurrent Engi neering komplexe Simulationen Qualit ts und Kostenkontrolle usw werden die Rolle aller Beteiligten gravie rend beeinflussen STE97 3 1 1 Produktmodellierung Ein wichtiger Aspekt bei der Produktmodellierung ist die vollst ndige m glichst l ckenlose Betrachtung und Beschreibung eines Produkts ber den gesamten Produktlebenszyklus In jeder Phase des Lebenszyklus werden Informationen erzeugt ben tzt oder modifiziert Abbildung 3 1 zeigt exemplarisch m gliche Produktphasen eines Geb udes Kostensch tzung 3D Modell Energie Geb ude Facility Management Recycling Machbarkeit Pl ne Kosten Qualit
5. REW98 REY99 RIE99 ROS93 RWE00 SAC00 LonMark Interoperability Association for LonWorks http www lonmark org Luhmann T Schneider C T Digitale Ingenieurphotogrammetrie In Moderne Sensorik f r die Vermessung Tagung Duisburg 3 4 3 1999 VDI Gesellsch Bautechnik Hg VDI Bericht 1554 D sseldorf VDI Verlag S 49 73 Maack P Integrated Planning Pre Fabrication and Logistics In Proc 15th Intern Symp Automation and Robotics in Construction Poppy W Bock T Hg S 47 53 ISARC 1998 Mayrzedt H Hg Kostensparendes Bauen im Wohnungsbau unter dem ver nderten Einflu von Nachfrage und Angebotsbedingungen D sseldorf Werner Verlag GmbH amp Co KG 1998 eHome EHMOO Vortag Dr Messner 2000 DVB MHP Digital VideoBroadband Multimedia Home Platform Standard Javabasi ert 1999 http www ets1 org mosaik Kundenzeitschrift der Bausparkasse Schw bisch Hall S 55 Ausgabe 4 Oktober November 1998 MPEG Layer 3 Fraunhofer IIS A in Erlangen www iis fhg de Entwicklung skalierbarer und kosteneffizienter Kommunikationssysteme nach MPEG 4 Elektronik Heft 13 1999 Sch fer A Bearb Markt bersicht Bausoftware 2000 Teil 1 Alphanumerische Anwendungen Brosch re und CD ROM 13 Ausgabe November 1999 ISBN 3 927847 20 8 Sch fer A Bearb Markt bersicht Bausoftware 2000 Teil 2 Graphische Anwendungen Brosch re und CD ROM 13 Ausgabe November 1999 ISBN 3
6. Betonwerk und Fertigteil Technik 65 1999 5 S 56 63 Hassenkamp M Europa Haus es geht weiter Betonwerk und Fertigteil Technik 64 1998 8 S 71 76 Fa Hausmatic NISCON Software f r intelligentes Haus http www hausmatic de 2000 HAVi Home Audio Video Interoperability Version 1 0 1998 basiert auf Firewire http www havi org Henricsson O Streilein A Gr n A Automated 3 D Reconstruction of Buildings and Visualization of City Models 3D City Models Workshop University Bonn October 9 11 1996 FHG IAO HEPHAISTOS Home Environment Private Help Assistant for Disabled and Elderly 1996 http www swt iao fhg de home Herkommer T Bley B CAD CAM for the Prefabrication of Brickwork Automation in Construction 4 1996 S 321 329 HIPERLAN 2 High Performance European Radio LAN ETSI BRAN Broadband Wireless Home Networking 1394 basiert 25 Mbps im 5 GHz Band und zuk nftig 100 bis 150 Mbps im 17 GHz Band http www etsi org 1999 HomeSet Grafikbedienstation f r SmartHome www siemens at 2000 FHG IAO increase n comfort and autonomy for elderly and disabled persons HOME AOM EG PROJECT N DE 3003 http www swt iao fhg de home 1997 Honeywell Home amp Building Control http content honeywell com yourhome Horden R Vogler A Bauen mit Systemen Detail Zeitschrift f r Architektur Baudetail Einrichtung 1998 5 S 761 775 Hovestadt L A4 Digitales Bauen Ein Modell f r die weitgehend
7. Trotz Globalisierung und Wettbewerbs innerhalb der Europ ischen Union ist die Bauwirtschaft nach wie vor zumeist lokal organisiert Ursachen sind zum einen ihre Struktur und die Betriebsgr en s Tabelle 2 1 zum anderen dass die Bauwirtschaft den Wohnungsbau nicht als handelbares Produkt ansieht Demzufolge gibt es keinen Export von Bautechnologie und leistungen in einem nennenswerten Umfang Auch ist eine inter nationale Arbeitsteilung z B F amp E n Deutschland Produktion im Ausland nicht vorhanden Internationale Forschungskooperationen finden Kaum statt Eine Internationalisierung findet lediglich auf der Baustelle statt Ausl ndische Arbeitnehmer oder Subunternehmen pr gen das Bild auf deutschen Baustellen Unternehmensstruktur 1998 Unternehmen Zahl der Besch ftigte Umsatz mit Unternehmen in 1 000 Will Dri je Besch in 1 000 DM Besch ftigten 52 550 41 670 6 950 49 255 615 19 570 217 16 024 bb 30 305 60 414 E 837 164 442 47 118 136 145 Kostenstruktur 1998 in des Bruttoproduktionswertes Deutschland Unternehmen mit Besch ftigten kostenart Insgesamt 20 99 100 199 200 499 500 999 1000 u mehr Fersonalkosten davon L hne Geh lter opzialkosten Mlateriakerbrauch Machunternehmerleistung Abschreibungen Betriebe und Besch ftigte Juni Merkmal West 19399 1395 in 1999 1995 in Betriebe 59 611 61 293 DE 20 949 20 018 Besch ftigte in 1 000 ros olr 3 95 44 360 Besch ft
8. der Kommunikation z B Internet und kann f r Aufgaben der Heimautomation eingesetzt werden Seine Einbindung in das Internet und an andere Kommunikationsnetze ist gegeben H ufig erfolgt se ber das 10 oder 100 Mbps Ethernet ETHOO Nach einer CEMA Studie CEMOOa m chten in den USA 28 Prozent der Konsumenten gerne Temperatur und Heizungsfunktionen steuern F r ca 26 Prozent ist die Integration des HOME Theaters Fernsehen Stereoanlage Videorecorder etc das Wichtigste bei der Heim Automatisierung Immerhin 23 Prozent halten die Steuerung der Beleuchtung f r ma geblich Interessant st es alle Steuerungen und zeitlichen Abl ufe von Steckdosen und Beleuchtung zu kombinieren da sich die Funktionen meist relativ einfach An Aus realisieren lassen und dennoch im Alltag sofort eine Verbesserung bringen und Wirkung zeigen Diese Bereiche lassen sich wie folgt feiner untergliedern in HVAC Heating Ventilation Air Conditioning Hausger testeuerung sSicherheitssysteme Kommunikationsmanagement Unterhaltung Telearbeit und HomeCare 3 3 2 1 HVAC Heating Ventilation and Air Conditioning HVAC Die Steuerung von Heizung und Klimaanlage ist regelungstechnisch die anspruchvollste Anwendung f r ein SmartHome da sich Wohnungen bzw H user strukturell sehr unterscheiden durch den jeweiligen Standort an deren u eren Einfl ssen unterliegen und individuell genutzt werden Systemtheoretisch betrachtet ist ein Haus ein zeitvarian
9. zen damit Endverbraucher die technische Herausforderungen der SmartHome Integration akzeptieren und die Synergieeffekte der Vernetzung zu ihrem Vorteil nutzen k nnen Und wie wichtig ist die Anpassungsf higkeit an die speziellen Anforderungen in Ein und Mehrfamilienh usern bzw an die Bewohner Application Domains 3 Energy Management ri rn Remote Metering 3 Home Services HFORNATIOHN GMH powe LIEHTING SCREEN _ GASO REMOTE DIMMER _ CONTROL SYSTEM s HEATER 2 ALARM WATER TTT BR SYSTEM CONTROL i J dH ES i SMERT la Fi i j ma i Tai AN e Eee Me CONTROL A SYSTEM Fir k l P Mer SENSOR WASHING TEMPERATURE a i 3 SE SENS R Ar Low Speed IP Power Line amp RF LAN Abb 3 28 SmartHome Ger tevielfalt und Integration 45 3 3 3 1 Komponenten COMPONENTS Unter einer Komponente versteht man eine funktionale Einheit aus einer einzelnen Ressource deren Daten und die dazu geh renden Software Servicefunktionen s auch Abb 3 29 So k nnen Ger te durch Unterteilung von Hardware Funktionalit ten mehrere innere Komponenten enthalten So besitzt zum Beispiel ein Lichtdimmer intern nur die Komponente Dimmer eine Kaffeemaschine hingegen die Komponenten Kaffeeerzeugung Uhr und Zeitsteuerung Eine Set Top Box enth lt aufgrund der Komplexit t eine Vielzahl interner Komponenten Wie gut sind Komponenten kombinierbar und ersetzbar d h wie gro ist die Skalierbarkeit der Sys
10. 4 10 Tab 4 11 2 1 Dr 2 38 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 AT 4 8 4 9 Unternehmensstrukturen Kostenstruktur und Anzahl der Unternehmen und Besch ftigten inder Bauwirtseh ft Quelle BAU ass as a in 10 Baukenjunktur Que ler BAUW zes u a ea u 11 Umfrageergebnisse der Delphi Studie zum Themenfeld Bauen und Wohnen Oue le TDEISSDEESSBEE ee 13 Pr duktimedelle tm B Uwesen es eo ASEO EEN 15 Beispiele von kommerziellen Produktdatenmanagementsystemen AUTOD n een 17 VertusbareSchnittstellenptozessoren aus o e R E E EEIE E 17 Beispiele von Simulations und Fachprogrammen MU199 0000000000ssseennnneneennenneennnnennnnnnnn 23 Vereleich von Gerate DUSS yS OME inoi eledorsei 56 Versleich Sman Home Protokolle ana en 57 Baukostenverteilung Quelle MOS98 und eigene Erg nzung ssessesesssessessrssessessessesresressesresresesse 67 Matrix aus Baustoffen und Rohbau Objekten snsennsesesesseessssssesseessessesseessessesssesersseesressesseeseesseesreseesseeseesee 68 Typische Parameter f r Spannbetonhohlplattendecken s snnnesesseseeeseessesssssseseessreseessesseeseessressessesseeseesee 73 Zeitbedarf der Roboterstation Taktzeit 90 sec uneeeeeeeeeeeessnneesssnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnn 79 K stenseh tzunssurdie Fabiik aaa ea ea 79 Zeitbedart surden Rohbau nee neu ea E 80 Zeitbedart T
11. 927847 21 6 M hlbauer W M Brech J Ring M Rationalisierung und gewerke bergreifende Vorfertigung n integrativen Planungs und Produktionsprozessen Eine neue Qualit t im Wohnungsbau Technischer Bericht Demmel M hlbauer Architekten M nchen Ver ffentlicht als Bericht des Fraunhofer IRB Reihe Bau und Wohnforschung F 2369 1999 Markt bersicht Online www marktuebersicht de start index1 html 2000 2001 Markt bersicht Bausoftware N N Bauen mit Systemprodukten www syspro gruppe com 2000 N N SySpro die Qualit ts Gemeinschaft home t online de home betonbetz syspro html 2000 N N Rationalisierungsm glichkeiten und Logistikkonzepte im Mauerwerksbau durch Einsatz von mechanisierten oder automatisierten Mauerwerksmaschinen Technischer Bericht Bilfinger Berger Bau AG und Universit t Stuttgart Institut f r Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen 1998 OpenCable Interoperability of Advanced Digital Set Top Box http www opencable com OSGI Open Service Gateway Java based standard between service providers and households http www osg1 org Fa Polytrax http www polytrax com Pritschow G Kurz J Zeiher J Fessele T Konzept f r einen praxisgerechten mobilen Bauroboter zum teilautomatisierten Verputzen von Innenw nden In Autonome Mobile Systeme 1997 Berlin Springer S 246 257 1997 Prochiner F Bock T Automatisierungssysteme im Wohnungsbau Technischer Bericht T
12. Baustatische Berechnungen m ssen die Standsicherheit baulicher Anlagen und ihrer Teile nachweisen Die Baustatik besteht aus der Statik im engeren Sinne materialunabh ngig und der Elastizit ts und Festigkeitslehre Bei einfachen Geb uden wie zum Beispiel bei Einfamilienh usern k nnen die statischen Berechnungen relativ einfach ausfallen Dieser H usertyp wird meistens in Mauerwerk oder Skelettbauweise realisiert Einige L nder verzichten dann ganz auf Berechnungen und verlassen sich auf die Erfahrungen des Planers berpr ft bzw berechnet werden in der Regel Fundamente tragende W nde St tzen Balken Decken und Dachkonstruktionen Zu beachten sind dabei das Eigengewicht Verkehrslasten durch die Nutzung des Geb udes Schneelast E slast Windsog Winddruck dynamische Belastungen durch Schwingungen thermische Belastungen und Setzungen FRI97 Fundamente bertragen alle durch das Geb ude verursachten Lasten auf den Baugrund Fundamente werden in Einzel Streifen und Plattenfundamente unterteilt Einzelfundamente werden bei einzelnen St tzen und schweren Einzellasten wie Schornsteinen eingesetzt Streifenfundamente dienen zur Aufnahme von linienartig einwirkenden Lasten aus Mauern oder St tzenreihen Bei schlechtem Baugrund und bei komplizierten Grundrissen mit unterschiedlichen H henlagen sind Plattenfundamente Fundamentplatten oft wirtschaftlicher als zahlreiche Streifenfundamente Die Auslegung eines Fundamentes h ngt s
13. Computer Integrated Manufacturing Computer Numerical Control Constructive Solid Geometry Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance Dynamic Coordinate System Digital Enhanced Cordless Telecommunication Deutsches Institut f r Normung e V DECT Multimedia Access Profile Digital Video Broadband Multimedia Home Platform Standarddateiformat zum Abspeichern von Vektorgrafiken in AutoCAD Dateiformat Data Exchange Format Dateiformat Elderly and Disabled Elektronische Daten verarbeitung European Home Systems European Installation Bus Elektro magnetische Vertr glichkeit Engineering Data Message European Network Exchange European Telecommunications Standards Institute Energie versorgungs unternehmen Forschung amp Entwicklung Finite Elemente Methode Facility Management Forschungszentrum Karlsruhe Gemeinsamer Ausschu Elektronik im Bauwesen German Facility Management Association Home Audio Video interoperability architecture Human Machine Interface Honorarordnung f r Architekten und Ingenieure Hauptabteilung Prozessdatenverarbeitung und Hektronik Forschungszentrum Karlsruhe Hypertext Markup Language Heating Ventilation Air Conditioning Institut f r Angewandte Informatik Forschungszentrum Karlsruhe International Alliance for Interoperability Fraunhofer Institut f r Arbeitswirtschaft und Organisation International Engineering Consortium Institute of Electrical and Electronic Engineers vii IFC IFIA
14. Die Erzeugung von Fertigungsdaten CAM Computer Aided Manufacturing bieten nur wenige Systeme Die Bereiche konzentrieren s ch auf den Stahlbau und den Holzbau Bocad 3D kann auf der Bas s der Geometriedaten die NC Programme DSTV Schnittstelle erzeugen CADstone CADWork DI CAD CAM und SEMA k nnen Maschinendaten f r Abbundanlagen Bohr und Nagelbr cken und Plattenbearbeitungs zentren generieren CADstone und SEMA k nnen Laserprojektoren ansteuern um Geometriedaten von Fertigbauteilen im Ma stab 1 1 auf Fertigungstische zu projizieren Die verf gbaren objektorientierten CAAD Systeme haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht Diese Systeme sind die Basis f r die Produktdatenmodellierung Dennoch sind die heutigen objektorientierten Ans tze nicht in der Lage w hrend der Laufzeit neue Objektklassen zu erzeugen Nicht klass fizierbare Elemente werden als sogenannte Proxies behandelt An der Universit t M nchen wurde ein interaktiver Modellierer f r evolution re Produktmodelle entwickelt und als Prototyp CADOOM Computer Aided Dynamic Object Oriented Modeler realisiert In CADOOM werden alle Objektklassen durch Attribute beschrieben wobei auch die Geometrie als Attribut angesehen wird F r die Objektklassen k nnen je nach Sichtweise verschiedene Varianten definiert werden Beziehungen zwischen Objektinstanzen k nnen durch typisier und attributierbare Bindungen modelliert werden KOW97 3 1 2 4 FEM Tragwerksplanung
15. Technik Infrastruktur kaufm nnischer Bereich und von der Nutzungsart bzw Geb udeklasse Wohnhaus Krankenhaus usw ab Das System muss in der Lage sein alle notwendigen Arbeitsabl ufe wie Instandhaltung Reinigung Verwaltung usw abzubilden Nur durch die genaue Analyse aller Arbeitsabl ufe und Prozesse und deren Abbildung in einem CAFM System k nnen Kosten analysiert und reduziert werden Viele Anbieter von CAAD Systemen bieten in ihren Produktportfolios auch CAFM Systeme an Beispiele sind ALLFA FT von Nemetschek Spirit FM von MB Software und ArchiFM 2000 von Graphisoft Diese Systeme k nnen 2D und 3D Geometriedaten und zus tzliche Informationen wie Raumbuch Inventar usw aus dem entsprechenden CAD System bernehmen und weiterverarbeiten Zus tzlich bieten die meisten Systeme neutrale Geometrieschnittstellen haupts chlich DXF und DWG an Pixelbilder k nnen n verschiedenen Formaten importiert werden Textuelle Informationen im ASCIE Format oder direkt aus Textverarbeitungssystemen und alphanumerische Daten aus Tabellenkalkulationsprogrammen und Datenbasen k nnen direkt bernommen werden Die Daten k nnen in Form von Tabellen Diagrammen Zeichnungen Formularen ausgewertet dargestellt gedruckt und exportiert werden Einige Programme bieten durch eine Anwenderschnittstelle C C Java individuelle Anpassungsm sglichkeiten Ein wichtiger Aspekt bei CAFM Systemen ist die Internet bzw Intranetf higkeit Fast alle Systeme
16. das Alarm und Sicherheitssystemen ohne Zugriffsprotokoll vorbehalten ist Powerline Kommunikation hat den Vorteil dass man keine zus tzlichen Kabel zu verlegen braucht Aber bei der Erstinstallation m ssen in das Stromnetz Phasenkoppler intern und Filter nach au en geschal tet werden Um 2 Mbps Verbindungen zu bekom men braucht man kompli zierte und daher relativ teure Modems In Europa ist aufgrund der CENELEC Bestimmungen nur ein schmales Band mit 128 KBps zugelassen aber dieses kann sich durchaus ndern In den USA wer den mit dem System HomePlug HPLO00 bis 14 Mbps inhouse getestet Bei RWE RWE00 ENBW ENBOO und anderen EVU laufen Feldversuche die die Internetanbindung von Wohnsiedlungen f r je eine gemeinsame Nutzung eines 2 Mbps Internet Zugangs realisieren RWEO0 Da bei den EVU gr ere Kosten bei der berbr ckung der vielen Umsetzungstransformatoren entstehen w rden stellen sie Verbindung zum Internet vor diesen zum Netz der Fa Telekom her Sie haben damit zwar hr Versorgungsnetz ausgen tzt d h die letzten 100 m Verkabelungs aufwand gespart aber nicht ihre vorhandenen Glasfaserleitungen auf den Hochspannunsgsleitungen der Fernver bindungen genutzt Ein generelles Problem ist dass Stromversorgungsleitungen f r ein Daten bertragungs medium denkbar schlechte Eigenschaften besitzen Die EMV Bedingungen sind hnlich schlecht wie bei Funk bertragungen in unbekannter Umgebung Au erdem haben sich
17. de Mra E T a ee E ensseie 92 Abbildungsverzeichnis Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb 21 2 2 2 3 2 4 2 2 6 2T 2 8 2 9 2 10 2 11 2 12 34 3 2 3 3 3 4 Do 3 6 3 7 3 8 3 9 3 10 3 11 3 12 3 13 3 14 3 15 3 16 3 147 3 18 3 19 3 20 3 21 3 22 3 23 3 24 3 29 3 26 32T 3 28 3 29 3 30 3 31 3 32 3 33 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 Gepaude le Hens y kU Snan ee ee T 2 Stoffstr me und Lebenszyklus eines Geb udes Quelle WEB9B 00000rsnenssessneenenenenennnnnnn 4 W rmed mmwirkung unterschiedlicher Baumaterialien Quelle LBSO0 eeee 5 Eurtwinssverluste Quelle VERUDD asien SI ee 5 Energieverbrauch im Haushalt Quelle VER96 us ee a 5 Haushaltssrobe Quelle JKORIT S T Deere a 6 Baukosienante1l 1Quelle TEBSUD aussen ee Baia fl Baulandpreisniveau in Deutschland Quelle KOR97 S 33 u0200000ssnennneenneennnennnnnnenennennnnnnnn 7 Verm genszusammensetzung aus privatem und Rentenverm gen Quelle LBS99 8 Wohnkosten von Mietern und Selb
18. udestruktur und die Interpretation von Attributen so gering wie m glich gehalten Der Importfilter wird softwaretechnisch als Plug in von REALAX realisiert In einem weiteren Schritt werden die nicht direkt umsetzbaren Informationen wie zum Beispiel Informationen ber Architekt und Bauherr Kosten Statik in das Virtual Reality Modell integriert Eine M glichkeit solche Informationen in REALAX darzustellen sind Notizen direkt im 3D Modell Eine weitere M glichkeit ist der Zugriff auf die Informationen mit einem Internet Browser Der Vorteil dabei ist dass die Informationen ber mehrere Monitore verteilt und auch graphische Informationen wie Grundrisse dargestellt werden k nnen Das Virtual Reality Modell wird dabei um Knoten erweitert die auf lokale oder globale Internet Seiten verweisen Die Informationsanforderung kann durch n Betrachter manuell oder durch Sensoren N herungs oder Kollisionssensoren automatisch erfolgen Das Ziel in diesem Entwicklungsschritt ist der multimediale Zugriff auf alle relevanten Produktdaten aus der Planungs und Designphase Der Anwender Bauherr Architekt Investor soll dabei Eindr cke n verschiedenen Abstraktionsebenen R ume Proportionen Materialien Kosten usw erhalten die ihn in der Entscheidungsfindung unterst tzen Erst in einem weiteren Entwicklungsschritt werden nderungen am virtuellen Geb ude m glich die die Struktur des Geb udes nicht ver ndern Die Manipulation der Raumauftei
19. 10 Woche 31 Tag Teppichb den verlegen 32 Tag Parkett verlegen 33 Tag Parkett verlegen 34 Tag T ren einbauen Fu leisten setzen Installateure 1 Sanit rinstallateur 1 Elektriker 32 Tag Heizk rper aufh ngen und anschlie en O O Z O S O 33 Tag Sanit robjekte aufh ngen anschlie en und mit Silikon verfugen Tab 4 8 Zeitbedarf und Reihenfolge des Innenausbaus 10 Wochen nach Aushub der Baugrube ist Einzugstermin Dabei hatte der Estrich ca 5 Wochen Zeit auszutrocknen Dieser Zeitraum k nnte durch Trockenestrich verk rzt werden mit dem Nachteil dass Trockenestrich Platten lohnintensiver verlegt werden m ssen als selbstnivellierender Flie estrich Die Qualit t von Nassestrich ist zumindest unter einem Fliesenbelag besser Nassestrich ist die g ngige Baumethode Die Wartezeit hat daneben eine Pufferfunktion Falls z B wetterbedingt der Rohbau verz gert wird kann falls n tig durch Heizung die Trocknungsphase verk rzt und der Einzugstermin gehalten werden Eine alte Bauregel empfiehlt einen Rohbau ber Winter austrocknen zu lassen Obwohl aus dem FZK Haus weniger Wasser verdunsten muss als aus herk mmlich gebauten H usern empfiehlt es s ch eine Trockenzeit vor dem Einzug einzuhalten 4 3 14 Kostenvergleiche Logischerweise k nnen zu Beginn einer neuen Entwicklung nicht alle Details berblickt werden Exakte Zahlen ber den Zeitbedarf einzelner Gewerke sind nur anzugeben wenn das Arbei
20. 2 Das Haus wird in Baugruppen wie W nde Decken Dach etc eingeteilt Dazwischen werden bautechnische Schnittstellen definiert die z B beschreiben wie eine Abwasserleitung zwischen Wand und Decke verbunden wird Die Baugruppen k nnen in kleinen berschaubaren Fabrikeinheiten gefertigt werden Au erdem kann so z B die Wandproduktion beginnen bevor die Dachfabrik gebaut ist Durch die Teilung in verschiedene Fabriken wird Uniformit t vermieden Die W nde des Anbieters A erhalten einmal ein Dach der Fabrik B oder des rtlichen Zimmermannbetriebs C Die industriell und handwerklich vorgefertigten Baugruppen werden auf der Baustelle zum fertigen Haus montiert Auf Grundlage der Produktdaten und des Workflow Managements wird ein F lm erstellt der die Arbeitsschritte visuell verdeutlicht und alle ben tigten Informationen z B Mab angaben bereith lt Der Baustellenrechner h lt Verbindung zu den Herstellbetrieben um die Logistik zu optimieren Just in Time Lieferungen ersparen Wartezeiten aber auch die Zwischenlagerung auf engen und schmutzigen Baustellen Wenn die Logistik gut funktioniert k nnen s mtliche Bau und Ausbaumaterialien per Kran in die Geschosse transportiert werden wo sie verbaut werden sollen noch bevor dies eine Geschossdecke oder ein Dich verhindern Absolute Voraussetzung daf r ist wiederum die rechtzeitige Entscheidung des Bauherrn f r die Fliesen und f r ein Parkett etc Ein zukun
21. Auch f r vorgefertigte H user muss eine rtliche Baufirma die Baugrube ausheben die Installationsleitungen auf dem Grundst ck verlegen und eine Bodenplatte evtl mit Streifenfundamenten gie en Diese Arbeiten dauern ca 1 Woche Danach dauert die Erstellung des Rohbaus wie Tabelle 4 6 zeigt noch 2 Wochen rtliche Baufirma 1 Woche Baugrube ausheben Hausanschl sse verlegen Schnurger st bauen evtl Fundamente ausheben Sauberkeitsschicht Bodenplatte abschalen Stahlbewehrung einlegen Bodenplatte gie en Rohbauteam 1 Vorarbeiter 1 Kranf hrer LKW Fahrer als Helfer zeitweise Architekt 2 Woche Kranaufbau Aufriss festlegen Feuchtigkeitssperre verlegen Kellerw nde aufstellen Decke auf Kellergeschoss verlegen Kellertreppe montieren Aufriss festlegen Erdgeschossw nde aufstellen Ger st aufbauen Decke auf Erdgeschoss verlegen 3 Woche Aufriss festlegen Obergeschossw nde aufstellen Ger st erh hen Decke auf OG verlegen Giebelw nde und Kniestock aufstellen Ger st erh hen Dach verlegen Dach eindecken Tab 4 6 Zeitbedarf f r den Rohbau Sollen 2 Mann unterst tzt vom LKW Fahrer in 7 Stunden einer 8 h Schicht die 100 Steine des Muster Doppelhauses aufstellen so bleiben hnen 4 2 Minuten pro Stein Diese Zeit verteilt sich auf 5 Arbeitsschritte wie in Tabelle 4 7 dargestellt Aufriss Vorarbeit Kranspiel Geschoss LKW Geschoss Verm rteln vor Feierabend Tab 4 7 Zeitbedarf f r das Versetzen eines St
22. Austausch planungsrelevanter Daten Geometrie Statik Kosten usw sind insbesondere die Repr sentation des Geb udes mit Virtual Reality VR die Simula tion des Geb udeverhaltens z B thermisches Verhalten und von Planungsalternativen bzw Umbauten Schritte zu einem generations und umweltgerechten Haus Das IAI kann hierbei seine Kompetenzen in der Produktdatenmodellierung im Rahmen von STEP Standard for the Exchange of Product Model Data die Erfahrungen mit Computer Aided Design CAD und VR Tools sowie Web basierten Infor mationssystemen nutzen und vertiefen Dieser Schwerpunkt verlangt eine aktive Mitarbeit in Standardisierungsgremien f r Produktdatenmodelle sowie Kooperationen mit Anbietern von Bausoftware 2 Konzeption und Realisierung einer Fabrik f r die automatisierte Vorfertigung von Wandelemen ten Ein neuer Automatisierungsansatz muss von einem automatisierungsgerechten Entwurf ausgehen der die Verwendung relativ hochintegrierter vorgefertigter Bauteile bzw gruppen z B Wand Decken Dachelemente vorsieht Diese Bauteile und gruppen sollten durch das Produktmodell vollst ndig be 90 schrieben sein und unter industriellen Bedingungen aus Halbzeugen vorgefertigt werden wobei f r die Vorfertigung Automatisierungsl sungen zu entwickeln sind Die hierf r n tigen Kompetenzen sind im IAI aufgrund von Projekten in den Bereichen Handhabungstechnik und Robotik vorhanden Hierbei ist eine Kooperation mit Herstellern
23. Bereich Bauausf hrung voranzutreiben Automatisierung Der Schwerpunkt der Automatisierung sollte bei den Produktionsprozessen in der Vorfertr gung liegen Bei der Automatisierung von Baustellent tigkeiten st auf eine starke Mensch Maschine Interaktion zu setzen Es sollte kein hoher Autonomiegrad der Baumaschinen Bauroboter angestrebt werden Schnittstellen Die Vorfertigung von Baukomponenten durch unterschiedliche Hersteller verlangt klar definierte Schnittstellen bei den Komponenten und ihren informationstechnischen Abbildern F r letztere ist ein Produkt modell ein geeignetes Instrument Das zugeh rige Produktdatenmodell ist parallel zu den Fertigungsprozessen zu entwickeln 3 3 Hausautomatisierung 3 3 1 Einleitung Aufgrund gestiegener Anspr che an Komfort und Sicherheit erh hter Anforderungen an die Energie und Ressourceneffizienz der rasanten Entwicklung im Bereich der Kommunikations und Informationstechnik sind H user und Wohnungen heutzutage mit einer Vielzahl einzelner technischer Ger te ausgestattet Schnittstellen zur Kommunikation untereinander existieren meist nur rudiment r oder als eigenst ndige L sung eines Herstellers Obwohl tendenziell immer mehr Haushalte mit umfassenden Netzwerken ausgestattet werden mit denen man alles programmieren kann von der Alarmanlage bis zur Heizungssteuerung oder Leuchtmitteln fehlt der Durchbruch als Massenanwendung f r Einfamilienh user Ganz anders sieht der Einsatz im pro
24. Leuchtenausl sse und zur Befestigung der Trennw nde bohren 6 ffnen der H hlr ume von der Deckenoberseite aus zur Montage der horizontalen Abwasserleitungen 7 ffnen der Hohlr ume von der Deckenunterseite f r Luftein und Luftaustritts ffnungen 8 ffnen der Hohlr ume von der Oberseite aus zur statischen Verankerung von Balkonplatten und Kniest cken Alle diese Arbeiten lassen sich in frischem Beton ausf hren Die Schnittgeschwindigkeiten sind im fr hen Aush rtestadium wesentlich h her als nach dem Abbinden des Betons Wenn der Beton z B mit einem Werkzeug das eine Mischung aus Staubsauger und Wasserstrahlschneider ist bearbeitet wird so muss nach Aush rtung der Matrix lediglich der Spannstahl getrennt werden Bei einem Durchmesser des Staubsaugerrohres von ca 4 cm sind die Fugen ausreichend breit um einen Bolzenschneider f r den Spannstahl einzusetzen Eine Handvoll Firmen bieten Spannbetonhohlplattendecken n Deutschland an Diese Unternehmen sollten n Zukunft mit Hilfe des Produktdatenmodells n die Lage versetzt werden die Arbeitsvorbereitung zu automatisieren Entwicklungspotenzial steckt au erdem in den DBearbeitungswerkzeugen weil Diamantkreiss gen nur geradlinige Schnitte zulassen 4 3 9 Vorfertigung Dach In Betracht kommen folgende Dachkonstruktionen l Holzdachstuhl 2 Mass vdach Dach aus Verbundwerkstoffplatten oder 4 Solardach Die Mehrzahl der D cher wird hierzulande
25. M nchen 3 November 2000 Wix J ed An Introduction to the International Alliance for Interoperability and the Industry Foundation Classes Industry Foundation Classes Release 2 0 IAI 15 03 1999 Liebich T ed IFC Object Model Architecture Guide Industry Foundation Classes Release 2 0 IAI 15 03 1999 DVB IHDN Digital WVideoBroadband In Home Digital Network http www etsi1 org IMS Projekt inHaus NRW intelligentes Haus Duisburg http www inhaus nrw de 2000 FHG IMS Systeme f r eine sprechende Waschmaschine vorgestellt auf der Reha 99 VDI Artikel 16 06 2000 http www ims fhg de INSTABUS EIB http www instabus de Fa INSORS Sprachsteuerung technischer Haushaltsger te f r Behinderte Easy by Voice http www insors de IrDa Infrarot Schnittstelle http www irda org Architektenordner der Firma IsoBouw D mmtechnik GmbH Etrastra e D 74232 Abstatt Jini Java Intelligent Network Infrastructure Fa SUN www sun com Jini Kahlen H Integrales Facility Management Management des ganzheitlichen Bauens 1 Auflage Werner Verlag GmbH amp Co KG D sseldorf 1999 ISBN 3 8041 4946 4 Fa Kasto http www kasto de Konnex Association http www konnexknx org 2000 Konnex Standard http www domologic de gt Technologie gt Powerline 2000 Kohler N Hg Stoffstr me und Kosten in den Bereichen Bauen und Wohnen Berlin Springer 1999 Kornadt O Geb ude
26. Mehrzonenmodell nach dem statischen Monatsbilanzverfahren HELENA kommerziell Station re Berechnung des thermischen Verhaltens von http www isover de Geb uden Berechnung passiv solarer Gewinne in Geb uden ber Fenster und Winterg rten SOMBRERO Forschung Schattenberechnung http nesal uni siegen de softlab COMIS Forschung Mehrzonen Geb udedurchstr mung http www epb lbl gov comis FLOVENT FLOTHERM Luftstr mungen W rmeaustausch Be und http www flomerics de Entl ftungssysteme Rauchausbreitung Tab 3 4 Beispiele von Simulations und Fachprogrammen MU199 Simulationsprogramme werden haupts chlich in Forschungsprojekten entwickelt Einige Programme stehen kostenlos oder als kommerzielles Produkt zur Verf gung Wichtige Bereiche sind die Lichtsimulation die Akkustiksimulation und das thermische Verhalten von Geb uden Die Lichtsimulation reicht von frei verf gbaren Raytracing Programmen z B POV Ray http www povray org bis zu Programmen wie RADIANCE INSPIRER und ADELINE zur Simulation von Tages und Kunstlicht inklusive Berechnungen von Helligkeiten und W rmeentwicklung Das Trane Acoustics Program bietet die M glichkeit Ger uschentwicklungen die zum Beispiel von Klima und L ftungsanlagen ausgehen zu simulieren und zu analysieren Ger uschquellen k nnen mit dem Programm lokalisiert und bereits in der Planungsphase eliminiert werden Zur Simulation des thermischen Verhaltens eines Geb udes gibt es
27. Morgen http www futurelife ch 2000 Gambao E Balaguer C Gebhart F Robot Assembly System for Computer Integrated Construction Automation in Construction 9 2000 5 6 S 479 487 Gebhardt A Rapid Prototyping Werkzeuge f r die schnelle Produktentwicklung Carl Hanser Verlag M nchen Wien ISBN 3 446 18240 3 1996 Gengenbach U Bollinger J Reger A Integrated automated system for concrete rehabilitation on large building sites Internationales Symposium Automatisierung und Roboter im Bauwesen Stuttgart 3 5 Juni 1991 gfu Gesellschaft f r Unterhaltungs und Kommunikationselektronik http www gfu de GPS GmbH Das System Biber http www system biber de index htm 2000 Grabowski H Anderl R Polly A Integriertes Produktmodell Beuth Verlag GmbH Berlin Wien Z rich 1 Auflage 1993 ISBN 3 410 12920 0 Gr bel P Nachhaltigkeit und Innovation am Bau ein Gegensatz Technologieb rse Bau 27 01 2000 N rnberg H fele K H POMOS POint based MOdelling System In Hoschek Dankwort Eds Reverse Engineering B G Teubner Verlag Stuttgart 1996 ISBN 3519 02633 3 Han C S Law K Kunz J Computer Models amp Methods for a Disabled Access Analys s Design Environment CIFE Technical Report 123 Stanford University July 2000 HANA Home Automation amp Networking Association http www homeautomation org Hanser C Vollautomatische Produktion von vorgefertigten Mauerwerkelementen
28. Objekten kann hier die Dateneingabe erheblich erleichtern und reduzieren Andere Bereiche wie Modellbau und Virtual Reality sind dagegen noch wenig am Produktdatenaustausch interessiert Das Produktdatenmanagement spielt im Bauwesen heute kaum eine Rolle Haupts chlich gr ere Ingenieurb ros setzen Dokumentenverwaltungs und zum Teil Workflow Managementsysteme ein Dabei werden lediglich Dateien verwaltet Zugriffsberechtigungen berpr ft und zeitliche Abl ufe gesteuert Eine Verkn pfung auf der Informationsebene findet kaum statt Die Verschmelzung von Produktdatenmanagement Workflow Management und Facility Management zum integralen Geb udemanagement ist noch nicht realisiert 3 2 Automatisierte Fertigung Bei der gegenw rtig zumeist anzutreffenden Bauweise bei Wohnbauten werden auf der Baustelle die Vorbereitung und Erschlie ung des Bauplatzes die Erdarbeiten der Rohbau und der Ausbau ausgef hrt wobei f r Roh und Ausbau die wesentlichen Kosten und Arbeitszeitaufwendungen entstehen s Abschnitt 4 3 1 Rationalisierungsans tze konzentrieren sich daher vor allem auf diese beiden Bereiche Hierbei lassen sich zwei grundlegende Ans tze unterscheiden 1 Verwendung von Fertigteilen und Reduzierung der Baustellent tigkeit auf Montagearbeiten und 2 Mechanisierung und Automatisierung der Baustellenfertigung Beide Ans tze sind eher komplement r als konkurrierend da zum einen selbst bei hohem Vorfertigungsgrad zumind
29. RFCOMM TCS BIN Telefon AT Commands UDP IP PPP OBEX und WAP s Bluetooth Spez 1 0 BLU99 51 Wir werden in Zukunft vermehrt ber mobile Multimediager te verf gen Daher ist der reibungslose Datenaus tausch und Zugang mit Hilfe von unterschiedlichen Protokollen n tig D h Bluetooth in Verbindung mit den Softwareschnittstellen UPnP gt Microsoft Intel und OSGi Java SUN OSG00 bzw HAVi HAV98 wer den wahrscheinlich zur Standardausf hrung k nftiger mobiler Ger te geh ren Die Protokolle UPnP und OSGi konkurrieren herbei nicht zu hundert Prozent sondern k nnten sich in durchaus sinnvoll erg nzen UPnP erlaubt z B Plug amp Play und die verteilte Ressourcennutzung in IP hnlichen Netzen durch Austausch von XML Pake ten XML00 w hrend OSGi HAVi Daten Treiber und Programme durch die Java basierte Transportschichten austauscht Drei Anwendungsarten sind ma geblich die Fernsteuerung der Austausch von Multimedia Daten Files und die Online Telekommunikation in Ton und Bild Folgendes Szenario ist heute schon demonstrierbar Der portable MP3 Player Bluetooth f hig erkennt in der Wohnung automatisch externe Abspielger te Man kann somit Play Extern w hlen und bekommt z B die Set Top Box oder den PC als Abspielger t w hlen Oder man m chte von einer DigiCam ber Bluetooth ein Bild extern anzeigen und bekommt den Fernseher den PC oder den Farbdrucker als Vorschlag Set Top Boxen die aus Internetzugang M
30. Sie eignen sich hervorragend f r universellen mobilen Zugang zum SmartHome Die Sprachsteuerungen NLR Natural Language Processing sind noch nicht so zuverl ssig und universell entwickelt dass man sie in viele Endger te implementieren konnte Kein Hersteller geht momentan zum Beispiel so weit dass er auf Display und Tastatur verzichtet und sich nur auf eine Sprachsteuerung verl sst In angepassten L sungen erf llen sie aber bereits jetzt sinnvolle Aufgaben IINSOOb F r eine volle Unterst tzung sprachbezogener Kommunikation zwischen Ger t und Mensch fehlt die Softwarearchitektur in den Betriebssystemen oder wird erschwert durch eher grafisch orientierte Schnittstellen und Protokolle f r HMIs Human Man Interface eines SmartHome FUTO00 WCEO00 WAP0O0 HAV98 Gesture Recognition GR Systeme sind im Ansatz erforscht prototypisch erprobt COG98 aber nicht in der Praxis akzeptiert und eingef hrt Die n chste Softwareebene nach der einheitlichen Abbildung und dem multimodalen Zugang sind Assistenz programme visualisiert als Avatare Implementierungen in erste SmartHomes wird es erst in Zukunft geben 48 3 3 4 3 Systemanpassungen an Benutzter USERADAPTION Ein Benutzer hat auf mehrere Arten also multimodal Zugriff auf sein SmartHome Obwohl das SmartHone aus einem gekoppelten System mit meist mehreren unterschiedlichen Netzen besteht sollten beim Zugriff des Be nutzers technische Aspekte der Zugriffsart keine Rolle spielen In
31. Zur Vermeidung von W rmebr cken in den Decken werden Balkone immer fter als vorgesetzte Stahlkonstruktion realisiert Im Bereich der Stahlverarbeitung existieren Automatisierungsans tze die im Wohnungsbau jedoch keine Rolle spielen 1 Automatische Stangenlager mit CNC gesteuerten S gezentren sind lange bekannt KAS00 2 Schwei roboter produzieren ansehnlichere Schwei n hte als mancher Schlosser im Akkord 3 In der Industrie werden sehr effektive Beschichtungsverfahren f r Teile aus Stahlrohr eingesetzt M glichkeiten zur Senkung der Lohnkosten in den Bauschlossereien bestehen an mehreren Stellen 1 Mit dem gezielten Einkauf abgel ngter und wo erforderlich auf Gehrung ges gter Stangen materialien wird Zeit gespart 2 Die Bereitstellung von Vorrichtungen z B f r die Fertigung von Gel ndern aus vielen Einzelst ben bringt eine Zeitersparnis Dazu lassen sich passende Nuten in einen unbrennbaren Porenbetonstein fr sen in welche die St be zum Heften mit einem Schwei punkt eingelegt werden 3 Durch eine Sammlung industriell gefertigter Komponenten wie beispielsweise schwei baren Rohrverschlusskappen oder Befestigungsteilen f r Treppenstufen entf llt aufw ndige Handarbeit 4 Der Lackauftrag mit einer Spritzpistole ist dem Lackieren mit der Rolle oder dem Pinsel weit berlegen Fertig lackierte Stahlteile m ssen allerdings mit erh htem Aufwand transportiert und auf der Baustelle gegen Veisschmutzung gesch tz
32. aus und in die Produktdaten Datenbank schreiben und die Schnittstelle zu g ngiger CAD VR AVA und anderer Bausoftware bilden Durchg ngige konsistente und vollst ndige Produktdaten bilden eine ausgezeichnete Basis f r die Fertigung des Produkts In der strukturierten und witterungsunabh ngigen Umgebung einer Fabrik k nnen Maschinen Teile eines Hauses vorkonfektionieren Da das von Architekten individuell geplante FZK Haus immer ein Einzelst ck ist werden an die Fabrik andere und teilweise h rtere Bedingungen gestellt als z B bei der Massenproduktion von PKWs Manuelle R stzeiten und nennenswerter Aufwand in der Arbeitsvorbereitung zur Erstellung der CNC Programme zur Steuerung der Maschinen sind unzul ssig weil dann ein wirtschaftlicher Betrieb nicht erreichbar ist Maurer d rfen nicht Eins zu Eins durch Techniker ersetzt werden Die konsequente Nutzung der Produktdaten und ein rechnerinternes Modell der Fabrik erm glicht die automatische Erstellung der Steuerdaten und programme Um Individualit t zu sichern ohne die Komplexit t der Fabrik ns Unendliche zu steigern werden zwei Wege beschritten 1 Mit Blick auf das Pareto Prinzip wonach 20 der Aufgaben 80 der Kosten verursachen werden seltene W nsche z B ein gemauerter Gew lbekeller weiterhin in traditioneller Handarbeit gefertigt Die Datenverarbeitung erkennt die exotischen Auftr ge und erstellt entsprechende Materiallisten Zeichnungen und Arbeitspapiere 59
33. bieten die M glichkeit Informationen in einem Internetbrowser darzustellen zu modifizieren und zu erzeugen Zugriffsberechtigungen verhindern den Missbrauch der Daten MU299 CAFM Systeme bieten bei richtigem Einsatz gro e Rationalisierungs und Einsparpotentiale Die Nutzung von Facilty Management ber den gesamten Lebenszyklus ist erst in der Anfangsphase Dieses Integrale Facility Management umfasst das Managen des Zusammenwirkens aller beteiligten Partner ber den gesamten Lebenszyklus der Zustands nderungen in allen Lebensphasen und der erforderlichen Informations verarbeitungssysteme KAH99 Das bedeutet Integrales Facility Management bernimmt die Aufgaben des klassischen Facility Managements Nutzungsphase des Produktdatenmanagements und des Workflow Managements 3 1 3 Fazit Im Bauwesen stehen f r fast alle Bereiche eine Vielzahl von Softwarel sungen zur Verf gung MU199 MU299 MUOOO Viele dieser Softwarel sungen werden isoliert betrachtet und sequenziell eingesetzt Laut Prof Junge Universit t M nchen wird im Laufe der Planung bis zur Ausf hrung und Abrechnung heute jedes tragende Bauteil mindestens sechs Mal neu in eine Datenverarbeitung eingegeben IFC00 Neben einem hohen Zeitaufwand ist mit dieser Arbeitsweise auch ein enormes Fehlerrisiko verbunden 28 Werden Daten ausgetauscht kommen direkte Schnittstellen oder Quasistandards wie DXF oder DWG zum Einsatz Direkte Schnittstellen liefern in der Rege
34. der Fl chennutzung Dar ber hinaus werden die Stoffstr me und Problemstoffe thematisiert Zu den wirtschaftlichen Aspekten geh rt die Minderung der individuellen Kosten die bei der Versorgung mit Wohnraum und die im Zusammenhang mit Wohnen nachge fragten Dienste und Infrastrukturleistungen entstehen Aus gesamtwirtschaftlicher Sicht geht es insbesondere um die optimale Gestaltung und Nutzung des Bestands an Wohnraum und die Optimierung der Energieversorgung und des verbrauchs Als soziale Aspekte werden die an den individuellen Bed rfnissen ausgerichtete Wohnung die soziale Infrastruktur im Wohnumfeld die Bedeutung des Wohneigentums f r gr ere individuelle Gestal tungsfreiheit und wirtschaftliche Absicherung sowie die Schaffung und Sicherung von Arbeitspl tzen in der Bau und Wohnungswirtschaft angesprochen Als Ergebnis der Diskussion formuliert die Enqu amp te Kommission drei Strategien die St rkung st dtischer Strukturen gegen Zersiedlung und Suburbanisierung die Konzentration auf den Wohnungsbestand und dasressourcensparende Bauen und Wohnen sowie eine Reihe konkreter Ziele und Instrumente Es ist davon auszugehen dass diese Strategien Ziele und Instrumente den Handlungsrahmen m Bereich Bauen und Wohnen zuk nftig wesentlich mitbestimmen wer den Auf die einzelnen Aspekte wird im Folgenden ausf hrlicher eingegangen 2 3 kologische Rahmenbedingungen Das Bauen hierbei meint Bauen alle Aktivit ten i
35. der schnelle und dauerhafte Zugang ins Internet Flatrate und damit auch der Zugang zum Unternehmen Dies geschieht ber Zugangstechnologien Access Technologie Es eig nen sind hierbei mehrere Wege die zu der ben tigten technischen Qualit t f hren die ADSL Techniken der deutschen Telekom TELO00 die Powerline Techniken SPL00 POLO0 der EVU Energieversorgungsunter nehmen ENBOO RWEOO die Satelliten und die Koax Kabel Zug nge und die Wireless LAN Anbindungen Die Firmen dieser Felder konkurrieren untereinander sehr stark Es ist aber nicht entscheidend welche der Tech niken zum Schluss dominiert sondern dass man in Zukunft mit hohen Bandbreiten des Internetzugangs rechnen kann Damit kommen auch automatisch bessere Infrastrukturen in das SmartHome und Techniken wie Bildtele fon virtuelle Konferenzen werden auf einer breiten Basis m glich 3 3 2 6 Medizinische und Pflegeversorgung HOMECARE Um eine m glichst lange Lebenszeit der Bewohner in den eigenen vier W nden und damit eine h here Lebens qualit t zu erreichen ist es sinnvoll eine umfassende medizinische Versorgung zu Hause zu erm glichen Diese k nnte sich wenn man die Altersstrukturen und die S tze in Alten und Pflegeheimen betrachtet zu einem be achtlichen Markt ausweiten Mit den Komponenten des SmartHome kann man wenn einige spezielle Zusatzger te entwickelt und integriert werden einen kompletten HomeCare Service unterst tzen INS00b HAU00 Der Hausha
36. die EVU nicht mit den Ger testeuerungs anbietern EIB LON oder EHS abgestimmt d h im Moment kann man mit Powerline entweder das Haus LAN oder eine Hausbussystem realisieren C Band mil a RETTEN 125 140 148 5 1325 fikHz Abb 3 33 Powerline CENELEC Bei den Wireless Vernetzungen wurde f r Ger testeuerung und andere kleinere Anwendungen das 433 Mhz Band und das 868 Mhz Band mit erheblich geringerem St rrisiko freigegeben Die billigen 433 Mhz Fern steuerungen und Wetterstationen besitzen keinen quittierten Nachrichtentransfer d h sie sind nur f r Anwen dungen mit tolerabler Fehlbedienung akzeptabel Nach Sch tzungen von Siemens sind im Jahre 2005 50 Prozent aller SmartHome Ger te mobil MES00 Der Standard zum Austausch von Daten statt ber Kabel mit Funk wird h chstwahrscheinlich Bluetooth 2 4Ghz lauten da Firmen aller Kategorien diesen Standard akzeptiert haben und an Produkten arbeiten Leider gibt es 53 einige L nder in denen die Blutooth Frequenzen teilweise oder ganz belegt sind In Frankreich sind zum Ber spiel wegen milit rischer Nutzung nur 24 der 79 m glichen Bluetooth Kan le zugelassen Au erdem st ren sich Bluetooth und Wireless LAN IEEE 802 11 HRF00 IEEE 802 11b 2 4 GHz da sie dieselben Frequenzen teilen Es gibt jedoch f r Zugangstechniken zum Internet die IEE 802 1la mit 54 Mbps in h heren Frequenzbereichen Ein Forum versucht hier die Inkompatibilit ten zu vermeiden WL
37. entsteht das gezielt auf die pers nliche Istsituation des Bauherrn eingeht m gliche Ver nderungen der Lebensbedingungen ber cksichtigt die Bedingungen des Bauplatzes w rdigt und ein individuelles Design mit eigenem Gesicht zeigt In diesem Punkt m ssen die Architektenkammern Aufkl rungsarbeit leisten Zugleich m ssen die Architekten und die Baubranche ihren Arbeitsstil umkrempeln um die Punkte 1 und 2 und ihr Image zu verbessern An dieser Stelle setzt der FZK Haus Ansatz an Das FZK Haus wird das individuelle Architektenhaus ohne ma liche Beschr nkungen oder Einschr nkungen in der Materialauswahl erlebbar und kalkulierbar machen Das FZK Haus wird qualitativ hochwertig und kosteng nstig gebaut Im Architekturb ro der nicht mehr fernen Zukunft wird der Architekt gemeinsam mit dem Bauherrn sehr ausgiebig unterschiedliche Hausvarianten vergleichen die er gem eines detaillierten Pflichtenheftes entworfen hat Das geschieht lebensecht in einer gro formatigen virtuellen Welt die ein Videobeamer an die Wand des Architektenb ros projiziert Sind die Entscheidungen f r den Grundriss gefallen wird das Haus digital bemustert d h ausgebaut Architekt und oder Bauherr w hlen aus Musterkatalogen die von diversen Anbietern m Internet verf gbar gemacht werden Fenster T ren Fliesen Fu bodenbel ge Sanit robjekte etc aus und stellen alles im virtuellen Hausmodell dar Alle Details bis hin zu den Steckdosen werde
38. in der Regel direkt mit dem CAAD System SOFISTiK bietet das Programm sowohl als Stand Alone Version als auch als AutoCAD Anwendung an Produktdaten kann keines der Systeme direkt verarbeiten Im CAAD bereits vorhandene Informationen wie der Wand und Deckenaufbau Balken und St tzenelemente und Materialeigenschaften k nnen nicht genutzt werden und m ssen erneut eingegeben werden 3 1 2 5 Technische Geb udeausr stung TGA Die Technische Geb udeausr stung oder Haustechnik ist ein Sammelbegriff f r alle Ma nahmen die der Ver und Entsorgung eines Geb udes dienen Beispiele hierf r sind Trinkwasserversorgung Energieversorgung Warmwasserbereitung Fernmeldeanlagen Geb udeentw sserung und Abfallbeseitigung Die Haustechnik mit Leitungsnetzen Ger ten und Einrichtungsgegenst nden beansprucht in einem Mehrfamilienhaus bis zu 20 in einem Einfamilienhaus bis zu 30 und in einem B rogeb ude bis zu 50 der gesamten Geb udekosten Durch die hohe Lebensdauer eines Geb udes darf die Haustechnik nicht nur den Bedarf zum Zeitpunkt der Planung decken sondern muss zuk nftige Erg nzungen und Erweiterungen ohne kostspielige Eingriffe erm glichen Zus tzlich sind bei der Planung alle Sicherheitsstandards einzuhalten und Wartungsaspekte zu ber cksichtigen VOL99 Zur Planung und Realisierung der Haustechnik stehen eine Reihe von Softwarewerkzeugen zur Verf gung Die Anwendungsgebiete sind in Heizung L ftung Sanit r und Elektro
39. ist es durchaus wahrscheinlich dass die dynamische Entwicklung von Techniken zur mobilen Funkdaten bertragungen BLU99 DECOO die Installationsbusse aus dem Massenmarkt verdr ngt Auch nicht abzusehen ist ob der Allesk nner PC im ENTERTAINMENT Bereich eine zentrale Rolle im SmartHome bernehmen wird oder ob die Set Top Boxen diesen Part bernehmen Im Anwendungsbereich CONTROL den Hausger testeuerungen gibt es gro e regionale Unterschiede So gibt es anders als in den USA durch X10 X1080 bislang in Europa keinen billigen Plug amp Play Einstieg f r Hausger tevernetzungen und damit in ein SmartHome Die professionellen Geb udemanager verwenden in den USA LONWORKS LONO00 und in Deutschland ist EIB am weitesten verbreitet Durch den europ ischen Konnex Standard der EIB Batibus und EHS verbindet wird versucht eine Zukunftsgarantie f r die drei Teile zu erreichen Das einzige f r SmartHome Ger tevernetzung sinnvolle System EHS Plug amp Play LowCost stammt aus langj hriger Forschung und es existieren bislang nur wenige Komponenten Hier droht durch den fehlenden Bereich CONTROL in Europa dass in den USA weitergehende SmartHome Installationen viel fr her den Massenmarkt erreichen werden Der Bereich ENTERTAINMENT ist global und bewegt sich auf Standards zu Zusammen mit den Techniken aus dem Bereich WORKPLACE kommen schnelle Datennetze ins Haus Die vielen dynamischen und konkurrierenden Technologien und Firmen der Zugangs
40. mit einem Dachstuhl vom Zimmermann realisiert Vollautomatische Abbundanlagen fertigen Pfetten Sparren etc Schalungen Verkleidungen Unterspannbahnen Isolation Dachlatten etc werden handwerklich ausgef hrt hnlich wie bei der Fertigung von Holzdecken k nnte auch mit Holzd chern verfahren werden Eine Alternative ist die Dachvorfertigung in einem Fertighausbetrieb Schall und klimatechnisch sind Massivd cher aus Porenbeton Beton oder Ziegeln sehr g nstig Das FZK Haus sollte standardm ig mit einer innovativen Dachvariante ausgestattet sein UNIOO ISO00 Der W rmeschutz erfordert D cher von erheblicher Dicke Durch den fl chigen Verbund von Abdeckplatten mit dem dazwischenliegenden D mmmaterial lassen s ch sehr tragf hige Systeme entwickeln die einen Dachaufbau ohne Holzsparren zulassen Die Platten k nnen leicht mit Blech als Dacheindeckung belegt werden aber auch Latten zum Einh ngen von Dachziegeln k nnen in der Vorfertigung aufgenagelt werden Eine dritte Variante bei nicht zu steilen D chern ist die Begr nung des Daches mit einer intensiven Dachbepflanzung Auch daf r lassen sich alle Vorbereitungen in der Vorfertigung treffen Dachfl chenfenster versehen mit einem zur Verbundplatte passenden Einh ngerahmen sind problemlos einzubauen Der sogenannte Wechsel in der Dachkonstruktion wird im Rahmen des Fensters realisiert 74 Ein abgestimmtes Sortiment aus Gauben kann aus den Verbundplatten in mittleren St ckz
41. r das Versetzen emes Sem ae E REE 80 Zeitbedart und Reihenfolse des Innenausbalsu aaaaesaeu zen ea 82 Kostenvergleich zwischen konventionellem Haus und FZK Haus ssessenssenssneennnneneenennnnnen 82 Finanz erunsskosten 1m Vergleich nee ra 82 Meilensteine naoa E seiner 87 vi Abk rzungen 3DS ACIS ADSL ADT AP API ARUBA AVA BAMTEC BCCM BKI B REP BRONCO BTI CAAD CAD CADOOM CAFM CAM CEMA CIC CIM CNC CSG CSMA CA DCS DECT DIN DMAP DVB DWG DXF E amp D EDV EHS EIB EMV ENGDAT ENX ETSFBRAN EVU F amp E FEM FM FZK GAEB GEFMA HA Vi HMI HOAI HPE HTML HVAC IAI IAI IAO IEC IEEE 3D Studio VIZ oder Max Dateiformat 3D Geometric Modeler von Spartial Corporation Asymmetric Digital Subscriber Line Architectural Desktop CAAD System Application Protocol Application Programming Interface Automatic Reconstruction of Sub Urban Building from Aerial Images Ausschreibung Vergabe Abrechnung Bewehrungs Abbund Maschinen Technologie Building Construction Core Model Baukosteninformationszentrum Boundary representation Bricklaying Robot for use ON the COnstruction Bereich Technische Infrastruktur Forschungszentrum Karlsruhe Computer Aided Architectural Design Computer Aided Design Computer Aides Dynamic Object Oriented Modeler Computer Aided Facility Management Computer Aided Manufacturing Consumer Electronics Manufacturers Association Computer Integrated Construction
42. t Stuttgart Institut f r Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen 1998 Weller K Industrielles Bauen Band 1 Grundlagen und Entwicklung des industriellen energie und rohstoffsparenden Bauens Stuttgart W Kohlhammer 1985 Weller K Industrielles Bauen Band 2 Industrielle Fertigung und Anwendung von Montagebauweisen aus Stahlbeton Stahl Holz und Entwicklung zum umweltbewussten Bauen Stuttgart W Kohlhammer 1989 Wengerter H Rationalisierungsm glichkeiten m Mauerwerksbau durch eine robotergest tzte Wandvorfertigungsanlage Dissertation TU Darmstadt Fachbereich Bauingenieurwesen 1999 WLI Forum Wireless LAN Interoperability Forum http www wlif org X10 Bus 50Hz oder 60Hz Powerline USA http www smarthomeusa com 1980 XML Extended Markup Language www xml org 98
43. t Kosten berwachung Traumhaus Kosten Bauweise Hausautomatisierung Entschlu Statik Arbeitsanweisungen Machbarkeit Design S mulationen Fertigung Nutzung Umbau Entwurf Konstruktion Fertigungsplan Montage Betrieb R ckbau Skizzen Kataloge HLKS Bauen Einzug Vorschriften Photos Normen Licht Vorfertigung Vermietung Kostenvorgabe Vorschriften Vorschriften Fertigung Montage Kosten Vorwissen Kostenvorgabe Termin Verwaltung Abb 3 1 Erzeugung und Nutzung von Produktinformationen in verschiedenen Produktphasen Modelle werden entworfen um komplexe Sachverhalte zu verstehen und weiterzugeben Modelle k nnen aus vielen verschiedenen Sichtweisen entstehen Aspect Models Im technischen Umfeld des Bauwesens sind zwei 14 Sichtweisen interessant der Prozess und das Objekt Dementsprechend wird zwischen dem Prozessmodell Pro cess Model und dem Objektmodell Object Model unterschieden IFC99a Aus den einzelnen Lebensphasen des Geb udes siehe Abb 3 1 l sst sich ein Prozessmodell ableiten Dieses Modell versucht alle Aktivit ten und ihre Relationen zueinander zu erfassen Wie jedes Modell ist das Prozess modell nur unvollst ndig und gibt die Realit t nur bis zu einem bestimmten Grad wieder Das Prozessmodell bildet die Grundlage f r das Objektmodell auch Geb udemodell Dabei werden die rele vanten Produktdaten im Prozessmodell identifiziert und die Strukturen des Objektmodells entworfen Nach der Verfeinerung der Struktur und
44. tigen Informationen beinhalten k nnen in keinem kommerziellen System eingelesen werden Im ersten Entwicklungsschritt sollen die Produktdaten eingelesen und die eindeutig abbildbaren Elemente bernommen werden Dabei werden nicht nur geometrische Daten umgesetzt sondern auch die Attribute so weit wie m glich interpretiert Eine T r zum Beispiel enth lt neben der Geometrie und dem Material auch Funktionen ffnen Schlie en und Constraints Anschlagseite ffnungswinkel ffnungsrichtung Im Virtual Reality System kann mit diesen Informationen ein sogenannter DCS Dynamic Coordinate System Knoten an der richtigen Position und mit den richtigen Parametern erzeugt werden Somit wird das T rblatt beweglich Um die T r bei Ann herung des Betrachters zu ffnen k nnen automatisch N herungssensoren Proximity Sensors erzeugt werden Ein weiteres Beispiel ist die Struktur des Geb udes Das IFC Modell gliedert das Geb ude in Sektionen Geschosse und R ume Diese Struktur ist auch im Virtual Reality System sinnvoll und realisierbar Zur Erzeugung der hierarchischen Baumstruktur k nnen Gruppen oder Layer Knoten benutzt werden Strukturelemente wie zum Beispiel Geschosse und R ume werden durch die Vergabe von Namen in der Regel die IFC Schl sselw rter identifizierbar Das erste Entwicklungsziel ist der Import von Produktdaten in das Virtual Reality System REALAX Die Informationsverluste beim Import werden durch die Abbildung der Geb
45. unterteilt Die meisten Programme arbeiten im 2D und im 3D pit cup der pit cup GmbH SymCAD der C A T S GmbH und RoCAD von der Mensch und Maschine AG sind AutoCAD auch AutoCAD Architectural Desktop Anwendungen und decken 21 alle Bereiche ab SOFiITEC der SOFIiSTIK GmbH ist ebenfalls eine AutoCAD Anwendung bietet aber im Bereich Sanit r keine Funktionalit t ALLKLIMA von der Nemetschek AG CADdy Haustechnik von der ZIEGLER Informatics GmbH und TRICAD GT der Triplan AG setzten auf den entsprechenden CAAD Systemen auf MU299 Bei der Haustechnikplanung wird die Geometrie aus dem entsprechenden CAAD System genutzt oder ber die CAAD Grundfunktionen importiert Zur berpr fung der Planung bieten einige Systeme direkte Schnittstellen zu Berechnungsprogrammen Pit cup und CADdyHaustechnik bieten zum Beispiel eine direkte Anbindung an das Berechnungsprogramm SOLAR ALLKLIMA hat Schall und K hllastberechnungen bereits integriert Das Ergebnis der Planung sind Funktions und Strangschemata St cklisten und Ausf hrungspl ne siehe Abb 3 5 Diese Ergebnisse k nnen zur Ausschreibung Vergabe und Abrechnung AVA weiterverwendet werden Einige Systeme wie ALLKLIMA und pit cup k nnen ihre Ergebnisse als Grundlage f r das Facility Management weitergeben iu SOSE repay E r a a Hima L urra j E el EIT i E EELEE 3 KETA CE REF Krruiremi menn eE F nn lri El epa Abb 3 5 Ergebnisse einer TGA Planun
46. von Baumaterialien Fertigteilen sowie Baumaschinen und Bautechnik notwendig 3 Komponenten f r Planungs und Entwurfswerkzeuge Entwurfswerkzeuge sollen dahingehend erweitert werden dass sie dem Planer Architekten die Konse quenzen seines Entwurfs f r Fertigungsaufwand einschlie lich Kosten Umweltvertr glichkeit und Umbaubarkeit verdeutlichen bzw hn bei der Optimierung hinsichtlich dieser Kriterien unterst tzen Hief r sind Erfahrungen aus Projekten zu CAD und VR Systemen vorhanden Die Zusammenarbeit mit den Anbietern von Systemen f r das Computer Aided Architectural Design CAAD und CAD sollte angestrebt werden 4 Konzepte f r das Computer Integrated Manufacturing im Bauwesen Die Schnittstelle zwischen Planungs und Fertigungsphase ist informationstechnisch besser zu unter st tzen Hierbei sind Entwicklungen notwendig die auf ein weitgehend automatisches Generieren der Informationen f r die Produktionsplanung die Steuerung der Fertigungsanlagen und die gesamte Lo gistik von der Vorfertigung bis zur Baustelle aus dem Produktmodell abzielen CAD CAM Computer Aided Manufacturing Computer Integrated Manufacturing CIM Hier kann auf Erfahrungen im Bereich CAM und Workflow Management zur ckgegriffen werden 5 Integration der Hausautomatisierung in das Produktdatenmodell Die Einbindung in das Produktdatenmodell hat das Ziel bereits in der Planungsphase ein weitgehend vollst ndiges Modell des Geb udeverhaltens zu erhal
47. von morgen Forschungsbericht D sseldorf Beton Verlag 1997 Kotulla B Urlau Clever B P Kotulla P Industrielles Bauen Bd 1 Grundlagen D sseldorf Werner 1984 Kotulla B Urlau Clever B P Industrielles Bauen Bd 2 Fertigteile Ehningen bei Boeblingen Expert Verlag 1987 Kowalczyk W Ein interaktiver Modellierer f r evolution re Produktmodelle Dissertation Technische Universit t M nchen Fakult t f r Bauingenieur und Vermessungswesen Institut f r Statik Baumechanik und Bauinformatik Fachbereich Bauinformatik 1997 Kuntze H B Hirsch U Jacubasch A Eberle F G ller B On the Dynamic Control of a Hydraulic Large Range Robot for Construction Applications Automation in Construction 4 1995 1 S 61 73 LBS Bauen mit Zukunft Kosteng nstig und kologisch ins eigene Heim LBS Ratgeber Bd 2 2000 LBS Verm gensbildung im Lebenszyklus Studien zur Wohnungs und Verm genspolitik 1999 LCN Bus ISSENDORFF GmbH http www len de Leyh W Experiences with the Construction of a Building Assembly Robot Automation in Construction 4 1995 1 S 45 60 Loderhose B Markt berblick Erst am Anfang der Entwicklung Geb ude Management 11 2000 November 2000 ISSN 1430 2748 95 LON00 LUH99 MAA98 MAY98 MES00 MHP99 MOS98 MP300 MP499 MU199 MU299 M H99 IMUO00 INN00a INNO0b INN98 OPNO00 OSG00 POL00 PRI97 PRO9Y3
48. weiterer psychologisches Aspekt ist besonders in den USA dass keine unbefugte Organisation die geringste M glichkeit hat ber das Internet in die eigenen vier W nde einzudringen In Deutschland dagegen gibt es Ge setzte um den Zugang von staatlichen Stellen zu Kommunikationsmittel zu erm glichen So wurde zum Beispiel in ISDN Anlagen per Spezifikation Hintert ren eingebaut die ein Abh ren erm glichen Eine der Grundvorrausetzungen um ein SmartHome zu akzeptieren ist die Hot Plug amp Play F higkeit bei der Ger tevernetzung was zu dem Begriff Home Plug amp Play f hrte Selbstverst ndlich schlie t das nicht aus dass Service Provider beschr nkten Zugang erhalten zum Beispiel auf Gateways oder auf d e Heizungsparameter und damit verschiedene Dienstleistungen anbieten Die Erwartungen verschiedener Branchen auf einen zuk nftigen Service Markt dass n mlich f r jede Anpassung die komplette Wartung und die Inbetriebnahme von Ger ten jedes Mal von einen oder mehreren Service Providern realisiert wird ist sehr aufwendig zu teuer und psycholo gisch ung nstig Der gr te Synergieeffekt eines SmartHome sind neue Funktionalit ten die durch Kombination von fast allen Sensoren und Bedienstationen mit allen Aktoren und Ausgabeeinheiten erreicht werden K nnen die Bewohner dieses selbst zu Stande bringen werden die Funktionen des SmartHome als eigene Leistung und daher sicher am besten akzeptiert Davon sind die momentan k uflichen Sy
49. zu garantieren Zus tzlich kom men noch Anpassungen an die Ver nderungen der Bewohner Kinder Alter Krankheit hinzu Es wird ersicht lich dass nicht nur der Umgang mit einem SmartHome denkbar einfach sein sollte sondern auch die kleinen Anpassungen und Erweiterungen von den Bewohnern selbst vorgenommen werden m ssen Einen einheitlichen vom Benutzer anpassbaren Zugang zu einem SmartHome gibt es derzeit noch nicht allenfalls Teile davon 3 3 7 Tabellarischer Vergleich Die nachfolgenden Tabellen vergleichen Teil Systeme im Bezug auf die Thematik der Rubriken in den ge schweiften Klammern Tabelle 3 5 zeigt einen Vergleich der Ger tebussysteme LONWORKS LONO0O der Fa Echelon die inter national eine weite Verbreitung besitzt EIB EIBO0 der ma geblich von Siemens bestimmt wird und einen Standard in Deutschland und Europa darstellt und EHS eine aus dem ESPRIT Forschungsprogramm der EU hervorgegangene L sung Zu beachten ist dass EIB und EHS zum neuen Konnex Standard geh ren d h es gibt einheitliche Testprogramme Protokoll und Datenaustauschm glichkeiten aber sie k nnen mit Powerline Daten bertragung nicht am selben Versorgungsstrang betrieben werden Tabelle 3 6 zeigt einen Vergleich der SmartHome Protokolle UPnP UPNOO dominiert von Microsoft und Intel OSGi HAVi OSGOO darin verbirgt sich die Fa SUN mit ihrer Programmiersprache Java und viele Her steller von Unterhaltungsger ten und BACnet BAC00 das sich
50. zwei Kameraansichten mit mittlerem Augabstand und einem Schielwinkel erreicht Die Ansichten werden mit Shutter Brillen oder mit Polarisationsfiltern dem jeweils richtigen Auge zugef hrt Je nach Betrachter und Betrachterstandort entsteht ein mehr oder weniger guter 3D Eindruck Ein weiterer Aspekt f r das Eintauchen in die Szene ist das Gr enverh ltnis Das Objekt sollte m glichst im Originalma stab erscheinen Head Mounted Displays Gro projektionsw nde und Rundumprojektionen erm glichen das Eintauchen in die Szene Virtual Reality Systeme bestehen in der Regel aus zwei Teilen einem Szenen Editor und einer Realtime Umgebung Der Szenen Editor importiert die Geometrie aus CAD oder Modellierungssystemen positioniert die Objekte und erg nzt die Szenen mit Texturen Level of Detail Lichtquellen usw Die Realtime Umgebung optimiert die Szene um ein m glichst schnelles Rendern zu erm glichen Eine Anwenderschnittstelle API gibt Entwicklern die M glichkeit eigene Anwendungen zu integrieren Ein und Ausgabeger te wie Spacemouse Head Mounted Displays usw werden von den meisten Systemen standardm ig unterst tzt Die REALAX AG bietet mit dem VR Studio einen Szenen Editor und eine Realtime Umgebung an die auf Silicon Graphics Workstations und auf PC unter WindowsNT lauff hig sind RealiMation VSG besteht aus folgenden Komponenten RealiMation STE RealiMation SDK RealiStorm und RealiNet STE ist der Szenen Editor SDK ist die So
51. 13 m nur 10 m so l sst sich die Decke f r eine Grundfl che von 115 m 10 m x 11 5 m auf einem LKW transportieren Eine solche Deckenplatte wiegt nur 3 1 Tonnen Beide Grundrisse kommen ohne tragende Innenw nde aus was Platz spart und letztlich eine gr ere Wohnfl che ergibt Die Deckenlasten werden von zwei W nden abgetragen Die anderen Au enw nde haben statisch eine aussteifende Funktion die jedoch von einem kleinen Teil der Wand oder alternativ von einem Treppenhaus erbracht werden kann Dadurch ergeben sich an diesen W nden viele M glichkeiten der Umgestaltung bei Umbauten Falls z B n einer Reihenhaussiedlung die Treppenh user die Aussteifung bernehmen k nnen die H user leicht ein individuelles Gesicht auf Basis einer einheitlichen Statik bekommen weil die Vorder und R ckseiten der H user frei von statischen Zw ngen gestaltet werden k nnen Diese M glichkeit wird durch die freie Innenraumgestaltung mit unterst tzt Bei der Konfektionierung der fast endlos gefertigten Spannbetonhohlplatten sind die folgenden Arbeitsschritte auszuf hren und Deckenobjekte zu realisieren 1 Abl ngen der Platte evtl mit Kurvenschnitt z B bei einer Decken ffnung f r eine Wendeltreppe 2 L ngsschnitt evtl Kurvenschnitt bei gew lbter Fassade um Plattenbreite anzupassen 3 Aussparung f r Schornstein anbringen 4 Aussparung im Auflagerbereich anbringen als Durchlass von Ver und Entsorgunsgsleitungen gt L cher f r
52. 133 70 DM 932 976 00 DM 3 722 462 69 DM 834 240 00 DM 646 005 12 DM 1 080 288 00 DM 838 988 93 DM Tab 4 10 Finanzierungskosten m Vergleich 82 4 4 Hausautomatisierung 4 4 1 Realisierung eines SmartHome Um zu einem SmartHome zu gelangen vernetzt man Ger te m Haus Unterschiedliche Anforderungen an Bandbreite f hren zu verschiedenen Netzwerken im Haus Diese werden ber Gateways gekoppelt Durch Zugangstechnologien erreicht man die Anbindung dieser Netze an das Internet und Unterhaltungsmedien Auch mobile Ger te der Bewohner erhalten Zugriff In den Gateways muss eine gegenseitige Protokollabbildung der angeschlossenen Netzwerke erfolgen Das SmartHome bildet dann einen Pool von Ger ten Diensten und Ressourcen Die Interaktion der Bewohner erfolgt nicht mehr mit den Ger ten direkt sondern ber eine Schnittstelle mit einer Netzwerkverbindung zum SmartHome Auch die Telekommunikation der Bewohner untereinander l sst sich in ein SmartHome integrieren Um den verschiedenen Anforderungen der Bedienung und Vorlieben der Bewohner braucht man die M glichkeit verschiedene multimodale Schnittstellen benutzen zu k nnen Die au erordentliche Vielfalt von Problemen mit Netzwerken Protokollen und Ger ten haben in der Vergangenheit u a zu folgenden verschiedenen Forschungsvorhaben gef hrt Vorbereitende Forschungen des ESPRIT Programms haben in dem Bereich Ger testeuerungen zum EHS Standard gef hrt TID00 DIC96 CAB
53. 97 Im Bereich HVAC gibt es Vorlaufforschung zur Ressourcenschonung VIM98 Es existiert eine Vielzahl zu Demonstrationszwecken ausgebaute H user in denen die verschiedensten Techniken getestet werden REW98 TUBO00 IMS00 FOCOO Wie n Kapitel 3 3 dargestellt gibt es heute eine Vielzahl von L sungen f r SmartHome Komponenten Es gibt f r alle Anwendungsbereiche Ger te s Kap 3 3 2 die sich an Netzwerken mit normierten Protokollen anschlie en lassen oder es zeichnen sich Produkte ab Damit die Ger te an Netzwerken kommunizieren brauchen sie Embedded Systeme unterschiedlicher Intelligenz Informationstechnisch betrachtet stellt das SmartHome ein verteiltes Betriebssystem dar dass aus heterogenen Komponenten besteht und die ber Netzwerke unterschiedlicher Geschwindigkeit vernetzt sind Wie in Kapitel 3 3 4 4 ausgef hrt gibt es verschiedene Gr nde weshalb die meisten Ger te per Hot Plug amp Play von den Benutzern selbst hinzugef gt und gewartet werden sollen Um in dem Ger te Pool eine homogener Darstellung aller Ger te Dienste und Ressourcen zu erreichen muss die Software der Gteways weiterentwickelt werden Sollen in den Gateways nicht nur Daten transportieren werden ISO OSI Transportlayer sondern eine Abbildung von Ger ten und Managementfunktionen eines Netzwerkes erfolgen sind neue Dienste und Applikationsschichten ISO OSI Session und Applicationlayer n tig Hierzu z hlen auch Zugriffsrechte und Sicherh
54. ARC International Symposium Automation and Robotics in Construction 1999 N N Modelldaten Management im Vergleich Automobil Industrie Special Engineering Prototyping 45 Jahrgang November 2000 BACnet Building Automation Control Network BACnet User Group Europe http www big eu org www bacnet org Fa Bamtec www bamtec com BCI BatiBUS club http www batibus com Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie www bauindustrie de 2000 Bj rk B C A Unified Approach for Modelling Construction Information Building and Environment Vol 27 No 2 pp 173 194 Pergamon Press Ltd 1992 Bj rk B C A conceptual model of spaces space boundaries and enclosing structures Automation in Construction 1 pp 193 214 Elsevier Science Publishers B V 1992 Bluetooth Protocol Architecture 1 0 http www bluetooth com 1999 Bock T Robot Oriented Design In Proc gth ISARC Tokio International Symposium on Robotics in Construction S 135 144 1988 Bock T Systematic Design Analysis for ROD Design Synthesis Shown at the Example of a Structural Joining System Suited for Robotic Assembly In Proc 6 ISARC International Symposium on Automation and Robotics in Construction San Francisco 06 06 1989 S 111 118 Bock T Robot Oriented Design of Variable Building Kits In Proc T ISARC Bristol UK International Symposium on Automation and Robotics in Construction Juni 1990 Vol 1 S 230 236 Bongers I Eur
55. Bauherrn und mit den Erfahrungen des Architekten oder Systemlieferanten geplant und danach die Statik nachgewiesen und die Kosten ermittelt Die Auswirkungen einzelner W nsche z B freitragender Balkon auf die Statik und Kosten k nnen w hrend der Planung nur unzureichend vermittelt werden W nschenswert w re es jedoch bereits bei der Planung sofort ein Feedback bzgl Statik und Kosten zu erhalten um somit fr hzeitig einen optimalen Kompromiss zwischen Traumhaus und Budget zu erreichen Der erste Schritt fr hzeitig und flexibel die Statiknachweise und Kostensch tzungen zu erhalten st die Verluste bei der Daten bergabe in die Statik bzw AVA Systeme zu minimieren Dabei ist zu pr fen inwieweit die Informationen im IFC Modell f r die Statik und Kostenberechnungen genutzt werden k nnen Reichen die Informationen aus um zum Beispiel ein vereinfachtes Statikmodell abzuleiten k nnen Schnittstellenprozessoren entwickelt werden die ein IFC Modell einlesen und ein Ersatzmodell generieren Reichen die Informationen nicht aus muss das Modell erweitert werden Ziel in dieser Phase ist der Vergleich der Informationsinhalte im IFC Modell und in den Statik bzw AVA Programmen Die Programmentwicklung konzentriert sich auf die Generierung von Statikmodellen und St cklisten Aufbauend auf den ersten Schritt werden CAAD Statik und AVA Programm gekoppelt Als Kommunikationsgrundlage der Systeme wird weiterhin das IFC Modell genutzt W hre
56. Bei der Raumzellenbauweise werden komplette Raumelemente als tragende in sich abgeschlossene r umliche Einheiten vorgefertigt und montiert Alle drei Bauweisen k nnen in Massiv oder Leichtbauweise verwirklicht werden Bei der Skelettbauweise kann die tragende Konstruktion z B aus Stahlbeton Stahl oder Holz bestehen die Ausfachung kann mittels Mauersteinen Metall oder Holzpaneelen erfolgen Abb 3 10 zeigt ein Beispiel f r die Stahlskelettbauweise Neben den Elementen f r die tragende Konstruktion kann auch die Ausfachung z B aus Verbundmaterialien vorgefertigt werden Dabei lassen sich verschiedenste Grundrisse ohne wesentliche Einschr nkungen planen und mit ann hernd gleichem Aufwand realisieren Eine nderung der Raumaufteilung ist w hrend der Nutzung ebenfalls relativ leicht zu verwirklichen da es keine tragenden W nde gibt Im Vergleich zu den anderen Montagebauweisen ist der Arbeitsaufwand auf der Baustelle relativ gro Abb 3 10 Stahlskelettbau Gesamtansicht links Wandaufbau rechts Quelle Richter System GmbH Die Wandtafeln bei der Tafelbauweise k nnen als Gro und Kleintafeln gefertigt werden Die Gro tafeln sind zumeist raumgro so dass die Elemente nur an den Raumecken aneinander sto en Ein Beispiel f r die Tafet bauweise zeigt die Abb 3 11 Als Materialien werden Normal oder Leichtbeton Mauerwerkssteine oder Holz eingesetzt Die Wand und Deckentafeln k nnen bereits f r die Installations u
57. E PRO98 WEN 99 Liegende Fertigung von Mauerwerkselementen Quelle Fa Win kelmann Abb 3 14 Automatisierte Ziegelwandelement Fertigung 1 Paketbahn f r verschiedene Ziegelformate auf Paletten 8 Ziegels ge 2 Lagergreifer 9 Zuf hrbahn 3 Leerpalettenstapel 10 Lagengruppierung 4 Zuf hrbahn Hauptformate 11 Manuelle Aufnahme von Ausgleichsziegel 5 Zuf hrbahn Kantenziegel 12 Systempalette auf Rollenbahn 6 Zuf hrbahn Sageziegel 13 Umsetzgreifer 7 Roboter f r das Einschleusen der Ziegelformate von 14 Hubger st mit verfahrbarem M rtelk bel den Nebenlinien bzw Aufsetzen auf einen S getisch 15 Hebeb hne f r Ausr ster und Umsetzen der ges gten Ziegel auf die Zuf hrbahn 16 Station f r manuelle Bearbeitung Abb 3 15 Fertigungsanlage f r die automatisierte Wandelementefertigung Quelle Lingl AG Anlagen mit Knickarmrobotern z B Limes Bautechnik mit Lissmac Roboter SLR 400 600 gehen auf Ent wicklungsarbeiten f r Mauerwerksroboter zur ck die in verschiedenen Institutionen in den 90er Jahren durchge f hrt wurden DAL97 NN98 WEN99 GAMO0 Als kommerzielles Produkt ist im Rahmen des ESPRIT 34 Projekts ROCCO RObot assembly system for Computer integrated COnstruction der Schwerlastroboter SLR400 600 Lissmac entstanden AND98 GAMOO Einen berblick f r seinen Einsatz in der automatischen Vorfertigung von Wandelementen gibt Abb 3 16 Abb 3 16 Einsatz eines Schwerlastrob
58. ENT99 ENV98 ETH00 ETS00a ETS00b EUR00 FAA00 FEL98 Fa Corning Cable System Homeway http www homeway de de products homeway Cousineau L Miura N Construction Robots The Search for New Building Technology in Japan Reston VA ASCE Press 1998 C t Heimautomation Artikel Serie das pers nliche Haus das verkabelte Haus das vernetzte Haus Heft 22 1999 C t Artikelserie Bussysteme in der Heimautomation Kommunkation im Inhouse Bereich Middleware f r Inhouse Techniken Visionen der Heimautomation Heft 15 2000 Dalacker M Entwurf und Erprobung eines mobilen Roboters zur automatisierten Erstellung von Mauerwerk auf der Baustelle Fraunhofer IRB Verlag 1997 DECT Standard http www etsi org Delphi 98 Umfrage Studie zur globalen Entwicklung von Wissenschaft und Technik Fraunhofer Institut f r Systemtechnik und Innovationsforschung Karlsruhe 1998 DICE Esprit Project N 22346 EHSA Project 1996 DOMOLOGIC Home Automation GmbH http www domologic de DOMOLOGIC JControl Eine JavaVM f r eingebettete 8 Bit Systeme http www domologic de Domologic Home Automation GmbH http www domologic de Domotik Bosch Telecom http www domotik de DVB Digital Video Broadcasting consortium of over 200 broadcasters manufacturers network operators an regulatory bodies in more than 30 countries world wide committed to design a global standard for the delivery of digital tele
59. EP AP225 und IFC steht erst am Anfang Seit Mitte 2000 sind drei IFC Prozessoren Allplan ArchiCAD und Architectural Desktop zertifiziert Beide Schnittstellenformate k nnen Geb ude im Rohbaustadium bertragen Neben der Geometrie werden strukturelle und administrative Daten bertragen 3 1 2 Verf gbare Softwarel sungen 3 1 2 1 Entwurf und Planung Beim Entwurf und der Planung von Geb uden steht zun chst der architektonische Aspekt im Vordergrund Im Gegensatz zum Computer Aided Architectural Design CAAD sind beim Entwurf weniger konkrete Ma e wichtig als vielmehr Formen R ume Proportionen Farben usw Die ersten Planungs und Entwurfsskizzen werden in der Regel von Hand auf Papier gezeichnet F r eine elektronische Weiterverarbeitung Verfeinerung Bema ung 3D Design usw sind diese Skizzen nicht nutzbar Eine M glichkeit Skizzen bei gewohnter Arbeitsweise elektronisch zu erstellen bieten elektronische Zeichenbretter Das Papier wird dabei durch einen drucksensitiven Flachbildschirm und der Bleistift durch einen neutralen Stift ersetzt Die Skizzen k nnen auf mehreren unterschiedlichen Folien erstellt werden Digitale Photographie und Bilder k nnen den Skizzen unter bzw hinterlegt werden Eine manuelle Weiterverarbeitung von Ansichten und Schnitten ist im Prinzip m glich Spezielle 3D Entwurfs und Planungswerkzeuge f r die Architektur sind kommerziell kaum verf gbar Generelle Designerwerkzeuge wie 3D Studio AliaslWavefr
60. Einhausung 100 TDM Aufspannung 100 TDM S ge Maschine 500 TDM 600 TDM Werner oTM Abstapler BE 100 TDM Trocknung o 300 TDM Kr ne Manipulator mit Vakuumgreifer 30 TDM 100 TDM Stapler 30 TDM Sonstiges 40 TDM Handarbeitspl tze OTM F rdereinrichtungen 50 Fertigungspaletten 2000 DM 100 TDM 450 TDM 50 Trockenregale 3000 DM 150 TDM 400 m F rderstrecke 500 DM m 200 TDM als Platzhalter 1000 TDM DUE 1000 TDM 6650 TDM Kapitalkosten Ca 15 innerhalb von 2 Jahren Amorti 1000 TDM sationszeit Entwicklungskosten evtl in Verbindung mit Verbundprojekt 2500 TDM Ca 10 MioDM Tab 4 5 Kostensch tzung f r die Fabrik Die Fabrik wird pro Schicht von 4 Mitarbeitern betrieben Dazu kommt ein technischer Leiter der auch f r die Arbeitsvorbereitung zust ndig ist und ein Kaufmann 8 Manntage Facharbeiter 89 DM h plus 2 Manntage B roarbeiter 110 DM h ergeben 6880 DM Lohnkosten f r d e Vorfertigung der W nde eines Hauses 79 4 3 12 Rohbaumontage Ein typisches Szenario wird sein Baugrundst ck am Hang nicht gr er als 250 m Erschlossen durch eine enge Stra e Der Autokran der auf einem normalen LKW montiert ist versperrt die Stra e zur H lfte Bestenfalls ein PKW kommt noch vorbei Die LKW mit den Wand und Deckenelementen m ssen nach dem Abladen r ckw rts aus der Stra e zur cksto en Es ist daher anzustreben mit m glichst kleinem Ger t und nicht zu groben LKW zu arbeiten
61. F r die Fertigung von Holzdecken werden St cklisten und Geometriedaten f r Abbundmaschinen erzeugt und an die Hersteller weitergeleitet Wird ein Verlegeplan f r Porenbeton oder Betonfertigdecken bereits w hrend der Planungsphase zur Ermittlung der Statik und Kosten notwendig muss die Berechnung direkt auf den Produktdaten erfolgen Die Entwicklung eines Programms zur Erstellung von Verlegepl nen auf der Basis des IFC Modells kann vorzugsweise in Kooperation mit den Deckenherstellern erfolgen Analog zu Decken wird der Dachstuhl von Zulieferbetrieben bezogen Die St cklisten und die Geometrie der einzelnen Komponenten wie Balken St tzen oder Dachverbundplatten werden im Geb udemodell ermittelt und in den gew nschten Formaten an die Zulieferer bermittelt Die Erzeugung der Fertigungsdaten f r die eingesetzten Maschinen Abbundmaschinen Schneidemaschinen usw wird vom Zulieferbetrieb geleistet Die Entwicklungen des FZK konzentrieren sich auf die Kompetenzbereiche Robotik und Systementwicklung Sind bei Zulieferbetrieben bereits gute L sungen vorhanden werden diese genutzt und falls erforderlich angepasst Der Schwerpunkt der Aktivit ten liegt hier in der m glichst vollst ndigen Integration der Zulieferer 4 2 4 Online Bilanzierung w hrend der Planung W hrend der Planung eines Geb udes sind zwei Aspekte besonders wichtig die Standfestigkeit Statik und die Kosten In der Regel werden kleinere Geb ude nach den W nschen des
62. Fertigungpl ne zur Kontrolle f r den Produzenten ein Roll out Plan f r die Baustelle und ein bersichtsplan f r den Pr fingenieur und zur Bewehrungsabnahme erstellt Die Fertigung erfolgt weitgehend automatisiert auf Grundlage der CAD Daten aus der Bewehrungsplanung s Abb 3 19 an s E nr 7 Lr aa oaa a nie J ra a TE AEA a T am R Abb 3 18 Ausrollen der Bewehrungsmatten Abb 3 19 Schwei box f r Bewehrungsmatten Quelle Fa BAMTEC S d Quelle Fa BAMTEC S d 3 2 3 Automatisierung auf der Baustelle 3 2 3 1 Automatisierung im Mauerwerksbau Nach Konzeptstudien in den 80er Jahren sind die ersten Mauerwerksroboter in den Projekten BRONCO DAL97 und ROCCO AND98 GAMO0 prototypisch Mitte der 90er Jahre realisiert worden Im Rahmen von BRONCO Bricklaying Robot for use ON the COnstruction site wurde vor allem an der Anpassung der Kinematik an der Entwicklung einer Vorrichtung zum M rtelauftrag und an der Gestaltung des Steingreifsystems gearbeitet Dar ber hinaus wurden Sensorkonzepte zur Erzielung der notwendigen Genauigkeit bei der Steinversetzung sowie ein System zur Positionsbestimmung und Navigation entwickelt Ein Programmiersystem das die Generierung des Steuerungsprogramms aus dem Geb udemodell erlaubt ist im Rahmen dieses Projektes nicht entwickelt worden Hingegen ist ein Programmiersystem Bestandteil des Projektes ROCCO gewesen AND98 Dieses dient einer impliziten Offline Programmierung Auf aufwen
63. Forschungszentrum Karlsruhe Technik und Umwelt Wissenschaftliche Berichte FZKA 6626 Nachhaltiges Planen Bauen und Wohnen im Informationszeitalter G Bretthauer S Dietze K H H fele J Isele J J kel Institut f r Angewandte Informatik Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Karlsruhe 2001 Zusammenfassung Die vorliegende Studie widmet sich der Thematik des nachhaltigen Planens Bauens und Wohnens im Informa tionszeitalter Der Fokus liegt dabei entsprechend der Aufgabengebiete und Kompetenzfelder des IAI auf dem Beitrag der Informations und Automatisierungstechnik Die Studie basiert auf umfangreichen Recherchen den Erfahrungen der Autoren und ersten Vorversuchen Ihr Anliegen ist es nach der Analyse des Entwicklungs standes und der Entwicklungstrends Schlussfolgerungen f r eigene F amp E Vorhaben zu ziehen Die allgemeinen Rahmenbedingungen f r zuk nftiges Bauen und Wohnen werden insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit pr sentiert Wichtige Fragestellungen innerhalb der sozialen wirtschaftlichen und kologischen Dimension eines nachhaltigen Bauens und Wohnens werden im Rahmen dieser Studie aller dings nur angerissen Die Analyse des Entwicklungsstands und der Entwicklungstendenzen konzentriert sich auf drei Bereiche den Einsatz der Informationstechnologie insbesondere n der Planungs und Entwurfsphase der automatisierten Fer tigung und der Hausautomatisierung Generell kann festgest
64. Funktionen zumindest als Text erkennt ist absehbar Man braucht dazu noch Gateways von Bluetooth zu den Hausbussen die eine Abbildung der angeschlossenen Enger te bereitstellen Ein solcher universeller Gateway ist nicht bekannt F r die Fern Bedienung von beliebigen Ger ten an Hausbussen gibt es von verschiedenen Her stellern Grafikterminals HMSOO diese m ssen aber auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten werden 3 3 2 3 Kommunikationsmanagement TELECOMMUNICATION Der Bereich Kommunikationsmanagement wird im Zuge der sich rasant verbreitenden mobilen Ger te sowie durch die Integration von Schrift Email Bild Fax Sprache und Video in ein System immer wichtiger werden Haupts chlich das Internet d h der Markt der Zugangstechnologien TELO0 erlaubt es die Kombination der neuerer Dienste Email SMS und FaxTo Mail auch mit Mobil Telefonen zu nutzen K nftig werden verst rkt auch neuere Techniken z B Bildtelefon WAP mobil und n Haushalten eingesetzt werden Das erlaubt zum Beispiel neue Anwendungen den T rspion und das Baby Video Phone ber das Internet oder das Ansprechen 42 von berwachungskameras das Zusammenfassen von Nachrichten in ein Multimediapostfach oder das automa tische Konvertieren und Weiterleiten mit andern Medien F r viele solcher Anwendungen sind aktuell Einzel und Insell sungen im Handel erh ltlich Schlie lich geht es darum die Kommunikation von Einzelpersonen und die einer Lebensgemei
65. IFIB IGES IMS IMT INT IP ISDN ISO ITAS ITC WGT LAN LCN LoD LON MHP MP 3 MP 4 MPEG MSR NIST 02C OBEX OMG OSGi PDM PDM PnP POF PPP SDK SOHO SPX SQL STEP STL STLB TCP IP TGA UDP UMTS UPnP URL USB VDE VDI VOB VR VRML VTT W3C WAP XML Industry Foundation Classes Institut f r Instrumentelle Analytik Forschungszentrum Karlsruhe Institut f r Industrielle Bauproduktion Faku It t Architektur Universit t Karlsruhe Initial Graphics Exchange Specification Dateiformat Intelligent Manufacturing S ystems Programs Institut f r Mikrostrukturtechnik Forschungszentrum Karlsruhe Institut f r Nanotechnologie Forschungszentrum Karlsruhe Internet Protokol Integrated Service Digital Network International Standardisation Organisation Institut f r Technikfolgenabsch tzung und Systemanalyse Forschungszentrum Karlsruhe Institut f r Technische Chemie Bereich Wasser und Geotechnologie Forschungszentrum Karlsruhe Lokal Area Network Local Carrier Network Level of Detail Local Operating Network Multimedia Home Platform MPEG Audio Layer 3 und 4 Motion Pictures Expert Group Messen Steuern Regeln National Institute of Standards and Technology Open Office Connection Object to See Dateiformat Object Exchange Protocol Object Management Group Open Services Gateway Initiative Product Data Model Produktdaten management Plug amp Play Plastic Optical Fiber Point to Point Protocol Softwar
66. IO0 Etwas geringere Bandbreite haben Wireless LAN auf Basis von DECT 1 9GHz DECOO bzw daraus abgeleitet DMAP DECT Multimedia Access Profile Mit DMAP werden durch Kanalb ndelung 2 Mbps und 300 m Reichweite erreicht Es bietet damit f r Haus LAN die besser geeigneten Bandbreiten Das auf der Basis von IEEE 1394 Firewire FIROO bis 400 Mbps basierende Funknetzwerk HIPERLAN ETSI BRAN ETSO00b gestattet Bandbreiten bis 30 Mbps und ben tigt dabei 450 MHz Bandbreite das sind 19 Kan le n Europa CEPT Obwohl n den USA nur 12 Kan le erlaubt sind tut das der drahtlosen Multimedia vernetzung von ca 30 m im Haus keinen Abbruch Der Hersteller Sony bietet daf r eine ganze Palette von Ge r ten unter der Bezeichnung i Link an Um zu mobilen Ger ten eine Verbindung aufzubauen gibt es schon seit l ngerem die Infrarotverbindung IrDA IRD00 Diese ist f r Daten bertragungen bis 16 Mbps geeignet und damit schneller als Bluetooth funktioniert aber nur Peer To Peer auf kurzen Distanzen bis Im Die Infrarotfernbedienungen mit ihren simplen Bedienun gen n tiger Sichtverbindung und ohne Befehlsquittung kennt man von vielen Unterhaltungsger ten Diese gibt es zwar auch f r die Hausbussysteme oder den PC aber man kann f r die Zukunft des SmartHome nur hoffen dass sie aufgrund gestiegener Komfort und Sicherheitsbed rfnisse bald komplett vom Markt verdr ngt werden 3 3 6 Wirtschaftliche Aspekte 3 3 6 1 Systemaufwand RESOURCES D
67. Kommt es am Ende der Lebensdauer des Geb udes zum Abbruch liegen ber verwendete Materialien gegen w rtig zumeist nur unzureichende Informationen vor Daher ist die Entsorgung oft sehr kostenintensiv eine Wiederverwertung von Baukomponenten fast ausgeschlossen Doch es zeichnet sich bereits ab dass zuk nftig alle relevanten Informationen die w hrend des Planungsprozes ses und in den weiteren Lebenszyklusphasen gewonnen werden in einem Geb udeproduktmodell zusammenge fasst abgebildet werden Dieses Produktmodell kann als das virtuelle Geb ude bezeichnet werden Das virtuelle Geb ude l sst sich visualisieren z B mit VR Werkzeugen Simula tionen des Geb udeverhaltens bez glich bestimmter Eigenschaften z B Simulation der Lichtverh ltnisse des thermischen Verhaltens des Hausautoma tisierungssystems k nnen damit durchgef hrt werden Auch f r die Fertigung l sst sich das Geb udemodell nutzen Zum einen k nnen in ihm Fertigungsinformationen abgelegt werden zum anderen ist der Fertigungs und Montageverlauf damit plan und simulierbar Im Weiteren entstehen w hrend der Nutzung Informationen z B ber den Energieverbrauch die ebenfalls im Geb udeproduktmodell gespeichert werden sollten Durch Umbau und Sanierung ndert das Geb ude m Allg Form Funktion und Verhalten Die entsprechenden Informationen im Produktmodell sind dann anzupassen Schlie lich dient das Produktmodell beim Abbruch und der Entsorgung dazu ber Wi
68. LVO und einer petrochemischen Anlage in Kasachstan Die Firma Quantapoint in den USA bietet hnliche Dienstleistungen an Referenzprojekte sind hier Kirchen Bankgeb ude und Kaufh user Abh ngig von der Umgebung entfallen dabei 10 der Zeit auf die Vermessung vor Ort und 90 auf die Modellierung im B ro Bestandsaufnahmen von kleineren Objekten Ein oder Mehrfamilienh user historische Altst dte f r die Umbau bzw Sanierungsplanung mit dieser Technik sind nicht bekannt Eine Bestandsaufnahme erfolgt hier in der Regel einfach durch manuelles Nachmessen Die Ergebnisse werden in Grundrissen und Schnitten dargestellt Ein dreidimensionales Modell wird nicht erstellt 21 Wohngebiete und St dte k nnen auf der Basis von Luftbildern mit hoher Aufl sung rekonstruiert werden Die ETH Z rich kann mit dem Programm ARUBA Automatic Reconstruction of Sub Urban Building from Aerial Images Haus und Dachform automatisch extrahieren und auf ein digitales Gel ndemodell projizieren HEN96 Geb ude k nnen auf der Basis von digitalen Bildern rekonstruiert werden Das System DIPAD von der ETH Z rich vereinigt Methoden der digitalen Photogrammetrie mit M glichkeiten eines CAD Systems Die Topologie des eb udes wird von einem CAD System hier AutoCAD grob vorgegeben Mit Hilfe der digitalen Bilder wird das Modell verfeinert Dabei kann eine Genauigkeit von bis zu 1 5 cm erreicht werden Beispiele der ETH zeigen lediglich die Rekonstruktion der u
69. Lebenslagen Fernwartung Facility Management Kosteng nstige VR Realisierung Inbetriebnahme des 6 Abschnitts Nachr stung der der Fabrik Musterh user 1 und 2 Stahlgel nder und Treppen Digitales Geb ude 3 Musterhaus Begleitung der Nutzung Architekturb ro 2010 Lieferung W nde Dach Optimierung geflieste Vorwandinstallationen Stahltreppen Gel nder Balkone und Ergebnisse und Ergebnisse und Ergebnisse Tab 4 11 Meilensteine 87 5 M gliche Kooperationspartner 5 1 Interne Partner Drei Gruppen interner Partner k nnen unterschieden werden 1 2 3 die Verfasser dieser Studie Kollegen im IAI und Kollegen anderer Institute und Einrichtungen des Forschungszentrums Die Verfasser der Studie decken die beschriebenen Bereiche ab Dies sind 1 2 3 Produktdatenmodellierung und VR Systeme System und Automatisierungstechnik Bussysteme und Mensch Maschine Schnittstellen Im Institut f r Angewandte Informatik gibt es weitere Gruppen die Know how besitzen das in das FZK Haus Projekt einflie en k nnte WEB basierte Informationssysteme Die Kommunikation zwischen Architekt Bauherr und Anbietern wird auf Internet Technologie aufbauen Workflow Management Die Logistik der Arbeitsschritte und die Materiallogistik sind eng verkn pft und k nnen nur mit entsprechenden Werkzeugen beherrscht werden Bedienoberfl chen f r komplexe verteilte Ger te Die vielf ltigen Sensoren
70. ON TELECOM Nein Audio und Video Audio und Video Streaming Streaming m glich m glich HOMECARE USERADAPTION Nein COMPONENTS Hot Plug amp Play von Hot Plug amp Play von Durch XML weitreichende Ger ten Identifier Adressierungsarten max ACTIVITY States Event Messaging States Event TriggerEvents Messaging TRE JavaAPI HTTP FTP Modbus ActiveX JavaAPI RESOURCES Billige Endger te am F r Embedded Systems Industriebedarf Ethernet m glich mittel gro er Aufwand ENTERTAINMENT Gute Unterst tzung USER Alle Bewohner Alle Bewohner Geb udemanagement ACCEPTANCE Hoch z B ICON IDs Hoch z B ICON IDs Optimal f r Geb ude Fern m glich m glich wartung komponentenbasierten komponentenbasierten Unterst tzung von ORGANISATION Rootdevices Subdevices Java Basis Devices 5 Bas sservices Router 4194395 Devices COMMUNICATION TCP IP o Messagebased and Ethernet Arcnet MS TP Stream 1394 based LonTalk Dialup RS232 X10 HomePlug VARIABILITY Anwenderspezifische Anwenderspezifische Integration weiterer Erweiterungen Erweiterungen Bussysteme m glich SUPPORT Fa MICROSOFT Fa SUN international International international Tab 3 6 Vergleich SmartHome Protokolle 3 3 3 Zusammenfassung Prinzipiell scheint Alles Denkbare im Bereich des M sglichen zu liegen F r die Gestaltung und Optimierung des Wohnens in einem SmartHome durch Automatisierungsma nahmen kann man mit verschiedenen Bus und Ko
71. Teammitarbeiter an vernetzten Rechner auf unterschiedliche Projektbereiche zugreifen und diese bearbeiten Die Ergebnisse k nnen auf Anforderung dem gesamten Team zur Ans cht bermittelt werden Allplan verwaltet mit dem Modul Workgroup gro e Projekte Alle Systeme erlauben den Wechsel zwischen dem 3D Modellbereich und dem 2D Zeichenbereich Beim Entwerfen und Planen spielt es keine Rolle in welchem Bereich der Anwender die Objekte positioniert Die Bereiche werden gegenseitig aktualisiert Die Bema ung erfolgt assoziativ im 2D Zeichenbereich Komplette Pl ne mit Draufsichten Schnitten und 3D Ansichten werden in separaten Modulen PlotMaker Allplot usw erstellt Neben den Grundmodulen gibt es verschiedene Module f r spezielle Anwendungen Allplan FT Innenarchitektur von Nemetschek ist eine fachspezifische L sung f r die Innenarchitektur Das System bocad 3D von der bocad GmbH wird im Stahl Fassaden Glas Metall und Holzbau eingesetzt XSTEEL der Firma Tekla Oy ist ein Expertensystem f r den Stahlbau Die Firma GranlIT bietet mit CADstone ein System speziell f r die Fertighausindustrie an Das System deckt die Bereiche Mass v Fertigbau und Holzrahmenbau ab Als zus tzliches Modul steht das Steinaufteilungsprogramm SAM zur Verf gung F r die St dte und Landschaftsplanung gibt es einen breiten Leistungsbereich von einfachen Zusatzmodulen bis zu speziellen Komplettsystemen die in den Bereich GIS Geoinformationssysteme fallen
72. aben lassen sich die Anforderungen aus Kapitel 4 4 2 realisieren Und aus Kapitel 4 4 5 wird ersichtlich dass man f r das Zusammenf hren von Online Daten mit den Produktdatenarchiven Zug nge zu verschiedenen Netzwerken und Ger ten braucht Mit einer eigenen Protokollschicht und Softwareagenten l sst sich auch diese Problematik elegant l sen Die Vorteile eines verteilten Agentensystem f r ein SmartHome Jedes Ger t stellt eine Struktur seiner Funktionalit t mit integriertem Handbuch zur Verf gung gt S mplif kation Mit den gleichen und wenigen Befehlen l sst sich jedes Ger t sofort handhaben Jedes Ger t wird ber einen Agenten mit einem einheitlichen Protokoll angesprochen Jedes Eingabeger t mit einer gewissen Minimalfunktionalit t kann ein beliebiges Ger t bedienen Embedded Systeme an unterschiedlichen Netzwerken l sen Aufgaben miteinander und selbstst ndig verteiltes Agentensystem Agenten managen Zugriffsrechte und Sichtbarkeiten durch ihre F higkeit zu Ger teabbildungen gt Eingeschr nkte Sichtbarkeit und Zugriffsm glichkeiten gestatten Kapselung und Sicherheit 85 die f r die Agenten verwendeten Protokolle bleiben vorhanden abw rtskompatibel Agenten erhalten einen besonderen Protokollmodus f r Softwareupdate Dienste Fernwartung des Agentensystems Um die Punkte von Kapitel 4 4 1 bis 4 4 6 praktisch zu realisieren braucht man Schnittstellen zu Bussystemen Massenspeicher Treib
73. ahlen hergestellt werden Extraw nsche werden aus automatisch geschnittenen Passteilen handwerklich vormontiert Wenn die Dachfl che zur Nutzung der Sonnenenergie in gr erem Stil herangezogen wird ist es konsequent die Solarmodule nicht auf das fertige Dach aufzumontieren sondern sie wie die Verbundplatten als Dachkonstruktion zu nutzen SETOOb Die Nutzung von 3D CAD und fotorealistischer Animation zusammen mit einer weitgehend automatisierten Fertigung erlaubt Dachformen die gegenw rtig kaum realisierbar sind weil sie nur mit extremem Aufwand zeichnerisch in 2D Schnitten und Ansichten darstellbar w ren und sehr viele Fehler in der Fertigung nach sich ziehen w rden Sofern der Bebauungsplan das zul sst kann das FZK Haus eine f r die Sonnenenergienutzung optimal ausgerichtete Dachfl che aufweisen Der Rest des Daches der nicht in dem typischen Blau der Absorptionsfolie und der Solarzellen schimmert Kann von dieser Fl che abgesetzt werden und sich in eine andere Richtung neigen 4 3 10 Stahlbauteile Stahl erf llt im Hausbau verschiedene Funktionen 1 Als Armierungseisen in Beton nimmt es die Zugbelastungen auf 2 Stahltr ger werden als St rze eingesetzt 3 Stahlst tzen bernehmen statische Funktionen 4 Metallgerippe bilden h ufig die Tragkonstruktion von gro fl chig verglasten Fl chen z B in Winterg rten 5 Stahl wird zum Bau von Treppen genutzt a Stahl ist ein g ngiger Werkstoff f r Gel nder 7
74. ahmen an bestehenden Wohn geb uden 1996 IMS VIMP Verteilte Fuzzy Anwendungen f r den privaten Lebensbereich Verbundprojekt des BMBF 1998 http www ms fhg de Voice over Internet Protocol http www voip comhttp www telogy com Volger K Laasch E Haustechnik Grundlagen Planung Ausf hrung B G Teubner Verlag Stuttgart Leipzig 1999 ISBN 3 519 15265 7 WAP Wireless Application Protocol www wap com Braunschweig 2000 97 WA R94 WAR96 WA R98 WCE00 WEB98 WEI93 W EL 85 WEL89 WEN99 WLI0 0 X1080 XML00 Warszawski A Rosenfeld Y Robot for Interior Finishing Works in Building Feasibility Analysis Construction Engineering and Management 120 1994 1 S 132 151 Warszawski A Rosenfeld Y Shohhet I Autonomous Mapping System for an Interior Finishing Robot J Computing in Civil Engineering 10 1996 1 S 67 77 Warszawski A Navon R Implementation of Robotics in Building Current Status and Future Prospects J Construction Engineering and Management 124 1998 1 S 31 41 W indows CE http msdn microsoft com embedded Weber H Hullmann H Porenbeton Handbuch Wiesbaden und Berlin Bauverlag 3 Auflage 1998 Wei ert M Technologische Grundlagen und Maschinenkonzepte f r einen Verputzroboter zum teilautomatisierten Auftrag von Innenputz Technischer Bericht Landesinnungsverband Stuckateurhandwerk Baden W rttemberg und Universit
75. als Protokoll der Management Ebene im pro fessionellen Geb udemanagement Markt erstaunlich schnell weltweit verbreitet und zu vielen Installationen in groben Geb uden und Schnittstellen zu allen Installationsbussystemen gef hrt hat 55 LONWorks HVAC siehe CONTROL Ger te von vielen Her Wenige Hersteller FF Wenige emelet 3500 Herstellern Herstellern Verschl sselung TELECOM ENTERTAINMENT S b o y O WORKPLACE HOMECARE Wird unterst tzt Wird unterst tzt USER Nutzer von professionell Nutzer von professionell Bewohner von Ein gemanagten Geb uden gemanagten Geb uden Familienh usern und gewerblichen Geb uden INTERACTION Schalter Taster Schalter Taster Schalter Taster Fernbedienungen etc Fernbedienungen Home Set Fernbedienungen etc USERADAPTION Konfigurations nderungen Konfigurations nderungen Konfigurations nder sind vom Fachmann vorzu sind vom Fachmann vorzu ungen sind vom nehmen nehmen Fachmann vorzunehmen Breitgef chert da gewohnte Breitgef chert da Eingeschr nkt da nur einfache und komplexe gewohnte einfache bis wenige Bedienelemente Ger te existieren komplexe Ger te existieren existieren topologien COMPONENTS Aktoren und Sensoren von 8Bit Device je 4Bit Zone Plug amp Play Ger te mit Nodes als bus globale amp Line Adresse keine Komponenten Struktur Variablen Komponenten Komponentenstruktur struktur m glich ORGANISATION Nodes gt Subnet gt Domains Lines Zone
76. alten dann sind leicht Schnittgeschwindigkeiten zu erreichen die garantieren dass die mittlere Bearbeitungszeit pro Stein nicht berschritten wird Wegen der Gr e und des Gewichts der Steine ist allerdings mit daner Nebenzeit in der Gr enordnung von einer Minute f r das Steinhandling zu rechnen Eine vorteilhafte Ausf hrung der S ge ist eine Seils ge weil damit sehr dicke Steine ges gt werden k nnen und im Unterschied zu Bands gen Richtungs nderungen problemlos ausgef hrt werden k nnen Abb 4 12 zeigt eine denkbare Verteilung der Freiheitsgrade der S ge 76 Freiform Ringankerschalung M rtelfuge L cher f r Transportbewehrung Schlitze f r Sanit rinstallation Skulptur Abb 4 11 S ge und Fr sarbeiten an den Wandelementen 21 lt b Kippachse tu P p t Quer 4 Dreh Wagen Rutsche f r achse Kappschnitte HAN Aaaa AAA Ablagetisch f r L ngsschnitte Rollenbahn DO AU OI zuf nrung Abb 4 12 Konzept f r die Steins ge GE H Knickarm roboter E tisch JE b B a i ooo p c H me 4 gt Er A m o 1 DD KK A I Eeh H o h nt m EEE _ EB Hi F A 6 o RR Abb 4 13 Roboterzelle f r die Fr sarbeiten 78 Die Roboterstation s Abb 4 13 stellt den zeitlichen Engpass dar Jeder Stein muss auf allen vier Schmalseiten f r die M rtelfugen und den Ringanker genutet werden Dazu muss a ab
77. amp E Vorhaben vorzuschlagen die sich schwerpunktm ig mit der Entwicklung der Informations und Automatisierungstechnik auf den Feldern Entwurf und Planung Fertigung und Hausautomatisierung befassen sollen Den gemeinsamen Rahmen dieser Arbeiten bildet die Vision vom FZK Haus ein individuelles Architektenhaus das mit innovativen Methoden geplant und gefertigt wird und mit innovativer Technik ausgestattet ist Dazu werden zuerst die Rahmenbedingungen f r Innovationen m Bereich Bauen und Wohnen skizziert wo bei der Schwerpunkt auf dem Aspekt der Nachhaltigkeit in hrer sozialen wirtschaftlichen und kologischen Dimension liegt Als Orientierungsgrundlage dient der Lebenszyklus eines Geb udes von der Planung bis zur Entsorgung ber diesen entwickelt sich nicht nur das reale Geb ude sondern zuk nftig auch sein informa t ionstechnisches Abbild das Geb udemodell Im Hauptteil der Studie werden zun chst die Ergebnisse von Recherchen zum Stand der Technik und den Ent wicklungstendenzen in Teilbereichen zusammenfassend dargestellt und bewertet Die hier n her betrachteten Teilbereiche sind die ersten Phasen im Geb udelebenszyklus Entwurf und Planung Fertigung und Nutzung Darauf bauen die anschlie end vorgestellten m glichen F amp E Vorhaben auf die auf einen Zeitraum von zehn Jahren angelegt sind Die Kompetenz des Instituts f r Angewandte Informatik und seiner Kooperationspartner innerhalb und au erhalb des Forschungsze
78. anaorc dor Hauptuorkandor der Douter chen Bauindurtrie o Bauart 2000 in 2000 39 Wohnungsbau 1 691 irtschaftsbau ffentl Bau insg Hochbau Stra enbau 455 Sonst Tiefbau a 29 Ums tze im Bauhauptgewerbe in Mrd DM 1 927 1 406 STE Frognars der Hauptuerkander der Dsuer chen Bauindurkrie c M Auftragseingang im Bauhauptgewerbe in Mill DM Betriebe mit 20 und mehr Besch ftigten Bauart Yyohnungsbau real irtschaftsbau real ffentl Bau insg real Hochkan real Strakenbau real Sonst Tiefbau 2 1 real 2 8 8 5 Insgesamt 6 1396 11 593 75 7 0 real 8 1 7 6 Auftragseingang im Bauhauptgewerbe realo Ver nderung in Prozent gu gen bor Yorjahr 20 20 30 1997 199 139 200i Tab 2 2 Bauart 2000 in 2000 99 ffentl Bau insg real Hochbau real Stra enbau real Sonst Tiefbau real Pr Inz gesarrt 1 352 3 599 14 5 11 5 real 14 1 11 3 Auftragseingang im Bauhauptgewerbe reale Ver nderung in Prozenk go gen uber Yorjahr Baukonjunktur Quelle BA UOO 11 nderungen der Nachfragesituation die aus der gesellschaftlichen Entwicklung resultieren wirken direkt oder werden z B ber die Wohnungsunternehmen an die Unternehmen der Bauwirtschaft weitergegeben Schnelligkeit Flexibilit t und Kosteneffizienz zur Kostenstruktur s Tab 2 1 sind notwendig um im Wettbewerb bestehen zu k nnen Voraussetzung f r den Erfolg eines Unter
79. ar bei der Produktion von Massenprodukten aber erst recht bei der Fertigung von Einzelst cken wird auf Halbzeuge aufgesetzt Autokarosserien werden z B aus Blechen tiefgezogen die zu gro en Coils aufgewickelt sind Die Umsetzung eines Forschungsvorhabens wird deutlich einfacher wenn es gelingt das Vorhaben auf bestehende Strukturen aufzusetzen und auf existierende Schnittstellen aufzubauen Aus diesen Gr nden wird das Vorhaben nicht in die Baustoffproduktion eingreifen sondern einen Schritt danach beginnen In mehreren Vorfertigungswerken werden ausgehend von vorgefertigten fl chigen Elementen aus unterschiedlichen Baustoffen die Baugruppen f r die Endmontage auf der Baustelle konfektioniert 4 3 3 Grundlagen H userfertigung ist Einzelfertigung Die Arbeitsvorbereitung R stzeiten md Programmierzeiten f r CNC Maschinen k nnen nicht auf viele Teile umgelegt werden Es besteht durchaus die Gefahr dass ein Teil des Aufwands f r d e Mauerfertigung von der Baustelle n die B ros des Vorfertigungswerkes verlegt wird 67 In der gro en Mehrzahl werden Wohngeb ude aus vergleichsweise einfachen meist ebenen Fl chenelementen aufgebaut Das gilt f r W nde D cher und Decken Wenn es gelingt diese Fl chenelemente strukturiert aus dem Produktmodell zu extrahieren dann k nnen CNC Programme automatisch generiert werden In einer bergangszeit ist noch ein Fachmann mit der Plausibilit tspr fung der Programme betraut Langfri
80. ar sind z B Projekte zu Nanostrukturen auf Glasoberfl chen zur Verbesserung der W rmed mmung zur Verringerung der Transparenz zur Verdunklung ohne Jalousien oder zur Nutzung der Sonnenenergie ITC WGT Institut f r Technische Chemie Bereich Wasser und Geotechnologie Recycling von Baumaterialien ist dort schon jetzt ein Thema ITC ZTS Institut f r Technische Chemie Zentralabteilung Technikbedingte Stoffstr me Prozesse f r d e Herstellung von Baustoffen HPE Hauptabteilung Prozessdatenverarbeitung und Elektronik Ein Thema k nnte die Entwicklung von Gateways zwischen verschiedenen Haus Bussystemen sein Ganz sicher existieren im Zentrum noch viele Projekte und Ideen die in einem Arbeitsschwerpunkt FZK Haus gut aufgehoben w ren und das Projekt abrunden w rden 88 5 2 Externe Partner Die externen Partner lassen sich in vier Gruppen teilen 1 2 3 4 Produzenten von Baustoffen und H usern Entwickler von Softwareprodukten und Maschinen f r die Baubranche Forschungseinrichtungen und Verb nde und Normungsgremien Aus der enormen Zahl m glicher Partner aus der Bauindustrie seien nur einige genannt Bei p Hebel Hersteller von Porenbeton und Anbieter von massiven Fertigh usern Ytong Hersteller von Porenbeton und Anbieter von massiven Selbstbauh usern Schw rer Haus Hersteller von Fertigh usern aus Holz aber auch aus Massivwerkstoffen n chstgelegenes Werk zur Herstellung von Spannb
81. arianten 1 Porenbetonfertigdecke 2 Holzdecke oder 3 Betonfertigdecke Mit Porenbetonfertigdecken k nnen St tzweiten von 7 Metern realisiert werden Wegen der guten D mmeigenschaften des Materials kann die Isolationsschicht auf der Decke niedriger ausfallen als auf einer Betondecke allerdings ist die Decke selbst etwas dicker Die Gestaltung von Balkonen die keine W rmebr cken sein sollen ist mit Porenbeton einfach Ein weiterer Vorteil tritt beim R ckbau auf wenn W nde und Decken aus dem gleichen Material bestehen und deshalb keine Trennung erfolgen muss In der Decke gibt es keine Hohlr ume Die Luft und Abwasserf hrung muss vollst ndig in den W nden bzw als Vorwandinstallation erfolgen Holzdecken werden gelegentlich aus gestalterischen Gr nden gew nscht Die Tragkonstruktion kann wie das Geb lk des Daches auf vollautomatischen Abbundmaschinen hergestellt werden Sofern n den W nden was vorgesehen ist die Aussparungen f r die Tragbalken eingelassen sind k nnen die H lzer auf der Baustelle sehr rasch verlegt werden Die Bretter oder Bauplatten f r die Schalung auf den Tragbalken k nnen in den richtigen Ma en auf die Baustelle angeliefert werden und sind dann binnen Stunden montiert Da die W nde quasi als Montagevorrichtung dienen und Holzdecken vergleichsweise selten erw nscht werden lohnt eine weitergehende Vorfertigung wahrscheinlich nicht Elektroleitungen zu Lichtausl ssen werden ebenso auf der Schalung
82. as Ziel im Bereich der Hausger teautomatisierung ist die Erschlie ung eines breiten Endkundenmarktes Die Anschaffungs und Einbaukosten sind deshalb besonders wichtig Als Beispiel wird ein Kosten berblick ber eine Geb udeautomation mit LONWORKS LONO00 ENT99 gegeben Typische V O Modulvarianten Sfach digitaler IN z B Lichtschalter 4 bis 8fach digitaler OUT z B Licht Jalousie 2 bis 4fach analoger IN z B Temperatur Messung 2 bis 4fach analoger OUT z B Ansteuerung Heizungsventil Ungef hre Gestehungskosten DM 30 pro digitalen IN DM 30 pro digitalen OUT DM 40 pro analogen IN DM 40 pro analogen OUT Wunsch Verkaufspreis DM 60 je digitalen IN DM 60 je digitalen OUT DM 100 je analogen IN DM 110 je analogen OUT Verteilung der Funktionen 70 digital 30 analog in blichen Eigenheimen Bei den Ger testeuerungen bekommt man die Information dass bei EIB f r jeden digitalen BIT Aktor Steck dose Ein Aus 30 DM ben tigt werden Wobei in diesem Preis noch nicht die Kosten f r Installation und die laufenden Wartungskosten enthalten sind Aber auch die Ersparnis an Kabelverlegungen bei einer Erstinstalla tion bleibt hier unber cksichtigt Bei EHSA mit dem A Mode EHSO0a f r Plug amp Play und der Spezifikation EHSA 1 3a EHSO0Ob sollten sich erheblich billigere Powerline Produkte herstellen lassen so dass vielleicht damit der Durchbruch am Massen markt gelingt Die einfachen zueinender
83. atisch ver netzt Plug amp Play Wie werden Daten ausgetauscht und liegen die Daten verteilt oder auf einem Server Siehe auch E amp A00 CTHO0a Ein Beispiel f r die Konvergenz der Hausbussysteme ist der neue Konnex Standard KNX00a KNX00b in Europa Abb 3 31 Er besteht aus dem franz sischen Batibus BATOO dem deutschen EIB EIB00 und dem europ ischen EHS EHS00a Der EIB wird von einer beachtliche Liste von Ger teherstellern unterst tzt und ist haupts chlich f r das Geb udemanagement entstanden SIEMENS jur Schere icki saner kJ EHSA Inbetriebnahme gemeinsamer KERNEL en rt PLC 110 Abb 3 31 SmartHome Konnex Drei Standards in einem Farin in KNX der Weltstandard 50 A a a ra Fire AAE g ektir ere gy Pia rer a se Tu en z a LI DETE a Von diesem Standard ist f r den Massenmarkt der Heimautomatisierung eigentlich nur der sogenannte A Mode von EHS geeignet da dieser Plug amp Play erlaubt und sehr billige L sungen erreicht Dieser ist aber sehr neu ca Juni 2000 und es gibt erst ab Fr hjahr 2001 Produkte zu kaufen Prinzipiell gilt f r Konnex dass man die L sungen A E und S Mode mit den bisherigen Ger ten auf dem Markt leider nicht zugleich am selben Netz werkmedium zum Beispiel Powerline betreiben kann Abb 3 32 UPnP und OSGi HAVi Java basiert bilden die zwei ma geblichen Protokoll Standards um Plug amp Play Netz werke i
84. ble Bauweisen erlauben individuelle Wohnungsgestaltung im mehrgeschossigen 2001 2005 Wohnungsbau Flexible Bauweise f r jederzeit nderbare H user realisiert 2003 2010 Informationstechnik in der St dte und Bauplanung n 20 Abwicklung des Bauprozesses erfolgt in einem vernetzten Informationsverbund der 2001 2006 Beteiligten 21 2 Baubesprechungen werden mit Hilfe von Telekooperationssystemen gef hrt 1998 2010 Entwurfsdateien f r bestimmte Geb udetypen sind weit verbreitet 1997 2008 Versorgungs Entsorgungssysteme 25 Fern berwachungs und Kontrollsysteme werden allg angewendet f r h here Sicherheit von 1997 2007 Versorgunsgsleitungen Trennung von Brauch und Trinkwasser ist weit verbreitet 1997 2009 Energieautarke Geb ude sind bei Neubauten verbreitet 2002 2016 12 Ressourcen Sanierung 100 ige Wiederverwertung von Baunebenprodukten ist m glich 2001 2008 Recyclingtechniken sind wirtschaftlich selbsttragend 2004 2017 Baustellen Fabrikautomation Bauabl ufe sind standardisiert das Baumanagement optimiert 2001 2010 41 Kriterien f r Entscheidung zwischen Baustellen Automatisierung und Menschenarbeit mit 2001 2010 hocheffektiven Hilfsmitteln werden bestimmt Geb ude werden schnell und kosteng nstig vollautomatisch errichtet 2007 2015 Geb udetechnik 44 MSR Technik zur Innenklimasteuerung unter Nutzung gespeicherter K lte und Abw rme 2001 2005 wird n der Praxis eingesetzt 47 Das in
85. cke ber den Zustand des Geb udes vermitteln Der Abriss und die Entsorgung des Geb udes kann detailliert geplant und kalkuliert werden Alle Aktivit ten im Bereich der Informationstechnologie im Bauwesen m nden im digitalen Geb ude Die grobe Herausforderung ist dabei nicht die Beschaffung und Erzeugung von Daten sondern die Aktualisierung Pflege Sicherung und Zug nglichkeit der Informationen Durch die lange Lebensdauer eines Geb udes und die hohe Entwicklungsgeschwindigkeit in der Informationstechnik sind Alleing nge zum Scheitern verurteilt Das digitale Geb ude findet nur auf der Basis eines internationalen Produktdatenmodells eine breite Akzeptanz Das IFC Modell der International Alliance for Interoperability TAT ist auf dem Weg eine breite Akzeptanz zu erreichen Die Aktivit ten des FZK werden sich deshalb darauf konzentrieren die Entwicklung des IFC Modells mit zu gestalten Erfahrung aus dem STEP Umfeld einzubringen und als neutrales Forschungszentrum die Integration voranzutreiben 4 3 Fertigung 4 3 1 Potenzial Alle Bem hungen die Fertigungsqualit t beim Hochbau voranzutreiben verfolgen drei Ziele mit abnehmender Priorit t l Kostenreduktion 2 Verbesserung der Qualit t und 3 Verk rzung der Bauphase Eine Verk rzung der Bauphase bringt eine Reihe positiver sekund rer Effekte Die Doppelbelastung des Bauherrn durch Mietzahlungen und Finanzierungskosten des laufenden Bauprojektes werden gerin
86. d zertifizierten Version 1 51 noch sehr l ckenhaft Treppen und verschiedene andere Objekte sind noch nicht oder nicht vollst ndig abgebildet Abhilfe werden die zuk nftigen Versionen 2 x und die spezifizierte Version 3 0 bringen Dennoch bleibt die Frage ber die Zukunft der IFC Die schnelle von der Industrie unterst tzte Integration von relevanten Objekten in neue Versionen bringen dem Anwender eine Reihe von Vorteilen Allem voran entfallen die langwierigen Normungsaktivit ten Da die IAI eine Non Profit Organisation ist die von der Bauindustrie abh ngig ist sind die Fragen der Dokumentation der Wartung und der Weiterentwicklung ber einen l ngeren Zeitraum hinweg noch nicht gekl rt Ann herungen an STEP sind noch offen Dennoch scheint die IFC durch ihre dynamische Weiterentwicklung die Anforderungen der Bauindustrie zu treffen 3 1 1 2 Produktdatenmanagement Das Produktdatenmanagement PDM steuert den ablauforganisatorischen Informationsfluss und verwaltet die Produktdaten Neben dem Produktdatenaustausch unterst tzt das PDM den verteilten Zugriff auf die Produktdaten Product Data Sharing durch alle beteiligten Projektmitarbeiter Erst durch den koordinierten Zugriff auf eine gemeinsame Datenbasis werden Entwicklungsmethoden wie Simultaneous Engineering und Concurrent Design m glich ANDOO 16 Das Produktdatenmanagement bernimmt folgende Aufgaben optimale Steuerung betrieblicher Abl ufe Verwaltung der Produktdat
87. d auf die Steuerungen Roboter Logistik usw geladen Das Ziel dieses Entwicklungsschrittes ist die individuelle Offline Programmierung aller Arbeitsschritte des Roboters die f r die Installation und Montage notwendig sind Zur Planung der Roboterzelle und f r die ersten Tests der generierten Roboterprogramme wird das Offline Programmier und Simulationssystem ROBCAD eingesetzt Obwohl die Roboterprogramme f r jeden Wandblock individuell erzeugt werden und in der Regel nur einmal ablaufen werden die Programme in der realen Fertigung ohne graphische Simulation oder reale Tests auf die Steuerung geladen und gestartet Im FZK wurden mehrer Projekte mit Industrierobotern durchgef hrt Alle Roboterzellen wurden mit ROBCAD seplant und simuliert Das FZK war 1988 unter den ersten 10 Anwendern von ROBCAD Die Erzeugung von komplexen Roboterbahnen auf der Basis von Freiformfl chenmodellen wurde Anfang 1990 realisiert Die Offline Programmierung von Robotern auf der Basis von individuellen Werkst ckgeometrien wurde in den Projekten COMETOS Coordinate Measuring and Tooling System und AFC Automatic Eettling Cell softwaretechnisch umgesetzt und an realen Beispielen getestet F r die Fertigung von Decken werden den Zulieferbetrieben zun chst entsprechende Produktionsdaten zur Verf gung gestellt Die meisten Hersteller von Porenbeton oder Betonfertigdecken bieten die Erzeugung eines Verlegeplans mit Ber cksichtigung der Statik als Serviceleistung an
88. d kann daher dazu f hren dass weiterhin Anteile an den PC Markt verloren werden Es ist auch sehr wahrscheinlich dass das Format MP3 MP300 als kopierbares Audioformat und der Nachfolger MP4 MP499 als Multime diaformat in Zukunft eine noch st rkere Rolle spielen werden Es ist nicht sicher ob der dynamische hoch flexible PC Markt am Unterhaltungsmarkt merklich Anteile abgewinnt denn obwohl sich jetzt schon PCs mit allen Eigenschaften von Audio Video und Fernsehger ten ausr sten lassen stellt fast niemand den Computer ins Wohnzimmer 3 3 2 5 Telearbeit PC Anwendungen WORKPLACE Bei vielen Arbeitspl tzen in B ros konzentriert sich ein wesentlicher Teil der Arbeit auf das Bearbeiten Aus werten und Gestalten von Datens tzen Daf r hat sich der PC der vermehrt auch in den Haushalten zu finden ist als ideales Instrument erwiesen Da im Gegensatz zu teuren B ros Heimarbeitspl tze billig sind kann sich Tele arbeit in Zukunft auf breiter Front durchsetzen Es l sst sich au erdem eine zunehmende Internet Abwicklung s mtlicher Prozesse in den publizistischen Medien und der Wirtschaft beobachten Daraus folgt dass der Ort von dem die Abwicklung verschiedener Arbeiten in Unternehmen erfolgen kann immer flexibler wird In Deutsch 43 land ist der Anteil der Telearbeit im Vergleich zu anderen europ ischen L ndern nur halb so gro daher sind gro e Steigerungen zu erwarten Entscheidend f r einen Heimarbeitsplatz ist
89. de werden nicht ben tigt Bei einer mittleren Durchlaufzeit von 3 Minuten je Stein bleiben bei 2 Schichten insgesamt eine Stunde f r Pausen und Wartungsarbeiten 3 Minuten pro Stein ist die Zielgr e f r die Fabrik Das grobe Fabriklayout zeigt Abb 4 10 Vom Steinlager werden die Rohlinge auf Transportpaletten gelegt auf denen sie die Fabrik liegend auf ergonomisch g nstiger Arbeitsh he durchlaufen Nach einem ersten Puffer gelangen die Steine falls erforderlich in die S gestation Sofern n tig folgt die Fr sbearbeitung mit dem Roboter Dann werden die Installationen montiert und Putz aufgebracht Die Steine werden gedreht und durchlaufen Teile der Fabrik ein zweites Mal Danach werden s e auf Trockengestelle umgestapelt damit der dick aufgetragene Au engrundputz ber Nacht trocknen kann Die Steine werden sortiert auf einen LKW verladen und gelangen in der richtigen Reihenfolge auf die Baustelle Die 100 Steine f r ein Stockwerk des Muster Doppelhauses wiegen ca 30 Tonnen und ergeben genau eine Ladung auf dem Sattelschlepper Trockenlager 300 Pl tze Hauslager 0 Q N C OQ 4 D o 7 a Abb 4 10 Layout f r die Fabrik zur Wandfertigung Die 12 Fertigungsschritte zur Produktion eines Wandelementes wurden in Kap 4 2 7 aufgez hlt Abb 4 11 zeigt welche Bearbeitungsaufgaben mit S ge und Fr sern an den Steinen zu erledigen sind Wenn es gelingt die Zulassung f r Steine ohne Transportbewehrung zu erh
90. der Detaillierung folgt eine formale Beschreibung der Daten Die formale Be schreibung ist notwendig um eine eindeutige korrekte und konsistente Beschreibung des Objektmodells zu gew hrleisten GRA93 Zur formalen Beschreibung der Modelle werden sogenannte Beschreibungs oder Spezifikationssprachen einge setzt Eine objektorientierte Beschreibungssprache ist EXPRESS Neben der textuellen Repr sentation von EXPRESS steht auch eine graphische Notation EXPRESS G zur Verf gung EXPRESS G stellt eine Unter menge von EXPRESS dar Zur Verarbeitung von EXPRESS gibt es eine Reihe von Softwarewerkzeugen die die Modellierung unterst tzen berpr fen und graphisch visualiseren k nnen GRA93 Diese Werkzeuge sind oft in der Lage aus der EXPRESS Spezifikation Scanner und Parser f r das physikalische Dateiformat abzuleiten Das sogenannte Frontend Scanner und Parser kann damit automatisch erstellt werden F r den Zugriff auf die angelegte Zwischenstruktur bieten die meisten Werkzeuge eine C C oder Java Schnittstelle Beispiele f r EXPRESS Entwicklungsumgebungen sind STEP Caselib STE99 von der ProSTEP GmbH und das ECCO Tool von PDTec ANDOO 3 1 1 1 Produktmodelle im Bauwesen Im Bauwesen wurden mehrere Produktmodelle aus unterschiedlicher Sichtweise entwickelt Die wichtigsten sind in der Tabelle 3 1 aufgef hrt CIMsteel wurde im Rahmen des EUREKA Projekts 130 speziell f r den Stahlbau entwickelt COMBINE I II zielt auf Anwendungen im B
91. dige Sensorik wurde verzichtet Zu Feinpositionierung wird auf Taster zur ckgegriffen Der Roboter wird auf dem Stockwerk eingemessen und mit dem ersten Stein einer Palette geteacht Ein Einsatz autonomer mobiler Mauerroboter in der Praxis findet gegenw rtig nicht statt Der im Rahmen von ROCCO entwickelte Roboter wird als Schwerlastroboter von der Fa Lissmac vertrieben und in der station ren Vorfertigung von Mauerwerkselementen angewendet s Abschnitt 3 2 2 2 3 2 3 2 Automatisierung im Hochbau und automatisierte Montage Automatisierte Maschinen und Roboter die im Hochbau eingesetzt werden dienen zum Herstellen der Beweh rung einschl Schwei en zur Betonverteilung verdichtung und gl ttung und allg dem Materialtransport Ihre Entwicklung und ihr Einsatz erfolgt vorwiegend in Japan Einen berblick und Beschreibungen einzelner Sys teme geben COU98 PRO98 Ihr Einsatz ist allerdings nur bei gro en Bauprojekten z B B rogeb ude sinnvoll und wirtschaftlich Die Entwicklung von automatisierten Materialhandhabungssystemen au er Kr nen wurde ebenfalls vor allem in Japan voran getrieben COU98 PRO98 Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Montage von Fassadenelementen und im Innenausbau Die Entwicklung von automatisierten Kr nen und Montagerobotern wird in LEY95 diskutiert Schwerpunkt dieser Studie ist die Kinematik geeigneter Montageroboter und die durchf hrbaren Montagearbeiten Ein Ergeb nis ist die Feststellung dass ein E
92. duktdaten benutzt und damit am Leben erh lt So ist sichergestellt dass auch zehn Jahre nach Bau des Hauses auf aktuelle Pl ne zugegriffen werden kann Genaue Produktdaten erleichtern auch noch 100 Jahre nach Errichtung eines Geb udes die gezielte Demontage die Materialtrennung und die Verwertung bzw Deponierung der Baumaterialien Wie jedoch die Vergangenheit lehrt man denke an Asbest Lindan n Farben oder Formaldehyd n Holzfaserwerkstoffen werden Fragen zu eingesetzten Baustoffen manchmal schon nach wenigen Nutzungsjahren interessant Die Produktdaten des Hauses k nnen Auskunft geben 4 2 Informationstechnologien im Bauwesen 4 2 1 Produktdatenmodellierung Die Produktdatenmodellierung ist die Basis f r eine durchg ngige Datenverarbeitung in allen Lebensphasen eines Geb udes Mit dem IFC Industry Foundation Classes Modell hat die IAI International Alliance for Interoperability ein integrales Produktdatenmodell f r Geb ude entworfen das eine hohe Akzeptanz bei Systementwicklern und Anwendern gefunden hat und mit hoher Dynamik weiterentwickelt wird Die Systeme Allplan ArchiCAD und Architectural Desktop haben zertifizierte IFC Prozessoren in den Grundversionen integriert Um auf das IFC Modell zugreifen zu k nnen muss ein Preprozessor entwickelt werden Der Preprozessor liest die IFC Datei ein Scanner pr ft den Inhalt auf syntaktische und semantische Korrektheit Parser und berf hrt die Daten in ein internes Format I
93. e Putz auf Wandr ckseite Wandfinish auf Vorderseite Wandfinish auf R ckseite 68 Wird eine Wand auf das Format des Ausgangsmaterials abgebildet so werden meist mehrere Steine ben tigt werden Die Verteilung der Steine hat verschiedene Restriktionen zu ber cksichtigen die auch von der Art der Steine abh ngen Bei im Verbund gemauerten W nden ist z B eine Mindest berdeckung zu gew hrleisten Bei raumhohen Steinen d rfen z B die Steinbreiten wegen der Bruchgefahr nicht zu klein werden Nach der Aufteilung der Wand in einzelne Steine kann mit Hilfe der Wandattribute die Erstellung der CNC Programme erfolgen 4 3 5 Fundament und Bodenplatte Nat rlich ist es vorstellbar das Fundament eines Hauses aus vorgefertigten Elementen zu bauen die auf einem Kies oder Schotterbett aufgestellt werden Auf einer solchen Gr ndung k nnte eine Bodenplatte wie eine Geschossdecke aufgelegt werden Bei Gartenh usern scheint diese Technik akzeptiert zu werden Wohn und Gesch ftsgeb ude hingegen werden auf sichere Fundamente gestellt die auf der Baustelle mit geringem Schalungsaufwand die Gussform wird in die Erde gegraben aus Transportbeton gegossen werden Zwei Punkte bieten hierbei Rationalisierungspotential 1 Die Stahlarmierung f r den Betonboden kann passgenau vorgefertigt werden BAMO00 Ein Automat schwei t die ben tigten Armierungsst hle vollautomatisch auf Metallb nder und wickelt die Matte wie einen Teppic
94. e Allen B Dillon B Environmental Control and Field Bussystems 1998 Ethernet IEEE 802 3 http www ieee org ETS2 EIBA Tool Software Standard Inbetriebnahme Software f r EIB DOMOTIK Systeme ETSI BRAN European Telecommu nications Standards Institute BROADBAND RADIO ACCESS NETWORKS http www ets1 org N N Die industrielle Fertigung von H usern Pressemitteilung von EUROPAHAUS http www europahaus de 2000 Fa Faay www faay nl Feldmann K Koch M A Mobile Robot System for Assembly Operations at Interior Finishing In Proc 15th International Symposium Automation and Robotics in Construction Poppy W Bock T Hg S 93 102 ISARC 1998 93 FIR00 FOC00 FOR95 FRI97 FUT00 GAM00 GEB96 GEN91 GFU00 GPS00 GRA93 GR 00 HAE96 HAN00a HANOOb HAN99 HA S98 HA U00 HA V98 HEN96 HEP96 HER96 HIP99 HMS00 HOM97 HON00 HOR98 HOV94 FireWire IEEE 1394 http www 1394ta org GMD FOCUS I centric communications http www fokus gmd de 2000 Forsberg J Graff D Wernersson W A Construction Robot for Autonomous Plastering of Walls and Ceilings International Conference Intelligent Autonomous Vehicles Helsinki 1995 Frick O Kn ll K Neumann F Weinbrenner U Baukonstruktionslehre Teil 1 B G Teubner Verlag Stuttgart 1997 ISBN 3 519 25250 3 Futurelife Haus Demonstration Gesellschaft von
95. e Computerunterst tzung von Entwurf Konstruktion und Betrieb von Geb uden Dissertation Universit t Karlsruhe TU Institut f r Industrielle Bauproduktion Fortschritt Berichte VDI Reihe 20 Rechnerunterst tzte Verfahren Bd 120 D sseldorf VDI Verlag 1994 94 HOV9S8a IHOV9Sb HPLO0 HPNO00 HRFO0 HTMO0 IFC00 IFC99a IFC99b IHDO0 IMS00 IMS99 INS00a INS00b RD00 ISO00 JIN00 KAH99 KAS00 IKNX00a IKNX00b IKOH99 KOR97 KOT84 KO T87 IKOW97 KUN95 LBS00 LBS99 LCN00 LEY95 LOD00 Hovestadt V Informationsgeb ude Ein Integrationsmodell f r Architektur und Informationstechnologien Dissertation Universit t Karlsruhe TU Institut f r Industrielle Bauproduktion Fortschritt Berichte VDI Reihe 20 Rechnerunterst tzte Verfahren Bd 276 D sseldorf VDI Verlag 1998 ISBN 3 18 327620 8 Hovestadt V Hovestadt L The ARMILLA Project Automation in Construction Elsevier Science Publishers B V 1998 HomePlug HomePlug Powerline Alliance non profit corporation http www homeplug org Home PNA Home Phoneline Networking Alliance http www homepna org HomeRF does open industry specification for wireless digital communication Shared Wireless Access Protocol SWAP www homerf org Home Theater Magazine http hometheatermag com N N Der IFC Standard der IAI jetzt erstmals in kommerziellen Produkten Pressemitteilung
96. e Latte befestigt Die Nuten der Verbundplatten werden eingef delt Auf dem Boden werden die Platten verkeilt und n gleichm igen Abst nden verd belt 2 Werden die Trennw nde fortlaufend mit dem Baufortschritt eingebaut so k nnen sie mit langen Schrauben die durch die Decke gesteckt werden in der richtigen Position aufgeh ngt werden Mit einigen Laschen werden sie auch auf dem Rohboden verd belt Der Estrich kann dadurch auch unter die Trennwand flie en Es entsteht ber alle R ume hinweg eine ebene Fl che Die Fuge am Fertigboden wird z B mit einer Wollschnur zugestopft oder mit PU Schaum ausgespritzt Bei Anschl ssen an tragende W nde werden die Verbundplatten zur Stabilisierung in eine Mauernut der tragenden 72 Wand hineingeschoben F r Eckverbindungen der W nde aus Verbundplatten werden spezielle Eckprofile bereitgestellt Die Vorfertigung der Verbundplattenw nde wird sinnvollerweise in einem Werk f r Fertigh user aus Wandtafeln oder im Herstellungswerk der Verbundplatten angesiedelt 4 3 8 Vorfertigung Decke Auf die vorgefertigten W nde kann jede Art von Decke aufgelegt werden Um den Baufortschritt nicht aufzuhalten sollte unbedingt eine Deckenkonstruktion vorgesehen werden die sofort belastbar st und m glichst wenige tempor re St tzen ben tigt die im darunter liegenden Geschoss den Ausbau behindern und anschlie end von Hand aus der Baustelle herausgetragen werden m ssen In Frage kommen folgende V
97. e Daten vor i Y a un ie ar R aumbezug Kreise BFreiburg Br in j ig ESTE b zr OT Bundesgrente Landesgrenze 200 km Abb 2 8 Baulandpreisniveau in Deutschland Quelle KOR97 S 33 Zugleich soll hier auf den Konflikt zwischen der notwendigen Ausweisung von neuen Bauland und der Forde rung nach Verringerung des Fl chenverbrauchs hingewiesen werden Hier bedarf es zuk nftig eines neuen raumordnerischen und st dtebaulichen Leitbildes das im Zusammenwirken von Kommunen St dteplanern und Architekten zu erarbeiten ist Wohneigentum gilt nach wie vor als ein Mittel zur individuellen Zukunftssicherung vgl Abb 2 9 2 10 Dem gegen ber steht eine im europ ischen Vergleich sehr niedrige Wohneigentumsquote in Deutschland von ca 38 vgl Abb 2 11 Als Ursache hierf r werden die hohen Baukosten angef hrt Annahmen 63 a Rentnersingle mit monatlicher Rente von 2000 DM Diskontierungseinssatz 4 pa Lebenserwarlung 18 1 Jahre keine ar spruchberechtigte l nger lebende Ehefrau Abb 2 9 Verm genszusammensetzung aus privatem und Rentenverm gen Quelle LBS99 Wohnkosten in DM pro Jahr i oO w 29 WADA 1044 A Fe sg 5 Pr l 1 Altersklasse Anmerkung Wohrikosten sind Mietzahlungen und Nebenkosten bei Mietern bew Zins Tilgungs und Limberhaltingsiusten sowie Nebenkosten bei Selbstnutzern jeweils abz glich evtl Einnahmen aus Unterwerrnietung Abb 2 10 Wohnkosten v
98. e Developer Kit Small Office Home Office Sphinx Dateiformat Structured Query Language Standard of the Exchange of Product Model Data Dateiformat Stereolithography Language Standard Transformation Language Dateiformat Standard Leistungsbuch Transmission Control Protocol over Internet Protocol Technische Geb udeausr stung User Datagram Protocol Universal Mobile Telecommunications System Universal Plug amp Play Uniform Resource Locator Universal Serial Bus Verein der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e V Verein Deutscher Ingenieure e V Verdingungsordnung f r Bauleistungen Virtual Reality Virtual Reality Meta Language Dateiformat Technical Research Centre of Finland World Wide Web Consortium Wireless Application Protocol Extensible Markup Language viii 1 Einleitung Wohnen ist ein menschliches Grundbed rfnis Dar ber hinaus scheint das Bauen sehr tief in der menschlichen Natur verankert zu sein Das eigene Haus ist oft ein wesentlicher Ausdruck unserer Individualit t Wenn auch nicht jeder Mensch ein Haus baut oder bauen l sst so bewohnt er oder sie doch zumindest ein Haus bzw eine Wohnung Daher ist jeder von den Entwicklungen m Bereich Bauen und Wohnen ber hrt und in einem gewis sen Ma e Experte mit ausgepr gten Meinungen F r jeden stellt sich die Frage Wie werde ich in 10 oder 20 Jahren wohnen Die Diskussionen zu dieser Thematik werden daher h ufig auch sehr emotional
99. echnische Universit t M nchen Lehrstuhl f r Baurealisierung Bauinformatik 1998 ReWo FHG IHS Verbundprojekt 1995 bis 1998 Integrierte Hausysteme f r Ressourcenschonendes Wohnen Reymann W 30 Gr nde warum Betonfertigteile Zukunft haben Betonwerk und Fertigteil Technik 65 1999 5 S 48 55 Rieks H J 3D Geometriebestimmung in Industrieanlagen VGB Kraftwerks Technik 6 99 Rosenfeld Y Warszawski A Zajicek U Full Scale Building with Interior Finishing Robot Automation in Construction 2 1993 S 229 240 Fa RWE Powerline Betreiber http www rwe com Sacchi R H fele K H Poliakoff J F Thomas P D Improved Extraction of Planar Segments for Scanner Surfaces 2000 IEEE Conference on Information Visualization London England July 2000 ISBN 0 7695 0743 3 96 SCH96a SCH96b SCH9 8a SC H98b SCO00 SDIO00 SET00a ISETOOb SIEO0 SMHO00 SOMO00 SON96 SPL00 STE00 STE97 STE99 STR96 STR98 S BA00 TEL00 TID00 TUB00 UMT00 UNIO00 UPNO0 USBO00 VAIO00 VERO00 VER96 VIM98 VOIO00 VOL99 WAPO00 Schmitt G Architektur mit dem Computer Fried Vieweg amp Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig Wiesbaden 1996 ISBN 3 528 08135 X Schweizer M Spingler J W ner J F Robots for Tiling In Proc 27th International Symposium Industrial Robots Mailand 1996 S 141 146 1996 Schul
100. ederverwertbarkeit von Komponenten Entsorgungs bzw Recyclingverfahren zu entscheiden Abb 2 1 soll gleichfalls dieses Ziel also die informationstechnische Verkn pfung ber die Lebenszyklusphasen des Geb udes und damit der beteiligten Akteure Bauherr Planer Nutzer Bauausf hrende usw mit Hilfe des Geb udeproduktmodells des virtuellen Geb udes als Modell des realen verdeutlichen 2 2 Aspekte der Nachhaltigkeit im Bereich Bauen und Wohnen Mit dem Bericht der Weltkommission f r Umwelt und Entwicklung Unsere gemeinsame Zukunft Brundtland Bericht 1987 wurde eine intensive Diskussion um eine nachhaltig zukunftsvertr gliche Entwicklung ausgel st Das im Bericht formulierte Handlungsprinzip Nachhaltige Entwicklung befriedigt die Bed rfnisse der Gegenwart ohne die F higkeit k nftiger Generationen ihre eigenen Bed rfnisse zu befriedigen zu gef hrden besitzt eine kologische eine konomische und eine soziale Dimension Die Enquete Kommission des Deutschen Bundestages Schutz des Menschen und der Umwelt Ziele und Rahmenbedingungen einer nachhaltig zukunftsvertr glichen Entwicklung schl gt in ihrem Abschlussbericht ENQ98 grundlegende Ziele und Regeln f r diese Dimensionen der Nachhaltigkeit vor F r den Bereich Bauen und Wohnen als einem von drei n her betrachteten Beispielbereichen werden diese konkretisiert KOH99 BRA97 Innerhalb der kologischen Dimension liegt der Schwerpunkt auf
101. eicht die Ma e mit den CAD Daten die vom Prozessrechner zur Verf gung gestellt werden 3 2 2 2 Herstellung von Wandelementen aus Mauerwerksziegeln Zur Fertigung von Wandelementen aus Mauerwerksziegeln werden eine Reihe von Fertigungsanlagen einge setzt Diese unterscheiden sich u a im Automatisierungsgrad teil und vollautomatisch und der Herstellungs methode liegende und stehende Fertigung Bei liegender Fertigung werden Verbund oder Gusstafeln auf Arbeitstischen gefertigt Die Fertigung von Wandtafeln und Deckenplatten bspw der Fa Winkelmann R tz weist einen hohen Vorfertigungsgrad auf Der Einbau von Einbauteilen St rze usw der Elektro und Sanit rinstallation sowie das Verputzen erfolgt in der Vorfertigung Die Fertigung selbst ist aber weitgehend manuell s Abb 3 14 ei 7 F r die stehende Fertigung wurden eine Reihe von teil und vollautomatischen Anlagen entwickelt die gegenw rtig eingesetzt bzw angeboten werden z B von Rimatem Dynatec Anliker Ainedter S BA Lissmac Limes Bautechnik Lingl Bei vollautomatischen Anlagen berwiegt der Einsatz von Portalrobotern S BA Ainedter Lingl Der prinzipielle Aufbau einer solchen Anlage ist der Abb 3 15 zu entnehmen Allerdings ist selbst bei vollautoma tischen Anlagen ein Teil der Arbeiten z B Einlegen von Bewehrungen manuell auszuf hren Eine genauere Beschreibung verschiedener Anlagen kann der Literatur entnommen werden AMB98a AMB9YSb HAN99 MAA9
102. ein universelles Kommunikationsprotokoll bzw Schnittstellen zu Bussystemen zur Erfassung von Daten homogene Abbildung von Ger ten und Organisationseinheiten durch ganzheitliches Produktdatenmanagement Produktdatenbank als offenes System zur Integration vielf ltigster Ger te unterschiedlicher Hersteller und Bussystemparameter universeller Zugang zur Produktdatenbank ber einen Webserver 4 4 6 Universeller L sungsansatz Nimmt man ein erweitertes Konzept von Softwareagenten kann man die meisten Ziele von Kapitel 4 4 1 bis 4 4 5 realisieren Der Softwareagent bildet die Kommunikation zu einer bestimmten Komponente bzw Ger t ab Man definiert also ein Protokoll mit dem man die inneren Strukturen Ressourcen ber den Agenten abfragen kann Der Agent soll f r verschiedene multimodale Anfragen jeweils die passenden Daten liefern So ist es denkbar dass Sprachsteuerungen grafikf hige und textorientierte Zugangsmedien dieselben Zugriffs m glich keiten erhalten Es lie e sich auch eine mehrsprachige Unterst tzung einbauen Zus tzlich kann man sich auch die Integration eines Hilfesystems vorstellen Hat man mehrere Ein Ausgabem glichkeiten so kann man die Nachrichten der Frage Antwortdialoge ber mehrere Agenten und Kan le wahlweise ausgeben bzw aufnehmen So kann man die Textdialoge an einer Konsole auch an den Agenten der Stereoanlage zur Ausgabe weitergeben Mit passiven Agenten zur Benutzerf hrung z B f r Parametereing
103. eine Vielzahl von Programmen Hier werden zwei Berechnungsverfahren unterschieden Das instation re Verfahren ber cksichtigt den zeitlichen Verlauf von Parametern wie Lufttemperatur und Lastverlauf w hrend das station re Verfahren mit konstanten Mittelwerten rechnet Suncode DOE2 und TRNSYS arbeiten mit instation ren Berechnungsverfahren w hrend ANTARES und HELENA station re Verfahren verwenden 23 Neben diesen Simulationsprogrammen gibt es eine Reihe von Anwendungen die sich mit sehr speziellen Problemen besch ftigen SOMBRERO der Universit t GH Siegen berechnet zeitabh ngig den Schattenwurf von Objekten auf beliebige Oberfl chen SOMO00 Die Ruhr Universit t Bochum hat ein Programm zur Simulation von komplexen Bauwerk Sprengungen entwickelt Mit den Informationen von Tragwerkstruktur Z ndzeitpunkten und Lage der Sprengladungen werden f r den jeweiligen Zustand des Tragwerkmodells mechanische Ersatzmodelle Mehrk rpermodelle bzw Finite Elemente Modelle erstellt Das Einsturzverhalten des Geb udes kann dann visuell dargestellt werden BRE99 Mehrzonen Geb udedurchstr mungen k nnen mit dem System COMIS der Lawrence Berkeley National Laboratory simuliert werden COM97 Simulationen von Be und Entl ftungsanlagen sowie die Rauchausbreitung in Geb uden k nnen mit FLOVENT FLOTHERM der Firma Flomerics Ltd durchgef hrt werden Das berpr fen von Geb uden bez glich ihrer Behindertentauglichkeit ist ein weiteres Anwendu
104. eine weitere Stufe der Site_and_Building Level hinzugef gt Dadurch wurde die Integration von Gel ndemodellen m glich EAS99 15 Alle Objekte des Modells k nnen Eigenschaften sogenannte Attributes enthalten die vererbt werden K nnen Ein wichtiges Merkmal von RATAS sind Relationen zwischen Objekten Es gibt zwei Relationen part of und connected to BJ 92b Ein Fenster zum Beispiel ist blicherweise part of einer Wand Mit connected to werden typischerweise Objekte der selben Hierarchiestufe m einer Gruppe oder Baugruppe zusammengefasst Mit dem RATAS Modell wurde ein wichtiger Beitrag im Bereich Produktdatenmodellierung geleistet Die Ent wicklung dieses Modells wurde durch den Alleingang von Finnland beg nstigt da lediglich auf nationale Ge ge benheiten R cksicht genommen werden musste Das RATAS Modell spielt international keine Rolle Ein weiteres Produktdatenmodell im Forschungsbereich ist das A4 Modell der Universit t Karlsruhe HOV94 Das A4 Modell beschr nkt sich nicht nur auf die Geometrie sondern beinhaltet einen vieldimensionalen Daten raum mit den Achsen X Y Z Zeit Gr enordnung Aufl sung Teilsystem Morphologie Alternativen User T metag Komposition und Meta Hiermit k nnen die wichtigsten Informationsmerkmale eines Geb udes w h rend seiner Lebenszeit dargestellt werden Daten Programmstrukturen und Benutzerinteraktionen werden n einem flach strukturierten Datenmodell mit soge
105. einer Hausgemeinschaft haben unterschied liche Benutzer aber verschiedene Vorlieben und Zugriffsrechte Das Einrichten und Anpassen der SmartHome Konsolen und Kontrollger te sollte allm hlich je nach dem Bedarf der Bewohner und von den Bewohnern selbst vorgenommen werden k nnen Die Anpassung der momentan erh ltlichen meist mit Bildern ausgestatteten SmartHome Manager HMS00 HONOO kann nur in beschr nktem Ma e selbst vorgenommen werden Ein individuell gestalteter Zugang eines bestimmten Benutzers setzt ein Login Vorgang oder eine andersartige Benutzeridentifikation voraus ber das Internet ist dieser Zugang am einfachsten da man aus Sicherheitsgr n den Benutzernamen und Passwort braucht Dies st auch n den heute k uflichen Systemen so realisiert Bei lokalen SmartHome Zug ngen w rde eine Benutzerkennung f r die Realisierung von verschiedenen Sicht barkeiten ausreichen Auch von einem lernenden System mit automatischer Anpassung an Benutzergewohnheiten ist man heute noch weit entfernt Die h chste Stufe der Anpassung eines SmartHome an die Bewohner kann man durch anwesen heitsabh ngige Steuerungen erreichen Das Orwell sche Szenario FUTOO erlaubt zugleich den gr ten Kom fort das SmartHome kennt jeden einzelnen Bewohner wei wo dieser sich aufh lt kann also orts und benut zerabh ngig optimal reagieren birgt aber auch die gr ten Gefahren in sich wenn unerlaubtes Eindringen bers Internet n ein SmartHome er
106. eines Sinnvollerweise werden die Steine trocken auf Unterlagen gesetzt die sie in die richtige H he bringen und auf der Oberseite durch einen Halteb gel verspannt Dadurch entfallen Nebenzeiten f r das Mischen von kleinen Portionen M rtel Die Versetzger te kommen nicht mit M rtel in Ber hrung und verschmutzen daher nicht Der entscheidende Vorteil besteht aber darin dass durch die M rtelverpressung in alle Nuten eine absolut dichte Geb udeh lle entsteht Beim F llen der M rtelnuten vor Feierabend wird gleichzeitig der Ringanker auf der Mauerkrone vergossen Eine Maxime der Hausmontage ist die m glichst alle Transportt tigkeiten vom Kran oder von einer Pumpe ausf hren zu lassen Das bedeutet dass vor Montage der Decke alle Werkstoffe n die Geschosse abgestellt werden Materialien die vor der Einbringung des Estrichs verarbeitet werden k nnen wie Fenster T ren Heizk rper San t rausstattung Wandfliesen etc werden ohne Palette auf den Rohboden abgestellt Werkstoffe wie Farben Tapeten Bodenfliesen oder Parkett werden auf Paletten geliefert die mit Tischbeinen erh ht aufgestellt werden Die Estrich kompatiblen Tischbeine werden nach Trocknung des Estrich einfach b ndig abges gt Durch die erh hte Aufstellung ist der Verguss des Flie estrichs unter den Paletten kein Problem Dieser Grundsatz bedeutet auch dass z B kein Material berschuss geliefert werden darf der zu einem sp teren Zeitpunkt wieder au
107. eitsbeschr nkungen f r verschiedene Komponenten und Ressourcen Erst wenn man auf dieser Schicht netzwerk bergreifend Zugang schafft kann man Zugriffsrechte einen zentralen Datenbank organisieren In folgenden Punkten gibt es Potential f r Forschung und Entwicklung homogene Abbildung beliebiger Endger te an unterschiedlichen Netzen Dienste mit Netzwerkmanagement Funktionalit t Zugriffsrechte zentral verwalten und Sichtbarkeiten dezentral in den Zug ngen der Netzwerke organisieren Um weitere Synergien aus der Vernetzung eines SmartHome zu nutzen m ssen sich automatisierte logische und zeitliche Abl ufe erstellen lassen Auch Zust nde die das ganze Haus betreffen sollten definiert werden k nnen und einfach wartbar sein Diese Szenariensteuerungen gibt es bisher nur in Ans tzen siehe Kap 3 3 3 5 oder als Insell sungen von einzelnen Herstellern Durch die Protokolle lassen sich einzelne Ereignisse gut ausl sen ganze Szenarien und Modi werden bisher aber nicht systemweit unterst tzt Es sind somit in folgenden Punkten Forschung und Entwicklungen n tig Verwaltung von systemweiten zeitlichen Ablauf und Szenariensteuerungen und Strukturierung und Blockbildung von Kommandos zu einer Steuerung mit Modi Bei den letzten Punkten l sst sich die Schwierigkeit der einfachen Handhabung komplexer Vorg nge und damit der gro e Entwicklungsbedarf von multimodalen Mensch Maschine Schnittstellen HMI eines SmartHome erahn
108. ellt werden dass der verst rkte Einsatz der Informa tions und Automatisierungstechnik m Bereich Bauen und Wohnen ein gro es Innovationspotenzial birgt Wichtige Tendenzen s nd m Bereich Planung die Entwicklung von Standards f r Produktdatenmodelle und die Nutzung von digitalen Geb udemodellen in allen Lebenszyklusphasen Im Bereich der Fertigung ist eine Orien tierung auf die Verwendung vorgefertigter Baukomponenten die von automatisierten Fertigungsanlagen produ ziert werden k nnen festzustellen Der Bereich der Hausautomatisierung zeichnet sich durch eine besonders dynamische Entwicklung aus Schwerpunkte sind hier die informationstechnische Integration aller technischen Ger te im Haus und die Entwicklung neuer Dienstleistungen und Funktionalit ten auf dieser Basis Ausgehend von der Einsch tzung des Entwicklungsstandes werden F amp E Aktivit ten vorgeschlagen deren Rah men die Vision des FZK Hauses bildet Dazu geh ren Untersuchungen und Entwicklungen zu einem Produkt datenmodell f r das FZK Haus einer Fabrik f r d e automatisierte Vorfertigung von Wandelementen Kompo nenten f r Geb udeplanungs und Entwurfswerkzeuge dem Informationsaustausch zwischen Planung und Ferti gung der Integration der Hausautomatisierung in das Produktdatenmodell Benutzerschnittstellen und Benutzer adapt on des SmartHomes Abschlie end werden M glichkeiten der Integration mit F amp E Vorhaben anderer Institute des Forschungs zentru
109. em Internet sch tzt Ziel ist ebenso die Familie bzw die soziale Gruppe zu unterst tzen die ihr Leben in einem SmartHome organi siert d h Ressourcen teilt Beschaffungen t t gt Nachrichten austauscht oder anders kommuniziert und sich auf verschiedene Arten ihre Freizeit gestaltet Bei einer Familie mit Kindern kann mehr Sicherheit erreicht werden wenn Einschr nkungen der Zugriffsm glichkeiten einfach zu realisieren sind wenn zum Beispiel alle K chen ger te abschalten und sperren ein einfaches Kommando ist Die Teilintegration von Pflegediensten dem HomeCare Bereich oder auch Elderly and Disabled people E amp D HAUOO erlaubt es dass man durch eine Tele Betreuung einen besseren kosteng nstigeren und l nge ren Lebensabend Zuhause verbringen kann als das ohne SmartHome m glich w re Wer selbst das Krankenbett h tet dem werden schnell die Vorteile eines SmartHomes bewusst Immerhin wird der Anteil von Menschen die im t glichen Leben beeintr chtigt sind auf 13 der Gesamtbev lkerung der EU gesch tzt Ein einfaches Beispiel f r Schwerh rige sei hier genannt Wenn das Telefon klingelt wird auf dem Fernsehger t eine Meldung eingeblendet TUBOO Weitere Nutznie er eines SmartHomes sind Tele Heim Arbeiter innen mit b ro hnlichen PC Arbeitspl tzen Diese Gruppe ben tigt haupts chlich Zugangstechnologien d h einen schnellen Internetzugang kann aber mit einer besseren PC Infrastruktur auch die
110. en 83 4 4 2 Benutzerfreundliches SmartHome Ziel ist es die technischen Einrichtungen und Ger te einer Wohnumgebung durch ein einheitliches nutzerfreundliches Bediensystem und die Automatisierung souver n zu beherrschen um mit ihnen eine den Bed rfnissen angepasste Funktionalit t zu realisieren das Energie und Sicherheitsmanagement zu verbessern sowie Routineaufgaben zu erleichtern Da die Zielgruppen aus allen Bev lkerungsteilen stammen und auch die einzelnen Bewohner selbst unterschiedlichste Ger te bevorzugen sind meist mehrere multimodale Mensch Maschine Schnittstellen im Einsatz Das Anpassen der Technikpr senz an die W nsche der Bewohner kann die Vorraussetzung daf r sein dass ein h heres Ma an Technik im SmartHome akzeptiert wird Durch Sprache als dem nat rlichsten Kommunikationsmittel kann mit Spracherkennungssystemen besonders gut eine breite Akzeptanz erreicht werden Den realisierten Spracherkennungen fehlt meist das benutzerunabh ngige Erkennen von Kommandos und den h heren Protokoll Schichten fehlt die Unterst tzung der Sprachsteuerung S e sind meist grafikorientiert s Kap 3 3 4 2 F r multimodale HMI sind in folgenden Punkten Forschung und Entwicklungen anzustreben Protokollschichten die Spracheingabe Gestik und Dialogsystematiken unterst tzen Konzepte f r wearable devices als Zugangsger te zum SmartHome die nicht st ren und deshalb immer getragen werden k nnen Unterst tz
111. en Forschung und Entwicklungen interessant Konzept zur Benutzerf hrung bei der Bedienung und Einstellung von Ger ten und Abl ufen aktives SmartHome Assistentenprogramm das lernt und selbstst ndig ag ert 4 4 3 Generationengerechtes SmartHome Um f r ltere Menschen ein l ngeres Verbleiben n der eigenen Wohnung durch alters und bed rfnisgerechte Anpassung der Wohnumgebung zu erreichen sind die Grundausstattungen eines SmartHome hervorragend geeignet Im HomeCare Bereich s Kap 3 3 2 6 der besonders f r Deutschland mit seiner Alterstruktur interessant ist gibt es eine Vielzahl von Ans tzen von Soft und Hardware f r eine Unterst tzung von Arztpraxen und Pflegedienstleistungsunternehmen Man kann z B durch das Sammeln von medizinischen Messwerten und die Kommunikation mit den Patienten zuhause neue M glichkeiten f r rztliche Diagnosen und Behandlungen schaffen Auch die f r Familien mit Kinder n tzlichen benutzerabh ngigen Zugriffsbeschr nkungen s auch Kap 4 4 1 sind hier hilfreich Generationengerechtes Wohnen wird durch folgende Entwicklungen gef rdert Unterst tzung von mobilen und festinstallierten Ger ten zur medizinischen Datenerfassung Integration von Pflegedienstma nahmen in ein SmartHome 84 4 4 4 Ressourcenschonendes SmartHome In dem Bereich HVAC Heating Ventilation and Air Conditioning gibt es wie in Kapitel 3 3 2 1 dargestellt Reserven in der Ressourcenausn tzung die mit ei
112. en eingesetzt werden Vermessung von Industrieanlagen Vermessung von Geb uden Vermessung von St dten Das Vermessen von Industrieanlagen kann f r eine sogenannte As Built Anlagendokumentation aus rechtlichen oder technischen Gr nden notwendig werden Als Messsysteme kommen hier Theodoliten Photogrammetrie oder Laser zum Einsatz RIE99 Die Messsysteme liefern 3D Punktdaten die meistens nicht nur auf ein Koordinatensystem bezogen sind Nach der Verschmelzung der einzelnen Ansichten k nnen Geometrieelemente erzeugt werden Das Laservermessungssystem LARA von Zoller Fr hlich nimmt Abstands und Intensit tsbilder auf Mit einer Messung k nnen je nach Typ horizontal 3600 und vertikal 300 mit einer Genauigkeit von circa 3 mm erfasst werden Die Verschmelzung der einzelnen Ansichten und die Erzeugung der 3D Geometrie erfolgt teilautomatisiert Die erzeugten Geometrieelemente k nnen als IGES oder im ACIS Format weitergegeben werden Abbildung 3 9 zeigt das Tiefen und Reflektionsbild einer mit LARA aufgenommenen Szene Rechts ist das CAD Modell als Drahtmodell dargestellt VEF ANNE Abb 3 9 Tiefen Reflektivit tsbild und CAD Modell einer mit LARA aufgenommenen Szene Das System erfordert hohe Investitionen und geschultes Personal UK Robotics bietet deshalb das Vermessen inklusive der Geometrieerzeugung als Dienstleistung an Referenzprojekte von UK Robotics sind die Vermessung und Modellierung einer Montagestrasse bei VO
113. en mit allen Verkn pfungen und Beziehungen Steuerung der Zugriffe Verwaltung der Zugriffsrechte Sicherstellung der Datenkonsistenz Vermeidung redundanter Daten Archivierung Kommerzielle PDM Systeme s nd haupts chlich m Bereich der Automobilindustrie im Einsatz Beispiele dieser Systeme s nd in Tabelle 3 2 aufgef hrt PDM System Entwickler Schnittstellen Bemerkungen CIM Database Contact Software 1990 STEP AP214 ENGDATT Internetf hig GmbH ENX Enovia IBM Deutschland 1991 STEP AP203 AP214 XML Internetf hig GmbH ISO OMG W3C VRML plattformunabh ngig STL kompl Lebenszyklus Technology GmbH Lebenszyklus Lebenszyklus Service GmbH Java TCP IP Unigraphics Solution Internetf hig kompl Java C XML Lebenszyklus Tab 3 2 Beispiele von kommerziellen Produktdatenmanagementsystemen AUTOO Die Einf hrung von PDM Systemen kann projektabh ngig bis zu einem Jahr dauern und ein Investitionsvolumen von mehreren Hunderttausend Mark umfassen Im Bauwesen ist der Einsatz dieser Systeme nicht sehr verbreitet Lediglich gro e Planungsb ros verf gen ber entsprechende Produkt oder Dokumentenmanagementsysteme 3 1 1 3 Produktdatenschnittstellen Neutrale CAD Schnittstellen wie zum Beispiel IGES DXF und VRML beschr nken sich beim Austausch von Daten auf die geometrische Repr sentation der Geb ude Materialeigenschaften inklusive Texturen und Geb udestrukturen werden nur begrenzt be
114. en unterschieden werden W hrend in der Vorfertigung Baukomponenten mit industriellen Methoden hergestellt werden berwiegt auf der Baustelle gegenw rtig eine nach Gewerken gegliederte handwerkliche Arbeitsweise Daher weist die Vorfertigung bereits einen hohen Mechanisierungs bzw Automatisierungsgrad auf Die Arbeiten auf der Baustelle werden durch Baumaschinen zwar unterst tzt aber der Anteil k rperlich schwerer und gesundheitsgef hrdender T tigkeiten ist nach wie vor hoch Gleichfalls gen gt die Qualit t der Bauausf hrung zumeist nicht industriellen Ma st ben Die Orientierung an Gewerken bringt Logistik und Kommunikationsprobleme mit sich die h ufig in Bauverz gerungen Abweichungen von der Planung Quali t tsm ngel u resultieren Der Ist Zustand des Geb udes nach der Errichtung der 1 d R vom Soll Zustand Planungszustand abweicht wird gegenw rtig im Allg nicht erfasst Damit ist zumindest f r sp tere Sanie rungs und Umbauarbeiten ein zu erbringender Aufwand f r die Aufnahme des aktuellen Zustands abzusehen ber die Nutzungsphase fallen zwar Informationen ber das Geb ude an Diese werden aber nur teilweise erfasst und archiviert und sind weiter kaum nutzbar Die Objektbetreuung und Instandhaltung kann zwar auf die Planungsdokumente und die w hrend der Nutzung erfassten Informationen zugreifen aber die Konsistenz probleme und die Soll Ist Abweichungen k nnen den Wert dieser Dokumente stark einschr nken
115. endes Dr cken jeweils andere Aktionen einmal oder zyklisch ausl sen soll Dieses gilt f r fast alle Eingabeger te und Sensoren die durch Ereignisse programmierbare Abl ufe und Aktio nen tr ggern sollen Bosch Domotik DOMOOb DOL00a bietet auf EHS Bas s EHS95 EHSO0a daf r eine kompakte L sung als Hutschienenaufsatz an Hierbei werden mehrere Aktionen zu Szenarien zusammengefasst von Szenariencontrollern verwaltet und sind daher jederzeit abrufbar EIE00 BTIOO 47 Noch nicht gel st ist der system bergreifende Zugriff auf durch Ereignis ausgel ste Szenarien aus mehreren Einzelaktionen da die Protokolle bisher rein nachrichten und kommandoorientiert bezogen auf Ger te und Komponenten arbeiten D h man wird vorerst zeitliche Abl ufe auf multimodale und system bergreifende Weise nur ausl sen nicht aber ver ndern k nnen 3 3 4 Benutzer und Anwender 3 3 4 1 Anwender Zielgruppen USER Zu den Zielgruppen z hlt jeder der sich mit der Vorstellung eines SmartHomes anfreunden kann und damit ein besseres und angenehmeres Wohnen verbindet Es gibt viele Gruppen die besonders von einem SmartHome profitieren k nnen die Bewohner von Niedrigenergie und Passivh usern die sich Einsparungen und eine Er leichterung des Raumklimamanagements w nschen oder die auf Sicherheit bedachten Bewohner von Einfami lienh user die zus tzlich noch alle m glichen Ger te steuern m chten oder jemand der den Vorteil eines Fern zugangs mit d
116. ensetzung einfach anpassen zu k nnen mit anderen Worten sie m ssen generationengerecht sein Flexibilit t l sst sich durch sog Nutzungsflexibilit t Zuschnitt Gr e und Ausstattung der R ume erlaubt verschiedene Nutzungsm glichkeiten oder durch gute Umbaubarkeit Erweiterung Ver nderung der Raumaufteilung Austausch oder Nachr stung haustechnischer Einrichtungen mit geringem Aufwand m glich erzielen Beides muss in der Planungsphase ber cksichtigt werden wobei nicht nur die Geb udeplanung angesprochen ist sondern auch die St dteplanung da z B Grundst cksparzellen ausgewiesen werden m ssen die entsprechende Geb udetypen zulassen Ein Beispiel hierf r k nnten Grundst cke f r Reihenh user mit variabler Breite sein Der Wandel in der Arbeitswelt z B Telearbeit wechselnde Besch ftigungssituationen bekommt zunehmend Ein fluss auf die nachgefragten Wohnungsformen Wohnkosten r umliche Verh ltnisse Mi Person M Personen B3 Personen P4 Personen W5 u m Personen 100 ee an za CNI Rem 0 40 1961 1970 0 1950 zu Daut 1987 1992 20004 Abb 2 6 Haushaltsgr e Quelle KOR97 S 7 Die Individualisierung der Anspr che hat zur Abwendung vom industriellen Wohnungsbau der 70er und 80er Jahre und zur Hinwendung zu traditionellen Techniken und Baukonstruktionen z B Lehmbau gef hrt Diese sind aber nicht geeignet um den gesamten Wohnungsbedarf abzudecken Somit besteh
117. entifikation f r die Zuweisung von Benutzerrechten erheblich mehr M glichkeiten und Anpassungen des SmartHome an die Bewohner erlauben Dies wird wohl erst in Zukunft wenn viele Komponenten vernetzt sind an Bedeutung gewinnen Wahrscheinlich ist die Akzeptanz einer Ortsbestimmung mit Bewohneridentifika tion erst der zweite Schritt nachdem das SmartHome allgemein akzeptiert wurde siehe auch HOMECARE Einen anderen Sicherheitsaspekt stellen die Zugangswege des Internet zum SmartHome dar s Abb 3 27 Die Gateways und Access Points sollen Bewohnern und Service Providern den Zugang zu einem SmartHome erlau ben aber auf der anderen Seite u erst sicher gegen das Eindringen von Hackern oder anderen Organisationen aus dem Internet sein Gelingt es hier nicht ein Vertrauenspotential in der Bev lkerung zu schaffen wird der Vernetzungsrad der k nftigen SmartHomes erheblich darunter leiden 3 3 3 Eigenschaften von Systemen zur Hausautomatisierung Das SmartHome kann aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten und Teilsystemen bestehen von denen viele bereits auf dem Markt erh ltlich oder als Prototypen realisiert sind Es entsteht damit automatisch ein Gesamt system mit verteilter Funktionalit t bei dem Teile von unterschiedlichen Herstellern kommen das immer aktiv ist und mit der Zeit ver ndert und angepasst wird s Abb 3 28 Die Frage muss daher lauten Welche Eigenschaften m ssen die jetzigen und zuk nftigen k uflichen Teile besit
118. er Bauwillige fragen wo er Getr nkekisten oder einen Sack Kartoffeln k hl zwischenlagern kann Prinzipiell k nnen alle Kellerw nde aus den gleichen Materialien wie die Geschossw nde gefertigt werden Gegen anstehendes Erdreich sind diese W nde mit geeigneten Beschichtungen zu versehen damit sie trocken 69 bleiben Diese Beschichtungen m ssen sorgf ltig aufgespachtelt werden was lohnintensiv ist Deshalb und wegen der grunds tzlichen Vorliebe deutscher Bauherren f r Keller aus Beton werden beim FZK Haus nur die freistehenden Kllerau enw nde und die Innenw nde aus Steinen gefertigt W nde gegen das Erdreich werden aus Betonfertigelementen ausgef hrt die wie die Decken vollautomatisch mit Gleitfertigern hergestellt werden k nnen s Kap 3 2 2 1 Wenn statisch erforderlich k nnen die Hohlr ume der Hohlplatten mit Ortbeton ausgegossen werden Sonst empfiehlt sich eine F llung mit Isolationsmaterial Die Fugen zwischen den Platten werden mit wasserundurchl ssigem M rtel verpresst Bei dr ckendem Wasser werden zus tzlich Dichtschn re aus quellf higem Bentonit eingelegt s Abb 4 6 Solche Kellerw nde aus endlos geformten und zurechtges gten Hohlplatten sind heute un blich Selbstverst ndlich k nnen auch andere Fertigkeller die Basis des FZK Hauses bilden Die Fertigungsautomatis ierung ist bei anderen Varianten jedoch erheblich aufw ndiger evtl D mmung Dichtschnur innen glatte Hohlplatte Schalungsseite M rte
119. er UMTS Handy UMTOO vor einem Ger t und l sst sich grafisch von einem Software Ass stenzprogramm durch die Einstellungen des Ger tes f hren und s e ver ndern Nat rlich sind alle Ger te vernetzt und die Ab 5 frage von Werten oder das Senden von Kommandos ist daher von berall Abb 3 25 SmartHome m glich auch ber Internet oder Mobilfunk Ger tevernetzung Man hat festgestellt dass die meisten wichtigen Entscheidungen der Haushaltsf hrung in der K che getroffen werden und man sich dort im Schnitt am h ufigsten aufh lt Insofern ist nur folgerichtig dass Fa Ericsson und Fa Elektrolux ein solches Ger t fest in einen K hlschrank einbauen E2H00 Andere Pilot Entwicklungen m ssen sich aber erst am Verbraucher orientieren Zum Beispiel bringt die spre chende und verstehende Waschmaschine IMS99 zwar f r Blinde etwas es w ren aber andere technische Opti mierungen mit soviel Elektronik m glicherweise sinnvoller Beispielsweise das Erkennen des genauen Ver schmutzungsgrads der W sche Aber vielleicht w nscht sich mancher nur dass die Waschmaschine signalisiert wenn sie fertig ist vielleicht in dem sich die Stehlampe im Wohnzimmer einschaltet Ein Problem bei der Vernetzung von Haushaltsger ten mt Endger ten des Entertainment Bereichs Fernseher Stereoanlage Videoger te ergibt sich durch die unterschiedlichen ben tigten Bandbreiten Faktor ca 10000 berdies herrscht bei den Entertainment Ger ten bunte Vie
120. er in die Roboterzelle hinein und wieder hinausgelangen Elektroinstallationskan le werden mit einem anderen Werkzeug gefr st was einen zeitlich aufw ndigen Werkzeugwechsel erfordert Tabelle 4 4 zeigt eine Zeitreserve von ca 10 Sekunden pro Stein fern nur etwa jeder dritte Stein auch auf der R ckseite eine Installation erh lt gen gt ein Roboter Fehlen im Mittel nur wenige Sekunden so lassen sich die M rtelfugen auf den L ngsseiten mit einfachen Maschinen und Vorrichtungen an den Transportstrecken anbringen Ist die S ge nicht ausgelastet und der Markt f r die H user vorhanden lohnt sich eine zweite Roboterstation 78 sec TOEA pro Stein ES S E Steinzuf hrung Installationskanal fr sen 1 2 m x 0 2 m sec T 4 4 Zeitbedarf der Roboterstation Taktzeit 90 sec Arbeiten zwei Fachkr fte bei der Montage der Installationen und dem Auftrag des Putzes Hand in Hand hinter einem Puffer der sie vom Maschinentakt entkoppelt so bleibt ihnen Zeit gelegentliche St rungen der Anlage zu beseitigen oder andere Nebent tigkeiten zu verrichten Das Wenden der Steine und das Umpalettieren im Zeittakt stellt kein Problem dar Um den Puffer vor dem Wender klein halten zu k nnen ist ein schnell trocknender Innenputz auf Gipsbasis vorzusehen In Tabelle 4 5 ist eine Kostensch tzung f r die Fabrik dargestellt die deutliche Reserven beinhaltet 1000 m x 2000 DM m 2000 TDM Roboterzelle Roboter 100 TDM 400 TDM Werkzeuge 100 TDM
121. erden Die Kostenberechnung erfolgt nach HOAI oder DIN276 und wird ebenfalls durch Datensammlungen unterst tzt 24 Der Datenaustausch zwischen den AVA Systemen kann im einfachsten Fall ber Zugriffe auf eine gemeinsame Datenbank oder ber ASCII Dateien durchgef hrt werden Die Datenverkn pfung und zuweisung kann manuell oder mit Hilfe von Scripten erfolgen Bereits 1985 hat der Gemeinsame Ausschu Elektronik im Bauwesen GAEB eine Regelung f r den Datenaustausch zwischen AVA Systemen festgelegt Die Vorteile eines festgelegten Regelwerkes sind die schnelle Weitergabe und Auswertung der Daten und die Verminderung bzw die Vermeidung von Eingabefehlern Es gibt drei Versionen von den GAEB Datenaustauschformaten DA 1985 wird nicht mehr unterst tzt DA 1990 die aktuelle Version und DA 2000 die zuk nftige Version Die DA 1990 ist in sechs Datenaustauschkennungen KE unterteilt KE 81 82 f r den Austausch von Leistungsverzeichnissen zwischen Architekt und Ingenieur KE 83 f r die Angebotsaufforderung KE 84 f r die Angebotsabgabe KE 85 f r Nebenangebote und KE 86 f r die Auftragserteillung Das GAEB Datenaustauschformat DA 1990 wird von der Mehrzahl der AVA Systeme in nahezu komplettem Umfang unterst tzt MU199 Die Unterst tzung des IFC oder STEP Produktdatenmodells ist bei keinem der Systeme realisiert Dennoch zeigen sich einige AVA Anbieter die nicht direkt an ein CAAD System angebunden sind daran interessiert die Masse
122. ereich Heizung L ftung Energie und Licht ab Die Anwendungsprotokolle 225 228 und 230 von STEP konzentrieren sich auf die Geometrie im Bereich Rohbau TGA Innenausbau und R ume auf Heizung L ftung Kl ma und auf den Stahlbau Diese Modelle werden als Sichtmodelle Aspect Models bezeichnet EAS99 Modell Entwickler CIMSTEEL EUREKAProject 130 1985 Stahlbau u http www cis2 org wi 42 Partner aus 8 L ndern gt CIS 2 CIMSteel Integration Standard gt STEP AP230 Application Protocol Innenausbau R ume Apnienion rue O Application Protocol Application Protocol Aieaton Pro 1 ee Application Protocol Stahlbau Universit t Karlsruhe IFIB 1994 Vieldimensionaler Datenraum RATAS VTT Finland 1990 Integriertes Geb udemodell STEP Part 106 BCCM NIST 1994 Integriertes Geb udemodell Planung Application Resource De a Entwurf Konstruktion Betrieb Wartung Abbau Interoperability IAI Tab 3 1 Produktmodelle im Bauwesen Integrierte Modelle Building Core Model oder Building Frame Model versuchen den gesamten Lebens zyklus m glichst vollst ndig m glichst viele Sichtweisen zu beschreiben Einer der ersten Ans tze in diese Richtung ist das RATAS Modell RATAS wurde im Rahmen eines nationalen Forschungsprojektes am Techni cal Research Center of Finland VTT entwickelt Prinzipiell besteht dieses Produktmodell aus f nf Hierarchie stufen Building System Subsystem Part und Detail BJ 92a Sp ter wurde
123. eren Fassaden von Geb ude Die Rekonstruktion von Innenr umen wird nicht erw hnt STR98 3 1 2 11 Facility Management Facility Management wird seit Ende der 70er Anfang der 80er Jahre in den USA vorwiegend w hrend der Nutzungsphase von Geb uden eingesetzt In Deutschland wurden Ende der 80er Jahre erste Arbeiten ver ffentlicht die den Einsatz von Facility Management nicht nur auf die Nutzungsphase beschr nken sondern auch andere Lebensphasen eines Geb udes ber cksichtigen Mit dem Begriff Integriertes Facility Management wird versucht den gesamten Bauprozess von der Initiierung bis zum Abriss ganzheitlich zu betrachten und zu managen KAH99 Der Einsatz von kommerziellen Facility Management Systemen CAFM Computer Aided Facility Management steht erst am Anfang und konzentriert sich auf die Nutzungsphase des Geb udes Sch tzungsweise 20 der Geb udenutzer und Geb udeeigent mer Immobilienbetreiber setzen CAFM Systeme ein Neben den Kosten f r die Softwarelizenzen sind auch Kosten f r Beratungs Integrations und Wartungsdienstleistungen zu ber cksichtigen Das Angebot an CAFM Systemen ist gro Die GEFMA German Facility Management Association verzeichnet 44 Systeme in ihrer Markt bersicht LODOO Branchen bergreifend z B Verkehr sind die Sch tzungen weit h her ca 180 Systemanbieter Die Auswahl eines Systems h ngt von den Anwendern zum Beispiel Nutzer Dienstleister Eigent mer usw von der Anwendung
124. ersoftware f r Protokolle etc Die Anforderungen f r einen Produktdatenserver und einen Host f r Agentenprogramme lassen sich am Besten mit einem PC verwirklichen Ein weiterer Vorteil ist dass man die Software durch die Verwendung des berall vorhandenen Home PC zum billigen Einstieg in ein SmartHome nutzen und verbreiten kann Um die Grundlage von Software f r Agenten auf unterschiedlichste Z elsysteme und f r viele Ger teprofile zu legen und kleinern Firmen Nischenl sungen zu gestatten ist die Entwicklung von Software als Open Source anzustreben Um entwickelte Ger te an den PC anzuschlie en sollten die Plug amp Play f higen Schnittstellen USB USB00 und Firewire FIROO oder Ethernet bevorzugt werden 4 5 Meilensteine Das Vorhaben FZK Haus wird auf etwa 10 Jahre angelegt Es soll mithelfen eine neue Planungs Bau und Wohnkultur in Deutschland zu f rdern die von einer ausgezeichneten technischen Qualit t gepr gt ist die sich in allen Bereichen an den menschlichen W nschen und Bed rfnissen orientiert Auch das wichtige Thema Kosten ist zu ber cksichtigen weil viele Menschen zun chst die finanzielle H rde nehmen m ssen bevor andere Gesichtspunkte tragen Tabelle 4 11 listet die Meilensteine auf Jede Entwicklungslinie verfolgt regelm ig ein Jahresziel Jedes Jahr soll einer der grau unterlegten wichtigen Meilensteine erreicht werden um damit den Projektfortschritt deutlich zu dokumentieren Selbstverst ndl
125. essschritte besonders in der Produktion von Baumaterialien und vorgefertigten Bauteilen Die Automatisierung der Arbeitsg nge des traditionellen Bauprozesses z B Mauer oder Putzroboter f r den Baustelleneinsatz muss vorerst als gescheitert angesehen werden 5 Ein h herer Vorfertigungsgrad und Automatisierung k nnen helfen den Ressourcenverbrauch zu sen ken und die Umweltbelastungen zu verringern z B geringeres Abfallaufkommen k rzere Bauzeiten 6 Von der Hausautomatisierung werden wichtige Beitr ge f r ein umweltvertr gliches z B ressourcen sparendes Klimamanagement und ein generationsgerechtes Wohnen z B HomeCare erwartet 7 Die Hausautomatisierung befindet sich in einem sehr dynamischen Entwicklungsprozess Neben den Anwendungen im Bereich Heizung und L ftung Installationstechnik und Hausger te sind die Einbin dung der Kommunikationstechnik Unterhaltungselektronik und des PC und die Anbindung an externe Datennetze als Entwicklungsschwerpunkte hinzu gekommen Ein weitgehend offenes Problem ist die Systemintegration zur Realisierung zus tzlicher Funktionalit t Ausgehend von der Einsch tzung des Entwicklungsstandes werden die folgenden F amp E Aktivit ten vorgeschla gen deren Rahmen die Vision des FZK Hauses bildet 1 Entwicklung eines Produktdatenmodells f r das FZK Haus In der Planung und Entwurfsphase dient das Produktmodell dem Informationsaustausch zwischen Pla nern Bauherren und Nutzern Neben dem
126. est Montagearbeiten auf der Baustelle auszuf hren sind zum anderen der zu erzielende Automati sierungsgrad bei der Baustellenfertigung durch technologische und wirtschaftliche Randbedingungen zumindest gegenw rtig vergleichsweise niedrig ist F r den Umbau und die Sanierung von Altbauten trifft dies im Wesentlichen auch zu Im Unterschied zum Neu bau s nd aber Einschr nkungen sowohl f r die Verwendung von Fertigteilen als auch den Einsatz von Baurobo tern und anderen automatisierten Baumaschinen st rker Dies resultiert im Wesentlichen aus den vorgegebenen Strukturen z B Bauweise und materialien Ma e Zug nglichkeit Daher lassen sich kaum relevante Projektbe schreibungen in der Literatur bzw am Markt verf gbare spezielle Ger te spezielle Baukomponenten usw fin den Im Folgenden werden Entwicklungsstand und tendenzen beider Rationalisierungsans tze daher vorwiegend in Hinblick auf den Neubau analysiert 29 3 2 1 Automatisierungsgerechte Konstruktion 3 2 1 1 Bauweisen F r die Rohbauerstellung ist eine Unterscheidung nach der Bauweise und materialien sinnvoll Im Montagebau lassen sich drei Bauweisen unterscheiden KOT 87 Die Skelettbauweise beruht auf einer tragenden Konstruktion aus St tzen und Riegeln auf die die raumabschlie enden nichttragenden W nde und Decken montiert bzw aufgelegt werden Bei der Tafelbauweise haben die W nde und Decken eine statisch konstruktive und raumabschlie ende Funktion
127. etet sich bei H usern mit Keller die Isolation der Kellerdecke an was jedoch die Nutzung des Kellers als Wohnraum ausschlie t 4 3 6 Keller Betrachtet man einen Geb udegrundriss so ist kaum ein Unterschied zwischen Keller und anderen Geschossen feststellbar Dennoch gibt es genug Gr nde den Keller gesondert zu betrachten l Im Zusammenhang mit kosteng nstigem Bauen wird von Vielen der Verzicht auf einen Keller propagiert 2 Traditionell hat der Keller wegen seines besonderen Klimas die Funktion als Vorratsspeicher 3 Keller sind blicherweise in den Boden hineingebaut Daraus ergibt sich das k hle Klima mit hoher Luftfeuchte 4 Die Grenzen zwischen Fundament und Keller verwischen sich manchmal tragende Bodenplatte statt Streifenfundament 5 F r Kellerr ume wird meist Beton bevorzugt in Geschossw nden wird Beton meist gemieden Bei sehr ung nstigem Baugrund z B Fels ist der Verzicht auf einen Keller zu erw gen Sonst aber sollte sehr genau abgewogen werden Viele Funktionen erf llt ein Keller auch in sehr einfacher Ausf hrung ohne Putz und Estrich mit billigen T ren und Fenstern und einer einfachen Elektroinstallation Eine Au entreppe ist deutlich preisg nstiger zu realisieren als eine Innentreppe und bietet gro e Vorteile bei der Nutzung als Fahrradkeller und Abstellraum f r Gartenger te etc Die Trends zeigen eher dahin im Keller h usliche B ros und Fitnessr ume unterzubringen Trotzdem sollte sich d
128. eton Hohlplatten WeberHaus Marktf hrer bei Fertigh usern aus Holz Wittmer Klee n chstgelegener Hersteller von Hohlplattendecken Fertigkellern und Leichtbeton Massiv w nden S ba Gro unternehmen mit sehr viel Erfahrung mit der Vorfertigung von Hauselementen der Entwicklung von Software und Maschinen geh ren folgende Firmen zu den ersten Adressen Lissmac Produzent von Steins gen f r die Baustelle und gr erer Anlagen f r die Vorfertigung Weckenmann Hersteller von Schalungsrobotern Hundegger Anbieter vollautomatischer Abbundmaschinen und der BAMTEC Bewehrungsteppich Schwei anlage Kuka Hersteller von Industrierobotern und Fertigungsanlagen Graphisoft Nemetschek mb Software Autodesk Hersteller von CAD Systemen und aufbauenden Softwarewerkzeugen f r die Architektur Realax Anbieter eines VR Systems das im FZK schon mit Erfolg eingesetzt wird Unter den Forschungseinrichtungen seien folgende genannt imb Institut f r Maschinenwesen im Baubetrieb Uni Karlsruhe fr heres Projekt zum Mauerbau mit Robotern Ifib Institut f r industrielle Bauproduktion Uni Karlsruhe hat hnliche Ziele wie das FZK Haus IBP Fraunhofer Institut f r Bauphysik Stuttgart bearbeitet zahlreiche Fragestellungen rund um das Haus ISE Fraunhofer Institut f r solare Energiesysteme Freiburg eine der wichtigsten Adressen zum Thema Energieeinsparung Passivhaus Institut Darmstadt anerkannte Institutio
129. eugt werden Abtragende Verfahren wie das Fr sen k nnen f r das Erstellen von Landschaftsmodellen eingesetzt werden STR96 F r anschauliche Geb udemodelle k nnen W nde und D cher einzeln aus Holzplatten gefr st und zusammengesetzt werden Die Fr sprogramme werden aus den vorhandenen Geometriemodellen erzeugt Die Preise f r solche Modelle beginnen bei ca 2000 DM f r ein einfaches Haus Das bekannteste generative Verfahren ist die Stereolithographie Prinzipiell wird dabei ein fl ssiges Harz Monomer durch ultraviolette Bestrahlung verfestigt Polymer Die Stereolithographiemaschine besteht aus einem Laser einer Umlenkeinrichtung einem Vorratsbeh lter f r das fl ss ge Harz und einer in zRichtung verschiebbaren Bauplattform Der Aufbau des Modells erfolgt bei der Stereolithographie Schicht f r Schicht Der Laser belichtet eine entsprechende Schicht und verfestigt das Material Die Bauplattform bewegt sich um die Schichtdicke nach unten und die n chste Schicht kann verfestigt werden Die Schichtdicken sind anwendungsabh ngig kleiner als 1 mm d h die Maschinenbelegungszeit ist signifikant von der H he des Modells abh ngig Stereolithographie l sst sich nur effektiv einsetzen wenn bereits korrekte 3D Volumenmodelle vorliegen F r einfache Modelle ist das Verfahren zu teuer Lediglich bei komplexen Architekturmodellen mit vielen Details wie zum Beispiel bei historischen Bauwerken ist die Stereolithographie vorteilhaft einz
130. fessionellen Geb udemanagement SIE00 aus Dort sind f r Betrieb Wartung und Betreuung Fachleute vorhanden bzw entsprechend bezahlbar um gro e Geb udekomplexe voll automatisiert zu betreiben 39 F r eine Wohnumgebung in der nahezu alle Ger te mitein ander kommunizieren k nnen wurde der Begriff Smart Telenh elephone Home eingef hrt s Abb TEK 3 22 Das umfasst neben der PCs M glichkeit Ger te zu Residential gateways koppeln auch das Verwenden IVe Bewohner im SmartHome Unified messaging Sicherheitsdienstleistungen Polizei Feuerwehr Energie Management Anwesenheitsszenarier B S STBs SOHO Assistenz YOA a LOIDAUSIELIEN Abl ufen wei e Ware Gesundheitsf rsorge und das Transp On VON Infrastruktur Information und Multimediadaten ber Unterhaltungs mehrere verbundene Netz SARRE Fernwartung werke Die treibende Kraft f r die Entwicklung zum SmartHome Industrie SMH00 und zum Massen markt ist das Internet und Abb 3 22 SmartHome Interessengruppen mobile Ger te mit Audio Video und Bilddaten Laut Studien u a der Datamonitor Studie s Abb 3 23 Digital Home 2003 wird das SmartHome ein lohnender Markt werden Es stehen deshalb die unterschiedlichen Industriezweige inklusive den Serviceprovidern in den Startl chern um Produkte und Dienstleistungen anzubieten Service Provider Es gibt im Moment auf dem Markt fast f r jeden Anwendungsbedarf mehrere in Frage komme
131. folgt Um lteren Menschen ein l ngeres Verbleiben in der eigenen Wohnung durch alters und bed rfnisgerechte Anpassung der Wohnumgebung zu erlauben kann gerade eine solche berwachung sehr sinnvoll sein siehe Kap 3 3 2 6 HomeCare 3 3 4 4 Akzeptanz ACCEPTANCE Wegen der Vielzahl der M glichkeiten und der daraus resultierenden Komplexit t wird folgende Frage immer wichtiger Was m chte man im Haus automatisieren und wie viel Technik und Komplexit t wird akzeptiert Die Zielgruppen unterscheiden sich enorm in der Bandbreite ihrer Technik Akzeptanz und erfordern individuelle Ausf hrungen der HMI Das mobile Zugangsger t f r das Kommunikationsmanagement und einfache Steuerun gen f r E amp D Elderly and Disabled sieht ganz anders aus als die f r eine dreik pfige Durchschnittsfamilie Man kann die generelle Akzeptanz von SmartHome durch Spracheingabe und Dialogsystematiken d h mult modalen Zugriff und einer weiten Skalierbarkeit der HMIs d h variable Technikpr senz erh ht werden Der technisch Versierte kann hochaufl sende Grafikterminals z B Siemens HomeSet HMS00 oder den K hl schrank mit Terminal und Sprachsteuerung verwenden Andere Nutzer m chten maximal ene Fernbedienung als Zugang oder beschr nken sich auf den Fernseher grafischen SmartHome Manager Ein wichtiges psychologisches Moment beim SmartHome ist dass die Bewohner jederzeit das Gef hl haben m ssen hr SmartHome zu beherrschen Ein
132. ftssicheres Haus hat eine technische Ausstattung die sich vom heutigen Standard unterscheidet wie ein PKW Baujahr 2000 von einem Oldtimer Komfortausstattung wie elektrische Fensterheber Spiegelverstellung Klimaanlage etc sind ebenso verbreitet wie z B ABS und Airbag die f r mehr Sicherheit sorgen und ein optimiertes Motormanagement das den Treibstoffverbrauch drosselt Das Produktdatenmodell wird den Elektriker bei der Inbetriebnahme des Bussystems f r d e Beleuchtung unterst tzen Die Alarmanlage wird anhand eines Bildes exakt beschreiben welches der zahlreichen Fenster des Wintergartens offen steht Ein detailliertes Produktdatenmodell pr zisiert Aussagen zum voraussichtlichen Energiebedarf des Hauses Heizungs und L ftungsanlagen k nnen exakt ausgelegt werden In Zukunft l sst die Kenntnis der D mm und Speichereigenschaften eines Bauwerks weitere Heizungsoptimierungen zu Facility Management wird auch in kleineren Geb uden eine zunehmend wichtigere Rolle spielen Dabei wird es nicht so sehr darum gehen welcher Mitarbeiter welches B ro und welche Telefonnummer belegt sondern darum z B Verschmutzungen in einem Luftfilter der L ftungsanlage zu entdecken die sich im erh hten Energieverbrauch der Ventilatoren abzeichnet oder z B auch darum eine Weihnachtsbeleuchtungsstimmung f r den Hausbus zu programmieren Facility Management wird dar ber hinaus indirekt gr ere Anpassungen wie Umbauten unterst tzen weil es die Pro
133. ftwareumgebung zur Entwicklung von eigenen Anwendungen RealiStorm sind Plug Ins f r 3D Studio AutoCAD usw und RealiNet ist ein Werkzeug f r verteilte VR Anwendungen Weitere Systeme sind SentAX von der Princess Interactive Software GmbH WorldToolKit von Engineering Animation Inc MultiGen Creator und Vega von MultiGen Paradigm und Forschungssysteme wie zum Beispiel LIGHTNING vom Fraunhofer Institut f r Arbeitswirtschaft und Organisation IAO Alle Systeme k nnen verschiedene Formate importieren Soll ein Geb udemodell nicht nur dargestellt werden sondern dem Betrachter Informations und Interaktionsm glichkeiten bieten ist ein hoher Nachbearbeitungsaufwand n tig Materialien und Texturen m ssen zum Teil neu vergeben werden Die Anzahl der Polygone muss unter Umst nden reduziert werden Die Modellhierarchie muss gegebenenfalls modifiziert und externe Referenzen eingef gt werden Levels of Detail m ssen definiert werden Bewegungen und Animationen m ssen beschrieben werden Die automatische oder teilautomatische Ableitung dieser Szenenparameter ist aufgrund fehlender Semantik in den Geometriemodellen nicht m glich 3 1 2 9 Computergest tzter Modellbau Der computergest tzte Modellbau wird seit einiger Zeit erfolgreich angewandt Grundlage daf r ist die vollst ndige und korrekte Beschreibung der Produkte in einem 3D System Die Fertigungsdaten k nnen dann direkt von dem Modell abgeleitet und die Modelle abtragend oder generativ erz
134. g 3D Modell Schnitt Funktionsschema St ckliste Die TRICAD Kollisionspr fung von Triplan berpr ft als Anwendung f r MicroStation alle Elemente auf Kollision Alle gefundenen Kollisionen werden angezeigt und optional als HTML Dokument abgespeichert Bereits 1980 wurde von Prof Fritz Haller an der Universit t Karlsruhe das allgemeine Installationsmodell ARMILLA f r den Entwurf und die Planung der technischen Ausr stung komplexer Geb ude entwickelt HOV94 Die softwaretechnische Implementierung des Modells begann 1986 mit ARMILLA 1 und hat mit ARMILLA 4 einen Stand erreicht der den Geb udebetrieb und die Geb udesteuerung umfasst In ARMILLA werden wissensbasierte Methoden KnowledgeCraft zur r umlichen Koordination und dem kooperierenden Entwurf der technischen Geb udeausr stung benutzt HOV94 HOV98b ARMILLA 5 6 erweitern ARMILLA 4 mit Komponenten der Internettechnologie und der Virtual und Augmented Reality HOV9Sb Alle kommerziellen Haustechnikprogramme sind in CAAD Systeme integriert Als Ergebnis erzeugen die Programme Listen Tabellen 3D Modelle Schema und Ausf hrungspl ne die nach dem Auslesen in der Regel ihre Referenzen zueinander verlieren Der Datenaustausch erfolgt durch direkte Schnittstellen zu Berechnungsprogrammen AVA Programmen und Facility Management Systemen Integrale Produktdaten werden nicht erzeugt Die Planung der Haustechnik ist noch voll in der Verantwortung des Planers Hilfsmittel wie Kollisi
135. g Werterhal Werterhal tung durch tung durch Umnutzungs reststoffarme flexibilit t Konstruktio nen und Bau Prozesse Reststoffe Werterhaltung durch durch l ngere Lebensdauer Mate g rialien austausch bei Instand haltung i Reststoffe im Bauproze Abb 2 2 Stoffstr me und Lebenszyklus eines Geb udes Quelle VEB98 Die Minimierung des Energie und Ressourcenver brauchs betrifft die Errichtung von Geb uden und ihre Nutzung Dieses Ziel soll durch Ma nahmen wie energie und materialsparende Errichtung von Geb uden hoher Vorfertigungsgrad dezentrale Produk tion energiesparendes Bauen geeignete Materialien und Bauweisen W rmed mmung Niedrigenergiebau weise W rmespeicherung W rmer ckgewinnung aus Abluft und wasser kontrollierte L ftung s Abb 2 3 2 4 2 5 energiegewinnendes Bauen Nutzung regenerativer Energien aktive und passive Sonnenenergienut zung materialsparendes Bauen Materialverbrauch Recyclingmaterial nachwachsende Rohstoffe Nutzung von Regen und Grauwasser bodensparendes Bauen Geschosswohnungsbau verdichtetes Bauen Reduzierung versiegelter Fl che Wiederbenutzung von Brachfl chen erreicht werden ohne dass die Funktion der Geb ude und die Bed rfnisbefriedigung der Nutzer beeintr chtigt wird Hmm Wormed ammweirkung von Baustoffen Dammstoff 3 E ArT 2 omn ODdmmstoff haben prenbetorsteine 60 mm a oy aana N aig gleiche K rkumg W
136. g und Fertigung ATK99b Hierbei wird die Entwicklung der Baukonstruktionen und der Fertigungstechnologie parallel betrieben d h es wird nicht versucht den traditionellen Bauprozess zu automatisieren Erwartet wird vor allem eine erhebliche Verrin gerung der Baukosten und zeit der Unterhaltungskosten eine Verbesserung der Qualit t sowie eine Reduktion der Umweltbelastung Ergebnisse liegen allerdings noch nicht vor 3 2 5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Neben den zwei zu Beginn genannten Rationalisierungsans tzen und den daraus resultierenden unterschiedlichen Ans tzen zur Automatisierung von Baut tigkeiten zeigen sich zwei weitere Trends l Aufsetzend auf den traditionellen Bauablauf und die dabei ausgef hrten T tigkeiten wird versucht diese T tigkeiten zu automatisieren Das bedeutet dass die herk mmliche Bauweise Baukonstruktion Fertigungstechnologie ebenso wie der Bauablauf beibehalten werden Dies ist die sog Bottom Up Strategie 2 Ausgehend von Analysen welche Baukonstruktion sich durch einfach zu automatisierende Fertigungstechnologien realisieren l sst w rd versucht den gesamten Bauprozess neu zu gestalten und einzelne Prozessschritte zu automatisieren Dieses Vorgehen wird als Top Down Strategie bezeichnet 38 Die erste Strategie hat den Vorteil dass sich der automatisierte Bauprozess aus der Summe automatisierter Teil prozesse ergibt Dabei ist die Automatisierung der Teilprozesse relativ unabh ngi
137. g voneinander durchf hrbar da die Schnittstellen zwischen den Teilprozessen beibehalten werden Die Akzeptanz eines solchen Vorgehens ist relativ hoch da weder die Bauweise noch die einzelnen Teilprozesse sich wesentlich ndern Es besteht aber in starkem Ma e die Notwendigkeit Baustellent tigkeiten zu automatisieren was prinzipiell komplizierter ist als die Automatisierung unter fabrikm igen Produktionsbedingungen Hier liegen die Grenzen dieser Strategie Die zweite Strategie f hrt neuen Baukonstruktionen und technologien Hierbei lassen sich die Vorteile der Vorfertigung unter fabr km igen Produktionsbedingungen vollst ndig nutzen Da der gesamte Bauprozess neu gestaltet wird besteht ein hohes Risiko in der Entwicklung und ein hoher Investitionsbedarf bei der Realisie rung Dies und die ver nderte Baukonstruktion f hren 1 Allg zu Akzeptanzproblemen Diese genannten Strategien k nnen als zwei Extreme aufgefasst werden die den Rahmen f r Projekte zur Ratio nalisierung des Bauens durch den Einsatz von Automatisierungstechnik und Informationstechnologien bilden Wichtig ist dass die Baukonstruktion die Bautechnologien und der Bauprozess zumindest partiell auch unter dem Gesichtspunkt der Automatisierung neben solchen Gesichtspunkten wie Umweltvertr glichkeit und Res soueneffizienz sowie Qualit t neu gestaltet werden Zielstellung ist die Entwicklung von Komponenten des automatisierten bzw computergest tzten Bauens Wich
138. gef hrt Auch auf der gesellschaftlichen Ebene ist die Thematik Bauen und Wohnen von grundlegender Bedeutung Ein kultureller technischer und wirtschaftlicher Fortschritt ist ohne das Bauen die Gestaltung unserer Umwelt nicht denkbar Der Wohnungsbau insbesondere ist eng mit sozialen Fragen verkn pft pr gt ganz wesentlich das Gesicht unserer St dte und Gemeinden und ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor Zugleich wirkt das Bauen und Wohnen in einen starkem Ma e auf unsere nat rliche Umwelt zur ck Hier stellt sich die Frage welche Innova tionen in diesem Bereich f r eine nachhaltige Entwicklung notwendig sind Der Einsatz der Informations Kommunikations und Automatisierungstechnik hat n vielen Wirtschaftzweigen f r einen starken Innovationsschub gesorgt Der Bauwirtschaft wird h ufig nachgesagt dass sie auf den ber kommenen Produktionsmethoden verharrt Beim Anblick einer heutigen Baustelle glaubt man nicht sich im Zeitalter des Weltraumflugs zu befinden HOR98 Es fragt sich ob dies nur ein Vorurteil ist Dar ber hinaus ist zu fragen welchen Beitrag die Informations Kommunikations und Automatisierungstechnik im Bereich Bauen und Wohnen f r individuelles Wohnen leisten kann das sich kosteng nstig realisieren l sst ohne die nat rlichen Ressourcen berm ig zu beanspruchen Die vorliegende Studie widmet sich diesen Fragen Ihr Ziel besteht darin ausgehend von der Analyse des Ist Zustandes F
139. ger Die Umweltbelastungen durch Baul rm und Baustellenverkehr nehmen ab Bessere Qualit t bedeutet zuerst eine Vermeidung von Baum ngeln Teilweise ist das nur planerisch konstruktiv zu erreichen und Aufgabe der Architekten und Fachingenieure die zuk nftig z B durch Regelwerke nach ISO 9000 ff unterst tzt werden m ssen Der Anteil der durch Vers umnisse auf der Baustelle verursacht wird wird durch die Vorfertigung unter deutlich besser strukturierten Bedingungen automatisch zur ckgehen Bei der Vorfertigung kann die Qualit t leicht kontinuierlich berpr ft werden was Voraussetzung f r die Produktion von Qualit t ist die am Ende ohne eigenst ndige Qualit tskontrolle auskommt Oberstes Ziel ist die Kostenreduktion was nicht zwangsl ufig bedeuten muss dass die H user billiger werden Einsparungen k nnen in bessere Ausstattung und mehr Komfort investiert werden Die Preise von Steinen Dachziegeln Beton normgerechten T ren Wandfarben etc lassen sich gewiss nur sehr wenig beeinflussen weil ihre Herstellung bereits in industriellem Ma stab erfolgt Einige M glichkeiten bieten schon heute abseits der Baustelle vorgefertigte Baugruppen w e Dachst hle und Stahlbauteile die noch h ufig handwerklich ausgef hrt werden obwohl leistungsf hige Automatisierungsl sungen bekannt sind Das gr te Potenzial bietet die Einsparung von Lohnkosten die bei ca 40 der Baukosten liegen Tabelle 4 1 zeigt das Potenzial nach Gewerke
140. gt m gliche einfache Varianten auf Die Aufteilung muss unter Ber cksichtigung von statischen fertigungstechnischen und montagetechnischen Gesichtpunkten erfolgen Nach der Zerlegung liegt f r jeden Block die u ere Geometrie vor Durch Dachschr gen Erker usw sind die u eren Konturen nicht nur in der Ebene zu beschreiben sondern k nnen an den Stirnseiten auch abgeschr gt sein Die anzusteuernde Maschine zur Erzeugung der Au enkonturen muss deshalb ber mindestens drei Achsen verf gen Das erste Ziel in der Softwareentwicklung ist die Extraktion und Klassifikation von W nden aus dem Produktmodell die Zerlegung der W nde in beliebige Rohbl cke unter Ber cksichtigung von bestimmten Regeln und die Erzeugung der Bearbeitungsprogramme f r die Fertigung der Au enkontur Abb 4 4 Einfache Wandaufteilung Originalwand Bl cke Horizontal Vertikal Neben der Bearbeitung der Au enkonturen der Wandbl cke werden in der Vorfertigung alle notwendigen Arbeiten f r die Installations und Montagevorbereitung erledigt Die Bearbeitungsschritte reichen vom Bohren einfacher D bell cher bis zum Fr sen von 2 2D oder 3D Oberfl chen Alle Arbeiten in diesem Fertigungsschritt werden von einem Industrieroboter durchgef hrt Die Bearbeitungsbahnen f r den Roboter inklusive den Werkzeugwechseln und der Ansteuerung der Peripherie Logistik Aufspannung usw werden automatisch aus den Produktdaten abgeleitet in Steuerungsprogramme umgesetzt un
141. h tzung vorgenommen auf deren Grundlage eine Entscheidung ber das Bauvorhaben getroffen wird Die Entwurfsplanung dient dem grunds tzlichen Entwurf des zu bauenden Geb udes wozu neben dem Architektenentwurf auch die Fachplanung z B Statik W rmeschutz geh rt Im Ergebnis liegen alle f r den Bauantrag notwendigen Dokumente vor Die Ausf hrungsplanung erstellt die Unterlagen die zur Durchf hrung des Bauvorhabens und zur Ausschreibung der zu erbringenden Leistungen notwendig sind z B die Werkpl ne Detailzeichnungen und Sonderzeichnungen Schalpl ne Bewehrungs und Rohbauzeichnungen Fertigteil und Verlegezeichnungen Im Laufe des Planungsprozesses entstehen Dokumente in verschiedener Form Zeichnungen Pl ne Listen in Papierform 3D CAD Modell usw Gegenw rtig existieren diese Dokumente relativ unabh ngig voneinander Informationen werden zumeist mehrfach erhoben und abgebildet z B durch die verschiedenen Fachplaner Es bestehen daher h ufig Konsistenzprobleme in den Unterlagen Die informationellen Beziehungen zwischen den am Planungsprozess Beteiligten und zwischen der Planung und der Fertigung werden gegenw rtig durch infor mationstechnische Werkzeuge nur in geringem Umfang abgebildet und unterst tzt Der Planungsphase schlie t sich nach Erteilung der Baugenehmigung und dem Abschluss der Ausf hrungs planung die Bauausf hrung an Dabei kann zwischen der Vorfertigung und den auf der Baustelle auszuf hren den Arbeit
142. h auf Auf der Baustelle wird der Teppich einfach ausgerollt Ein zweiter Teppich senkrecht zum ersten verlegt vervollst ndigt die Armierung auf der Fl che Wird statt der Streifenfundamente eine tragende Bodenplatte gebaut so gibt es keine Fundamentgr ben die eine zus tzliche Armierung ben tigen w rden 2 Aus w rmetechnischen Gr nden m ssen Geb ude in Zukunft rundum ged mmt werden d h auch unterhalb der Bodenplatte und unterhalb des Fundamentes Unter der Bodenplatte bietet sich eine D mmung aus sch ttf higem mineralischem Material an das nicht verrottet und leicht auf einer beliebig geformten Fl che verteilt werden kann Senkrechte Fl chen m Bereich von Streifenfundamenten und an der u eren Begrenzung der Bodenplatte m ssen mit plattenf rmigen Isolierstoffen ged mmt werden Auch dabei bietet eine tragende Bodenplatte deutliche Vorteile gegen ber Streifenfundamenten Die u ere Abschalung erfolgt lohnkostensparend aus einem Verbundmaterial das d mmt und w hrend der Fertigung den Druck des frischen Betons aufnimmt Diese Schalung kann vorgefertigt werden und komplett im Erdreich verbleiben D mmungen m ssen trocken bleiben weil sich ihre Eigenschaften sonst dramatisch verschlechtern Mittelfristig muss untersucht werden ob dies z B von einer verschwei ten Teich Folie geleistet wird die die gesamte Baugrube ausf llt Sind die Kosten f r eine solche vorgefertigte Wanne akzeptabel Alternativ bi
143. hieben und Verdrehen von W nden erhebliche Schwierigkeiten beim Abgleich auftreten Gr nde daf r sind die einfachen strukturellen und geometrischen Repr sentationsm glichkeiten in den Virtual Reality Systemen Eine einfache Layer und Gruppenstruktur l sst sich nur schwer in eine hierarchische Geb udestruktur berf hren Noch schwerer ist die Umwandlung eines Polygonmodells in ein CSG Modell siehe 4 2 1 Ohne R ckf hrung der nderungen werden aber die Produktdaten und alle abgeleiteten Informationen wie Bauzeichnungen oder Kostenberechnungen inkonsistent und somit nutzlos Ob strukturelle nderungen in einem Virtual Reality System zugelassen werden sollen oder besser im CAAD System einfacher genauer und bersichtlicher ausgef hrt werden k nnen ist zu kl ren Ziel ist in Abstimmung mit Architekten Ingenieuren Bauherren und Bautr gern zu untersuchen inwieweit nderungen in einem Virtual Reality System sinnvoll und akzeptabel sind Bislang werden im Virtual Reality System fertige Geb ude pr sentiert Der Bauprozess bleibt dabei unber cksichtigt Dabei wird beim Bauen vieles mehr oder weniger dem Zufall berlassen Bereits bei der Baustelleneinrichtung werden zum Beispiel Kranposition und Abladestelle vor Ort festgelegt Oft verursachen solche ad hoc Entscheidungen erhebliche Folgekosten Weite Wege die Suche nach dem richtigen Baumaterial oder versperrte Zufahrtsweg sind nur einige Beispiele von schlechter Baustellenorgan sat
144. htunssweist nee ae 59 4 2 Informationstechnologien im Bauwesen ae 60 4 2 1 Produktd tenmodellier ns nee anran a ENA T E 60 4 2 2 Virtual Realty im Bauwesen 2 tie EE E E E ES 62 4 2 3 CAM Iim BUWES Oeon E rei 63 4 2 4 Online Bilanzierung wahrend der Planung a2 ae a 65 4 2 5 Disitales GeBaude7 Virtuelles Geb lde 2 jenes einer See 65 4 3 Feras une nein ERN 66 4 3 1 Potenz abenteuer dene aa 66 4 3 2 ANSaly seele astehssiseiiohiseeieeisen 67 4 3 3 Camda aE e E T E A E ER 67 4 3 4 Rohbau Objekte N 68 4 3 5 Fundament und Bodenplatte e E 69 4 3 6 Keller nee ee near messbar 69 4 3 7 Varerne A Wandels isses 70 4 3 8 VORES Une Decke nee ee Ge es 73 4 3 9 Vorlert 21nE Dach 2 32 einen 74 ERIO SaNa IE an A E ideen 75 AlE Rabrikzur W andien oUnI RA EE 75 Eol ROKDAUMONMI Esa ae a el 80 wl ASDI E en 8l Alde Kostenvereleiche name eek 82 4 4 Hausallomatisieruns za siessneelediensnenl 83 11 4 4 1 Realisieruns eines SMAN HONG airsan a E ae ee ee 83 4 4 2 Benulzerfreundliches SmartHome u ek 84 4 4 3 Generationenserechtes Smart Wesen 84 4 4 4 Ressourcensch nendes Smart HoMe u a eu aka 85 4 4 5 GanzheillichesSmarHiome ssre 2202 a Ss ee 85 4 4 6 Universe Ner EOsun2sansatze nnee areas 85 4 5 WEWE E E teens EB en Sen N NE an ea ER Sa a Se ae ee BB Se 86 3 Mosliche Ko00peratonsp rtner en ee 88 5 1 Interne Partner ve ee a a 88 3 2 Externe Partners ae Sa ek ea rs Es 89 Ausanmmneni ass UNO eeen i R E E E E I AE 90
145. ich Zugleich lie en sich Kompetenzen und Ressourcen von Instituten und anderen Einrichtungen des Forschungszentrums Karlsruhe z B ITAS IFIA IMT INT ITC WGT ITC ZTS HPE BTI vernetzen und b ndeln 91 7 Literaturverzeichnis AMB98a AMB9Sb ANDO00 AND9Y3 ATK9Y9Ya ATK9Ib AUT00 BAC00 BAM00 BAT00 BA U00 BJ 92a BJ 92b BLU99 BOCSS BOC89 BOC90 BON98 BR 97 BRE99 B RI93 BTI00 C amp A00 CAB97 CEM00a CEM00b COG98 COM97 Ambrosch A Kosteng nstiges Bauen am Beispiel der Firma S BA Betonwerk und Fertigteil Technik 64 1998 12 S 38 41 Ambrosch A Maack P Kosteng nstiges Bauen durch konsequenten Einsatz von CAD CIM sesteuerter Vorfertigung massiver Fertigteile am Beispiel der Firma S BA Bau AG In Mayrzedt MAY98 S 151 158 1998 Anderl R Trippner D Hrsg STEP Standard for the Exchange of Product Model Data B G Teubner Stuttgart Leipzig 2000 ISBN 3 519 06377 8 Andres J Robotersysteme f r den Wohnungsbau Beitrag zur Automatisierung des Mauerwerksbaus und der Elektroinstallation auf Baustellen Dissertation Universt t Karlsruhe Fakult t Maschinenbau 1998 Atkin B Ganzheitliches Bauen am Beispiel Japan Produktionsgerechte Konstruktion f r die Vorfertigung Betonwerk und Fertigteil Technik 65 1999 10 S 34 43 Atkin B Wing R FutureHome Manufactured Housing for Europe In 16th IA
146. ich lassen sich einige Entwicklungen be Einsatz von mehr Personal beschleunigen Ebenso ist eine Ausdehnung der Aktivit ten in andere Bereiche hinein sinnvoll sobald entsprechende Partner und Personal vorhanden sind Solche Themen sind beispielsweise Baustoffverwertung und Recycling innovative Heizungstechnik und Mikrosysteme f r die Hausautomatisierung Planung Entwurf Produktdatenmodell Abbildung Geb udeplan auf Werkstoffe Pflichtenheft AVA Kosten Internettechnologie f r den Bauherrn Architekten Fertigungsbetrieb Produktdatenmodelle auf der Baustelle Integrales Facility Management B Editierbares VR Modell u Fertigung Inbetriebnahme des 1 Abschnitts der Fabrik Roboter Handarbeitspl tze Inbetriebnahme des 2 Abschnitts der Fabrik S ge Wendeeinrichtung 1 Musterhaus Lieferung der FZK Hausw nde Inbetriebnahme des 3 Abschnitts der Fabrik S geanlage f r Verbundmaterialien Inbetriebnahme des 4 Abschnitts der Fabrik Fliesenverlegung und Sichtmauerwerk 2 Musterhaus Lieferung der Au enw nde Trennw nde und Dachkonstruktion Inbetriebnahme des 5 Abschnitts der Fabrik Vorfertigung der technischen Geb udeausr stung 86 Hausautomatisierung Testinstallation KONNEX EHS PC Touchscreen 1 Szenario Haushaltshilfe 2 Szenario Babysitter 3 Szenario Alarmanlage Einheitliches Bedienkonzept f r das automatisierte Haus in verschiedenen
147. icht sinnvoll Vielmehr erscheint es sinnvoll Ausbaut tigkeiten bereits in der Vorfertigung durchzuf hren und zu automa tisieren Hierbei ist vor allem die Vorbereitung von Installationen durch das Fr sen von Schlitzen u das Auftragen von Putz s Abb 3 20 sowie Aufbringen von Fliesen auf Paneele die an die W nde des zu fliesenden Raumes montiert werden denkbar 3 2 3 4 Automatisierung von Instandhaltungs und Sanierungsarbeiten Automatisierungsl sungen f r Instandhaltungs und Sanierungsarbeiten bei Wohnh usern liegen bisher kaum vor Der Einsatz von Systemen wie Roboter f r Inspektion Reinigung Reparatur s z B COU98 von gro en Geb uden B rogeb ude Zweckbauten ist lediglich bei gro en Wohngeb uden denkbar Kommerzielle Sys teme existieren z B f r die automatische Vermessung s Abschnitt 3 1 und das teilautomatisierte Entfernen von Putz s Abb 3 21 SCH98a GPSO0 Im Forschungsbereich wurde z B am Forschungszentrum Karlsruhe an mobilen Robotern zur Betonsanierung bei Geb uden gearbeitet KUN95 GEN91 es el dr a a f 2 F 4 ae E per a t asi Fi s ri 4 Fe a a s AUFL i a LH Fa B j d E aE p z m f 1 i p3 z 7 F s A z are TF Abb 3 21 E Automatisierte Fr se zur Fassadensanierung System Biber Quelle Fa GPS Die Entwicklung autonomer mobiler Roboter ist noch nicht so weit fortgeschritten dass ihr regelm iger Einsatz in solch schwach
148. ie Ciy Nadelholz 65 mm 15 cm starke Betonwand Porenziepel a F F BO mm Berechnungsgrundlagen E D mmstoff der IF alali EEFT mp SENT 335 m Leitf higkeit 0 040 Wnr K Hochlochriepel Tr ir L Porenbetonsteine lt 2 Leitf higkeit o 12 Wm K 295 mm AnKeN Tl aM Nndelhalz 0 13 Wam K Dee TE Parenziegel o6 Alma K Masswbeiorn 5 495 mm Strahlehm o sg Wim K Hachischniegel 0 58 Wim K 1050 mm Klinker opr Wima R Massivbelon 3 1 Wim K Abb 2 3 W rmed mmwirkung unterschiedlicher Baumaterialien Quelle LBS00 a Kin j j kWh m Energieverbrauch im Hausnalt anno nach verwendungszweck 50 Beilsuchtung K cher 5 3 40 EN n _ f tkgewinnung sonstiger Warmwasser z N _ Sirom 12 5 4 0 33 ZZ e verbrauch 20 Heiz lim Heiz lim 221 ns imJahr amp im Jahr Heiz l m 10 5 im Jahr Abb 2 4 L ftungsverluste Quelle VEROO Faumm rme Abb 2 5 Energieverbrauch im Haushalt Quelle VER96 Die Umsetzung des Kreislaufgedankens und die Minimierung des Energie und Ressourcenverbrauchs f hren bereits zur Verringerung von Umweltbelastungen Dar ber hinaus ist bei den Inhaltsstoffen von Baumaterialien auf ihr Gefahrenpotenzial f r menschliche Gesundheit Wasser Luft Boden und die nat rliche Umwelt zu achten Aktive Ma nahmen bei der Errichtung von Geb uden sind z B die Vorfertigung unter industriellen Bedingungen und die Verringerung der Bauze
149. ignifikant vom Baugrund ab Sind die Baugrundeigenschaften hinreichend bekannt k nnen f r einfache F lle die Werte f r die zul ssige Bodenpressung zur Dimensionierung der Fundamente aus Tabellen der DIN 1054 entnommen werden FRI97 20 Ebene und r umliche Stabwerke im einfachsten Fall Balken und St tzen siehe Abb 3 4 k nnen mit der Theorie I Ordnung der Theorie II Ordnung und Flie gelenktheorie berechnete werden Bei der Theorie I Ordnung werden die Gleichgewichtsbedingungen am unverformten System bestimmt die Verschiebungsgr en Verschiebungen Verzerrungen Verdrehungen als klein gegen ber den Systemabmessungen angenommen und ein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Verformung Hookesches Gesetz vorausgesetzt Die Theorie II Ordnung bestimmt das Gleichgewicht am verformten System Der Zusammenhang zwischen Spannung und Verformung kann linear oder nichtlinear angesetzt werden Die Bemessung nach der Flie gelenktheorie f hrt zu wirtschaftlicheren Konstruktionen An Stellen von Flie gelenken muss sichergestellt sein dass eine ausreichende Rotationskapazit t vorhanden ist Liegen keine abgesicherten Kenntnisse ber die Rotationskapazit t vor wie zum Beispiel bei Anschlusskonstruktionen Knotenpunkten l sst sich die Flie gelenktheorie in der Praxis oft nicht anwenden Fl chentragwerke werden je nach Krafteinwirkung in Scheiben oder Platten unterteilt siehe Abb 3 4 Die Berechnung von Fl chentragwerken erfo
150. igt werden und erlaubt Recherchen und Volltextsuche MU199 Der Gemeinsame Ausschuss Elektronik im Bauwesen GAEB beschreibt im Standardleistungsbuch StLB Bauleistungen die zur Errichtung von Bauwerken zur Bauunterhaltung und zur Sanierung und Modernisierung ben tigt werden MU199 Das Deutsche Institut f r Normung e V DIN ist der Herausgeber des Standardleistungsbuchs f r das Bauwesen Der Vertrieb von Buch und Datentr ger erfolgt durch die Beuth Verlag GmbH Mit dem STLB Bau ersetzt der GAEB das bisherige StLB durch ein intelligentes Textsystem Textgenerator STLB Bau wird von Dr Schiller amp Partner GmbH Dynamische BauDaten datentechnisch umgesetzt und zweimal j hrlich aktualisiert Zur Komponentenauswahl stehen Produktkataloge in Papierform digital auf Datentr gern oder online im Internet zur Verf gung z B BRICSNET PRODUCTCENTER BauNetz ArchiNet usw Zus tzlich zu den technischen Daten der Produkte werden 2D Symbole oder 3D Modelle angeboten Symbole sind h ufig in den Autodesk Formaten DWG und DXF verf gbar Einfache 3D Modelle k nnen kostenfrei in den Formaten DXF 3DS und VRML im Internet heruntergeladen werden Anspruchsvollere Modelle komplexer und genauer k nnen in der Regel in systemabh ngigen Formaten kostenpflichtig bezogen werden Beispiele sind die Objektbibliotheken im O2C Format der Firma MB Software AG m SPX Format der Firma Dimension 3D Systems GmbH oder im ArchiCAD Format von Objects Onl
151. igte je Betrieb 13 2 13 3 0 5 16 4 15 0 Tab 2 1 Unternehmensstrukturen Kostenstruktur und Anzahl der Unternehmen und Besch ftigten in der Bauwirtschaft Quelle BAUOO Der Wohnungsbau und damit die Bauwirtschaft stecken in einer schon fast permanenten Strukturkrise vgl Tab 2 2 Der Vorwurf dass die deutsche Bauwirtschaft keine Anstrengungen zur Rationalisierung unternimmt l sst sich jedoch nicht belegen Allerdings ist Rationalisierung ber minderbezahlte Arbeitskr fte Projekte in einzelnen Teilbereichen bzw nur in Nischenbereichen z B Holzsystembau erreicht wurden 10 Alte Bundesl nder Neue Bundesl nder Besch ftigte im Bauhauptigewerbe Anzahl in 1 000 Stellung im Betrieb 2000 in 2000 99 T tige Inhaber 4 7 4 3 Angestellte 3 2 Arbeiter 0 6 1 5 Lehrlinge ge 4 1 4 5 Insgesamt Besch ftigte im Bauhauptigewerbe in 1 000 Frognare der Hauptuorkander der Dsuerchen Bauindurkrie o t Stellung im Betrieb 2000 in 2000 99 5a 7 4 T tige Inhaber Angestelte 2 0 5 1 4r Arbeiter Lehrlinge gew Insgesamt 295 muss s2 4B Besch ftigte im Bauhauptgewerbe in 1 000 Frognorc dor Hauptverkandeor der Deuter chen Bauindiurkrie o t Umsatz im Bauhauptgewerbe in Mill DM Bauart Jan Feb Wohnungabad irtschaftsbau ffentl Bau insg Hochbau Stra enbau Sonst Tiefbau 596 40 14 Insgesamt Umsatz im Bauhaupfigewerbe in Mrd DM Fro
152. ine F r die Formate O2C und SPX stehen Viewer Plug ins f r Internetbrowser kostenlos zur Verf gung so dass die Objekte bereits im Internet dreidimensional dargestellt werden k nnen O2C Objekte k nnen neben der Geometrie auch Animationen und Interaktionen enthalten Die Modelle von Objects Online f r ArchiCad sind parametrisiert k nnen Eigenschaften enthalten und animiert werden Mit der Verf gbarkeit von digitalen Informationen lassen sich viele Bereiche rationalisieren Bei der Ausschreibung Vergabe und Abrechnung ist die Nutzung des STLB bereits Alltag Die Erstellung von digitalen Produktbibliotheken inklusive 3D Modellen wird von den Software und den Produktherstellern gleicherma en vorangetrieben Auf der einen Seite lassen sich Geb ude inklusive Ausstattungsdetails ohne Produktbibliotheken nicht effektiv planen Auf der anderen Seite werden Hersteller die keine 3D Modelle zur Verf gung stellen im Planungsprozess fr her oder sp ter benachteiligt sein 3 1 2 3 Computer Aided Architectural Design Obwohl noch viele Projekte mit 2D CAD Systemen abgewickelt werden geht die Tendenz in vielen Bereiche des Bauwesens zu objektorientierten 3D Systemen ArchiCad von GRAPHISOFT und Allplan von Nemetschek sind Beispiele die sich l ngst auf dem Markt etabliert haben Autodesk folgt mit dem neuentwickelten Architectural Desktop ADT dieser Tendenz Nur mit diesen Systemen lassen sich Massen bestimmen St cklisten erstellen beliebige Sch
153. ing an orientation towards utiliza tion of prefabricated building components which can be produced on automated facilities is observed The field of home automation is characterized by very dynamic development Emphasis lies on the informational inte gration of all technical appliances in the home and the development of new services and functionality on this basis Starting from this analysis our own R amp D activities are proposed within acommon frame formed by the vision of the FZK house These activities comprise investigations and development of a product model for the FZK house for a factory producing prefabricated wall elements of components for building design tools for the information exchange between computer aided design and computer aided manufacturing for the integration of home automation systems in the product model of user interfaces and user adaptation of SmartHomes Finally possibilities of linking up with R amp D projects from other institutes n the Forschungszentrum Karslruhe and potential external partners for cooperation are mentioned Inhaltsverzeichnis Zusammen assuns ea a A T E A E E E A E 1 ADIAC nee ae ae ii EDLE EAE A Ear aT OERE E E AEE EE EEE EEE A E EEE A A E RE 11 Abbildunssverzeichn st ya ee una v Tabellenverzeichni sau EEIN ETE RTE EENT OOOI vi AbKUTZUNO Cesana aaa aa a a T vii 1 Eme 2er ee A ee san i 2 Rahmenbedins ns nennen T O 2 2 1 EebenszyKluB 22er nasse eier nen 2 22 Aspekte der Nachhaltig
154. inkompatiblen Funksteckdosensysteme verschiedener Hersteller sind zwar billiger aber f r sie gibt es keine langfristigen Perspektiven Wie die Autohersteller auch m ssen SmartHome Besitzer darauf achten dass die vielen Embedded Chips als Summe nicht merklich viel Strom verbrauchen vor allem nicht in naktiven Wartezust nden Die Residential Gateways sind zum Beispiel immer aktiv und brauchen jeweils ca 5 bis 20 Watt bernimmt der PC verschie dene SmartHome Aufgaben kann man mit 50 bis 80 Watt rechnen Alle Ger te sammen genommen und auf das Jahr hoch gerechnet kann das durchaus zu einem nennenswerten Stromverbrauch f hren Genauere Zahlen liegen jedoch nicht vor 54 In den Wartungskosten s Abb 3 22 sehen viele Unternehmen als Service Provider durch Fernwartungen einen lukrativen Markt im SmartHome Im Geb udemanagement sind Wartungsvertr ge sehr begehrt aber eine Massenverbreitung von SmartHome Implementierungen schlie t eine kostenintensive Wartung fast aus Mit anderen Worten sollte es sich abzeichnen dass das SmartHome wegen der technischen Vielfalt intensiv zu warten ist wird das die Entwicklung sehr hemmen 3 3 6 2 Technischer Support SUPPORT Wenn man den Trend beim Support elektronischer Ger te der letzten Jahre weiterf hrt so ist eine starke Ten denz zum Internet erkennbar Allgemeine Hinweise und Neuerungen ber irgend ein Produkt findet man heut zutage auf den Internet Seiten des Herste
155. insatz vorwiegend in Vorfertigung z B Vorfertigung von Wandelementen aus Mauerwerksziegeln Herstellung und Montage von Betonfertigteilen sinnvoll ist ber eine Integration von CAD System und Robotersteuerung Bahnplanung berichtet SON96 Gegenstand des Forschungsprojekts war ein System zur automatischen Ableitung von einzelnen Tasks des Montageroboters 36 aus den CAD Pl nen und zur regelbasierten Bahnplanung Untersucht wurde die Bahnplanung im zweidimensionalen Raum ausgehend vom 3D Modell 3 2 3 3 Automatisierung von Ausbaut tigkeiten Zu den T tigkeiten f r die zumindest prototypisch realisierte Automatisierungsl sungen existieren geh ren automatisches Fr sen von Schlitzen AND9B automatisiertes Verputzen FOR95 PRI97 ROS93 W AR94 W AR96 WAR98 WEI9B automatisches Fliesen SCH96b COU98 Anbringen von Deckenpaneelen FEL98 automatisches Spritzen COU98 Materialhandhabung COU98 Bei den genannten Automatisierungsl sungen handelt es sich zumeist um mobile Roboter Diese unterliegen hin sichtlich ihrer Ma e und ihres Gewichts starken Beschr nkungen da sie den fertigen Rohbau befahren m ssen und damit die Zug nglichkeit stark eingeschr nkt ist Nur wenige Ger te sind kommerziell verf gbar Bei diesen handelt es sich um japanische Entwicklungen die f r den Einsatz beim Ausbau von gr eren Geb uden wie B ro geb uden konzipiert sind Damit ist ihre Anwendung im Wohnungsbau i Allg n
156. ion Gerade bei vorgefertigten Modulen ist es u erst wichtig die Montageabfolge einzuhalten Die Simulation des Montageprozesses inklusive der Logistik kann Planungsfehler minimieren und auf der Baustelle Zeit und Kosten sparen Die Simulation des Bauprozesses kann nicht nur f r die Planung und Verifizierung in der B roumgebung genutzt sondern auch auf der Baustelle eingesetzt werden Bei gr eren Baustellen werden bereits Notebooks oder Palmtops eingesetzt um Daten online abzurufen oder weiterzuleiten Die Simulation des Bauprozesses k nnte f r alle Gewerke entsprechende Arbeitsanweisungen bereitstellen relevante Daten zur Verf gung stellen und reale Eckma e zur Qualit tspr fung anfordern Die Akzeptanz der Simulation des Bauprozesses h ngt davon ab wie aufw ndig die Erstellung ist und welche Einsparungen erreicht werden Ziel ist es vom virtuellen Geb ude mit wenigen Zusatzinformationen die Simulation des Bauprozesses abzuleiten Der gesamte Bauprozess kann dann berpr ft ggf optimiert und als elektronische Bauanleitung an die Baustelle weitergeleitet werden Zur Qualit tssicherung werden relevante Eckma e eingegeben und berpr ft Das FZK ist seit Jahren auf dem Gebiet der Virtual Reality t tig Die Anf nge gehen auf die Simulation und das Monitoring von Manipulatoren und Robotern im Umfeld der Kernfusionstechnik und der industrielle Handhabungstechnik zur ck Heutige Aktivit ten konzentrieren sich auf die Medizintech
157. iten und bei der Nutzung z B die Begr nung von D chern und Fassaden sowie die naturnahe Freifl chengestaltung Einen Beitrag zum nachhaltigen Bauen k nnen alle am Bauen beteiligten Akteure leisten die Architekten und Fachplaner die Bauausf hrenden die Bauherren und Nutzer Eine fr hzeitige Kommunikation und Koordinie rung der Aktivit ten aller am Bauprozess Beteiligten ist auch aus diesem Grunde dringend geboten 2 4 Gesellschaftliche Rahmenbedingungen Aus gesellschaftlicher Sicht wird der Wohnungsbau h ufig aus den Gesichtspunkten Versorgung mit Wohn raum Arbeitspl tze in der Bau und Wohnungswirtschaft sowie Energie und Ressourcenverbrauch durch das Wohnen gesehen Daneben steht die individuelle Sicht der Wohnungseigent mer bzw nutzer Hierbei spielen die sich entwickelnden Bed rfnisse die Nutzungskosten Miete bzw Finanzierungskosten und Betriebskosten die Absicherung bzw Zukunftssicherung durch Wohneigentum eine wesentliche Rolle Mit der Entwicklung der Lebensstile und der Haushaltstrukturen s Abb 2 6 die durch Individualisierung und Pluralisierung gekennzeichnet ist KOR97 M H99 ergibt sich ein Bedarf an verschiedensten Wohnangeboten Dabei bleibt weiter ein gro er Bedarf an erschwinglichem Wohnraum Gleichzeitig w chst der Wunsch nach sozialer Vernetzung Wohnungen bzw H user m ssen verst rkt flexibel sein um sie den sich ndernden Bed rfnissen z B durch nderung der Haushaltsgr e und zusamm
158. ke ee 5 u KY DO p ZY XXNX Xi DA OEM N ad WELLE S gt Decke S ING _ Kellerwand Abb 4 7 W rmebr cken bei Deckend mmung 4 3 7 Vorfertigung W nde Mindestens vier Gruppen von W nden sind zu unterscheiden an das Erdreich grenzende Au enw nde vornehmlich im Kellerbereich freistehende Au enw nde tragende Innenw nde und Trennw nde ee 70 Im FZK Haus werden wie in Kap 4 2 6 beschrieben standardm ig Betonhohlplatten f r die Kellerau en w nde eingesetzt Wandinstallationen jeglicher Art finden n den senkrechten Hohlr umen der Betonhohlplatten ausreichend Platz Allerdings k nnen Unterputzdosen und Wasseranschl sse etc nicht ganz beliebig verteilt werden Es ist immer das innere Rasterma der Hohlr ume einzuhalten Die horizontale Verteilung der Versorgungsleitungen erfolgt auf Estrichniveau in ausgebauten Kellern oder in einem aufgesetzten Kabelkanal unterhalb der Decke s Abb 4 8 Abb 4 8 Horizontale Verteilung der Versorgungsleitungen Freistehende Au enw nde und tragende Innenw nde werden z B aus 60 cm breiten und raumhohen Porenbetonsteinen gefertigt Der Werkstoff Porenbeton ist gegen Leichtbeton mit Bl hton oder Bl hglasanteilen austauschbar In Frankreich stellt die Firma Guiraud freres Tonsteine mit den gleichen Abma en her Kalksandsteine entsprechender Gr e w ren wohl ebenfalls herstellbar Die Porenbetonsteine sind deutschlandweit verf gbar Aus Porenbet
159. keit im Bereich Bauen und Wohnen usssesssesssessssensneennnnnnennnnnnenennennnnnnnn 3 2 3 Okolosische Rahmenbedinpunsen as unse een 4 2 4 Gesellschatthiche Rahmonpedine un em sasini ae a 6 23 Wirtschatticnhe Rahmenbedias unsen z secsisstineeeeken 9 2 6 Entwicklungsprognosen f r den Bereich Bauen und Wohnen essssesssesssesnnennnennnnnnenennnnennnennn 12 3 Stand der Technik und Entwicklunsstendenzen ana a R 14 3 1 Intormationstechnologie mi Bauwesen enter ei Le 14 3 1 1 Produktnodellierung ses elek 14 3 1 2 VEILUSDATESOIEWALEBSUNSEN eine Er 18 3123 Pain eek Bainl EEE 28 32 Automatisierte Berl Ueli l lendl 29 32 1 Automatis erunssgerechte Konstruktion ana anne a R a 30 3 22 Automatisierung in der Vortertisuns ce EE E A E EE E EOR 32 32 3 Aut matisierunsaurder Baustelle a 36 3 2 4 Ausbliek Computersest tztes Bauen au keeee 38 3 28 Zusammentassung und Schlusstolserunsen as ka E EE Ea RA 38 3 3 Flausaulomat sierung nt 39 3 3 1 Einlell nsss east 39 3 32 ANWEeNdUNESbere iche nee nenne er 41 3 3 3 Eigenschaften von Systemen zur Hausautomatisierung uueseesseesseessenenesenensneneenenennnnnnnnnnnnnsnensnnnsnensnnnn 45 3 3 4 Benutzer und Anwender ee ee 48 3 3 5 VEIDel ZUNe en ee nee ee Beer 50 3 3 6 Mitsehattlhiehe Aspekte sun n E ea an 54 3 3 7 Tabellar scher Vergleichen ee E ee 55 3 3 8 Zosamine n as E ee Nee ns ee 57 4 NOrhaDenspeschrerDUn T eaer E T 59 4 1 Ganzheitliche Betrac
160. l Abb 4 6 Ausf hrung der St e von Hohlplatten bei Verwendung als Kellerau enwand Keller Trennw nde sollten in unklimatisierten Kellern aus unverrottbarem Material bestehen sofern sie nicht ganz weggelassen werden k nnen Sie werden wie die tragenden W nde aus Stein realisiert Bei klimatisierten Wohnkellern kann der Innenausbau wie bei anderen Wohngeschossen erfolgen Die preisg nstigste Kellertreppe befindet sich w e bereits erw hnt im Garten Wegen des W rmeschutzes ist innerhalb der Wohnung eine gut isolierende T r am Kellerabgang sinnvoll Offene Treppenh user sind energetisch fragw rdig Ist die Kellertreppe nicht sichtbar so kann eine einfache Fertigbetontreppe eingebaut werden deren Stufen auch roh ohne Belag aus Holz oder Fliesen belassen werden k nnen Die Kellerdecke unterscheidet sich von anderen Decken durch die Dicke der D mmung Bei einem einfachen unbeheizten Keller l sst sich die D mmung am einfachsten auf der Kellerdecke aufbringen Das birgt jedoch die Gefahr von K ltebr cken wenn Au enw nde z B aus tragf higem Kalksandstein mit vorgesetzter Isolierung erstellt werden Eine monolithische Wand aus gut d mmendem Material Porenbeton Leichtbeton ist deutlich g nstiger was Abb 4 7 zeigt Die Standarddecke im FZK Haus wird eine Spannbetonhohlplattendecke sein s Kap 4 2 8 zweischalige Au enwand P 7777 monolithische a A _ LT W rme I D mm Wand SR I KH br c
161. l bessere Austauschergebnisse erfordern aber f r jede Systemkombination eigene Schnittstellenprozessoren und eine hohe Offenheit der Systeme Mit DXF und DWG k nnen nur Geometriedaten mit einigen Attributen bertragen werden Der Informationsverlust ist gerade beim Arbeiten mit Objekten enorm Trotz unterschiedlicher Strukturen gibt es Parallelen zwischen dem Bauwesen und der Automobilindustrie Selbst gro e Systemh user wie Nemetschek Graphisoft und Autodesk versuchen zwar alles aus einer Hand zu bieten sind gch aber durchaus bewusst dass nur neutrale Produktdaten zuk nftigen Anforderungen gerecht werden Alle drei Firmen liefern ihre Systeme standardm ig mit zertifizierten IFC Prozessoren aus Nur auf diese Weise k nnen die jeweils besten Systeme f r eine spezifische Anwendung optimal eingesetzt werden Mit IFC hat die IAI International Alliance for Interoperability ein integrales Produktdatenmodell entwickelt das von Anfang an von der Industrie unterst tzt wurde und im Gegensatz zu STEP durch den Verzicht auf Normung eine hohe Dynamik zeigt F r die Version 1 51 gibt es zertifizierte Prozessoren die Version 2 x ist bereits definiert und die Version 3 0 ist in Entwicklung Mit der aktuellen Version 1 51 lassen sich alle f r den Rohbau relevanten Daten austauschen Neben den CAAD Anwendungen scheint das Interesse an Produktdaten in den Bereichen AVA Statik und Stahlbau am gr ten zu sein Die bernahme von intelligenten 3D
162. legt Generelle Aussagen sind Das Themenfeld Bauen und Wohnen ist besonders wichtig f r die wirtschaftliche Entwicklung die L sung kologischer Probleme und die gesellschaftliche Entwicklung Es werden baldige gro e Fortschritte erwartet insbes auf den Feldern Ressourcen Sanierung Ver und Entsorgung Materialien und Bauverfahren gegen ber utopischen Entw rfen besteht Skepsis Der Forschungsstand in Deutschland wird als hoch eingesch tzt wobei die F hrungsrolle in den Bereichen Ressourcen Sanierung Ver und Entsorgungssysteme und Entwicklung von Materialien und Bauverfahren gesehen wird Diese Aussagen unterscheiden s ch deutlich von denen in der parallel durchgef hrten japanischen Delphi Studie Als besonders wichtige Ma nahmen f r die Realisierung der in den Thesen genannten Innovationen werden die Verbesserung der deutschen Forschungsinfrastruktur Regulations nderung und eine bessere Ausbildung genannt Tabelle 2 3 stellt ausgew hlte Thesen und den erwarteten Realisierungszeitraum dar Neue Bautechniken und Architektur Energiebilanziertes Bauen einschl Gewinnung und Recycling der Baustoffe ist realisiert 2002 2007 1 Bautechnik die Erhaltung und Demontage ber cksichtigt ist entwickelt 2001 2009 3 Fortschritte bei der Haustechnik und der W rmed mmung so dass Energieverbrauch auf 2003 2009 20 sinkt Intelligente Roboter werden auf den Baustellen in gro er Zahl eingesetzt 2008 2020 Varia
163. lfalt und eine hohe Marktdynamik so dass dort meist mehrere Generationen von Ger ten nebeneinander existieren Die schon heute zum Teil verf gbaren L sungen f r die Vernetzungsproblematik sind Gateways die Hausautomatisierungsnetze und Multimedianetze bzw Haus LANs koppeln Ein Ziel eines SmartHomes ist die Bedienbarkeit vieler Ger te von einem Punkt aus was aus praktischen Ge s chtpunkten oft auf eine Fernbedienung hinausl uft Im Moment gibt es f r viele einzelne Ger te Infrarotfern bedienungen u a auch f r die Ger te die an ein Hausbussystem angeschlossen sind EIBOO oder geschlossene Systeme bilden HONOO Es kann aber doch nicht die L sung sein zu den vielen Infrarotfernbedienungen noch eine weitere f r die Heizung noch eine f r die Alarmanlage und eine weitere f r die Lichtsteuerungen etc hin zuzuf gen Der Markt der mobilen Ger te Handhelds und Handys boomt Es gibt leistungsf hige drahtlose Kommunika tions Schnittstellen wie Bluetooth BLU99 IRDOO die Interoperabilit t zwischen Ger ten erlauben und an deren Standardisierung weltweit alle gro en Hersteller beteiligt sind Es ist zu erwarten dass viele neue Ger te diese Schnittstelle bereits integriert haben und die entsprechenden Protokolle OSG00 beherrschen Bei Handys Labtops und Handhelds Digitalkameras und Camcordern gibt es das bereits Eine einzige Fernbedienung f r Haushaltsger te aller Art die automatisch die vorhandenen Ger te und deren
164. lgt heute auf Rechnern mit der Methode der Finiten Elemente Die Finite Elemente Berechnung besteht in der Regel aus folgenden Teilschritten Geometrische Modellierung Eingabe der externen Belastung Berechnung der Elementsteifigkeit Zusammenbau der Steifigkeitsmatrix L sung des Gleichungssystems und der Spannungsanalyse Abb 3 4 Tragelemente Balken St tze Scheibe Platte Die verf gbaren Berechnungsprogramme k nnen in drei Klassen unterteilt werden Programme zur Stabtragwerksberechnung nach der Theorie I II Ordnung Finite Elemente Programme und die Kombination von beiden RSTAB 5 der Firma DLUBAL GmbH ist zum Beispiel ein System zur Berechnung von ebenen und r umlichen Stabwerken einschlie lich der Berechnung von Seiltragwerken ABIS FEM der Firma ABIS GmbH und AlIFEM FT in ALLPlot FT integriert der Nemetschek AG sind Systeme f r die Berechnung von Tragwerken mit der Methode der Finiten Elemente AUFEM FT ist zus tzlich in der Lage die Berechnungsergebnisse direkt in Bewehrungspl ne umzusetzen zum Beispiel BAMTEC Universelle Systeme wie zum Beispiel Baustatik Programme der Friedrich Lochner GmbH CS Statik der CSI GmbH RibTEC der RIB GmbH und SOFiSTiK der Firma SOFiSTiK sind in der Lage Berechnungen nach der Theorie I II Ordnung und der Methode der Finiten Ele mente durchzuf hren MU 199 Viele Anbieter der genannten Systeme haben auch CAAD Systeme im Produktspektrum Der Geometriedatenaustausch erfolgt deshalb
165. llers Hat man ein Support Problem dann bekommt man selten jeman den der Hotline ans Telefon bekommt aber durch Emails die erw nschten Antworten In einem SmartHome schaffen die Zugangstechnologien die M glichkeit diese Systeme komplett fern zu warten und erlauben daher einen kosteng nstigen und guten Support Die Gateways auf OSGi Standard aber auch die von emWare EMIOO lassen Software Updates bis zu einzelnen Embedded Systemen am Netz zu Dies geht zum Beispiel bei EIB u a auch wegen der niedrigen bertragungsraten nicht Hier gibt es nur M glichkeiten der Ferndiagnose des Bussystems Immerhin garantiert Siemens u a durch breit angelegte Ausbildung von Elektromeister und ein einheitliches Konfigurationstool ETSO0a einen einigerma en fl chendeckenden Support f r EIB und Konnex in Deutschland 3 3 6 3 Systemanpassungen VARIABILITY Wie kann ein Teilsystem des SmartHome erweitert ge ndert oder ersetzt werden Die Produktzyklen der Ger testeuerungen der festinstallierten Ger te betragen ca 10 bis 30 Jahre die des Entertainment Bereichs liegen bei ca 4 bis 10 Jahre und die des Kommunikations Computer Zugangstechnologiebereichs liegen darunter Das SmartHome ist also kein statisches System Eigentlich finden immer wieder Erweiterungen und systembedingte nderungen statt Bei den langen Produktzyklen der Bussysteme sind unbedingt Industriestandards n tig und vorhanden KNX00a ETH00 OSG00 FIROO um die langfristige Anwendung
166. lt Gasherd Heizung usw und die Personen lassen sich fern berwachen Durch mobile medizinisch Ger te und Sensoren lassen sich im Alltag langfristig Daten sammeln Mit den damit m glichen Alarmfunktionalit ten Kamera berwachungen und der direkten Ansprache ber Bildtelefone l sst sich die Qualit t medizinischer Betreuung Zuhause erheblich verbessern und schafft Raum f r besondere Dienstleistungsunternehmen Diese m ssen SmartHome Techniken professionell anwenden k nnen Interessant ist HomeCare auch unter dem Aspekt dass dort schon in naher Zu kunft erheblich mehr Mittel zu Verf gung stehen als beim durchschnittlichen SmartHome Endkunden weil der entstehende Nutzen unmittelbar einsichtig ist Noch gibt es HomeCare nur in Forschungspilotprojekten oder als Insell sungen mit speziellen Ger tschaften HEP96 HOM97 3 3 2 7 Sicherheit SECURITY Die meisten Sicherheitssysteme stellen sich als eine geschlossene Kommunikationswelt dar was durchaus Sinn hat weil man sich relativ sicher sein kann dass bei einen geringen Verbreitung und firmeneigenen Systemen und Protokollen kein Internet Hacker das Know how besitzt die Anlage zu manipulieren Wenn man diesen hohen Sicherheitsstandard etwas zur cknimmt und die Bem hungen der Bussystemanbieter akzeptiert dann lassen sich Alarmanlagen auch im Heimbereich in ein SmartHome integrieren und betreiben Au erdem lassen Secured Infrastructure for Residential LAN Platform ks A Utili
167. lung das Verschieben von W nden und die Ver nderungen von Treppenaufg ngen werden in dieser Phase nicht m glich sein Die nderungen konzentrieren sich auf die Farb Material und Komponentenauswahl Die Beispiele reichen von der Farb und Strukturauswahl des Au enputzes bis zur Auswahl der M blierung Die ben tigten Bibliotheken f r Materialien Texturen und M bel 3D Objekte werden in der ersten Version lokal im origin ren Format gespeichert Die direkte Anbindung an die Hersteller von Baustoffen und M beln ber das Internet wird folgen sobald eine breite Verf gbarkeit erreicht ist und die Daten kompatibel sind Mit diesem Schritt kann das Geb ude virtuell eingerichtet werden Das Ziel hier ist das Geb ude nicht nur als technisches Objekt Kosten Statik usw darzustellen sondern mit der M glichkeit das Geb ude individuell zu 62 gestalten Emotionen zu erwecken Dadurch kann die Identifikation mit dem geplanten Geb ude erheblich gesteigert und die Planungsfehler auf ein Minimum beschr nkt werden In diesem Schritt werden zum ersten Mal Produktdaten im Virtual Reality System manipuliert und erg nzt Ein Abgleich mit dem Produktdatenmodell ist deshalb unbedingt erforderlich W hrend bei der nderung von Attributen Farbe Material usw und beim Einrichten des Geb udes ein Abgleich der Produktdaten m glich ist k nnen bei strukturellen nderungen wie zum Beispiel das Verschieben von Fenstern und T ren oder das Versc
168. m breiten und 150 m langen Bahnen mit Spannstahllitzen wird der Beton mittels Gleitfertiger aufgebracht Durch eine hohe Verdichtung des Frischbetons wird keine Schalung ben tigt Es entsteht die Decke in ihrer typischen Form in verschiedenen H hen aber immer mit gleicher Anzahl der Hohlr ume Ein EDV sgesteuerter Plotter tr gt alle Angaben wie L nge Schr gschnitt oder Aussparung auf dem Beton an Nach Erreichen der Festigkeit werden die Elemente auf entsprechende L ngen geschnitten und auftragsbezogen in der abgestimmten Montagefolge im Freilager gestapelt aiia l dl Lore i4 T nar Fa Pi Er jea ia a i h wu Abb 3 13 Gleitfertiger f r Spannbeton Hohlplatten links Fertigungsanlage Quelle Fa Universal beton rechts Profil Quelle Fa Brespa Die Herausforderung bei der Herstellung von Betonfertigteilen besteht in der vollst ndig automatisierten Fertt gung von individuellen Fertigteilen beginnend mit der bernahme der CAD Daten Die SySpro Gruppe ein Zusammenschluss von Betonfertigteil Herstellern hat mit Hilfe der Reymann Technik GmbH Hockenheim eine weitgehend automatisierte Fertigung individuell geplanter Betonfertigteile W nde Decken D cher Treppen realisiert REY99 NN00a NNOOb Das SySpro spezifische CAD System bildet das zentrale Element Ausgehend von den konstruktiven Details und dem ausf hrungsgerechten CAD Montageplan werden die Daten f r Arbeitsvorbereitung Produktionsplanung Robotersteuerung Lage
169. m Lebenszyklus von Geb uden ist f r einen erheblichen An teil am Energie und Ressourcenverbrauch verantwortlich Dies betrifft den Verbrauch an Fl che Material und Energie und das hohe Deponieaufkommen So werden in Deutschland gegenw rtig t glich 100 ha Fl che verbaut 11 t Sand und andere Materialien pro Person und Jahr verbraucht Das Bauen ben tigt nach GR O00 ca 50 des Prim renergieverbrauchs und verursacht 42 des Abfallaufkommen Das Ziel nachhaltiges Bauen erfordert Aktionen zur Umsetzung des Kreislaufgedankens Minimierung des Energie und Ressourcenverbrauchs und Verringerung von Umweltbelastungen Die Umsetzung des Kreislaufgedankens zielt auf die Reduzierung der Stoffstr me ab wobei vor allem die Materialentnahme aus der Umwelt reduziert werden soll Dazu ist der Anteil an wiederverwendbaren Materialien und auch Baukomponenten deutlich zu erh hen Das ber den gesamten Lebenszyklus eines Geb udes Beitr ge geleistet werden k nnen verdeutlicht Abb 2 2 Reststoffe bei Abbruch und Umbau A l Reststoffe E EE EES EA bei der n Bau N stoff Altes Recycling Neues SEA nung un Bauwerk Verfahren Bauwerk re ge lung Baureststoffe und 1 andere Reststoffe Demontage Recycling Abbruch Baustoffe Umbau Recycling Bauteile Recyclinggerechtes p Konstruieren Konstruktiver Entwurf Ausf hrungsplanung Leistungsbeschreibung bauliche Realisierung E E a 2 5 2 u 5 5 5 u un mE mu Werterhaltun
170. m einfachsten Fall wird dieses interne Format direkt auf das Format des Zielsystems abgebildet Ist dies aus Kompatibilit tsgr nden nicht m glich oder sollen die Daten bearbeitet werden ist eine Konvertierung notwendig Gerade im Bereich der Geometrie wird mit verschiedenen Modellen gearbeitet CAAD Systeme bevorzugen in der Regel eine CSG Construction Solid Geometrie oder eine B REP Boundary Representation Darstellung w hrend Visualisierungs und Virtual Reality Systeme nur Polygonmodelle verarbeiten k nnen Abb 4 1 60 Um ein IFC Modell flexibel bearbeiten zu k nnen ist deshalb eine Konvertierung der Geometrie notwendig Dabei ist zu beachten dass ein CSG Modell in ein BREP oder ein Polygonmodell konvertiert werden kann aber nicht umgekehrt Die Attribute der Objekte d rfen dabei nat rlich nicht beeinflusst werden ar Br Abb 4 1 Verschiedene Repr sentationen eines Wandelements CSG B REP Polygone Bei der Entwicklung des Preprozessors und der Datenkonvertierung werden die neuesten Werkzeuge eingesetzt Da IFC auf der Beschreibungssprache EXPRESS basiert k nnen kommerzielle Werkzeuge zur Entwicklung der Prozessoren verwendet werden Das ECCO Toolkit der Karlsruher Firma PDTec bietet nicht nur die Unterst tzung bei der Entwicklung von Pre und Postprozessor sondern ist auch in der Lage EXPRESS Schemata aufeinander abzubilden Zur Geometriekonvertierung stehen kommerzielle und Open Source Funkti
171. mierungsans tzen in der Organisation des Workflow ist ein Zeitplan wie in Tabelle 4 8 gelistet realisierbar ohne d e Notwendigkeit grunds tzlich neue technische Verfahren zu entwickeln Dabe sind manche Grenzen z B zwischen Fliesenleger Bodenfliesen und Schreiner Parkett flie end Schlosser 1 Schlosser 1 Blechner 4 Woche Blecharbeiten an der Dacheindeckung Gel nder Treppen Deckenabschl sse Balkone Installateure 1 Sanit rinstallateur 1 Elektriker 4 Woche Fenster und Fensterb nke einbauen Abwasserleitungen L ftungsleitungen Zentralstaubsauger Rohre anschlie en 18 Tag Sanit rinstallation 19 Tag Heizungsinstallation 20 Tag Elektroinstallation Gipser 2 Facharbeiter 5 Woche 21 Tag Kellerau enw nde isolieren Au enputz erg nzen Innenputz fertig spachteln Estrich gie en Au enputz fertig machen 6 Wockk Trocknungsperiode f r Estrich 7 Woche Au enanlagen durch rtliche Firmen 8 Woche Fliesenleger 2 Facharbeiter 9 Woche 26 Tag Wandfliesen in der K che 27 Tag Wandfliesen im Bad 28 Tag Wandfliesen im WC 29 Tag Eingangsbereich au en verfliesen 30 Tag Bodenfliesen in Bad und WC Maler 1 Maler 1 Tapez erer 9 Woche 26 Tag Au enanstrich Tapezieren Tapezieren Innenanstrich Innenanstrich Fliesenleger 1 Facharbeiter 10 Woche 31 Tag Bodenfliesen K che Andere B den Andere B den Verfugen Verfugen 8l Schreiner 1 Schreiner 1 Helfer
172. mmunikationssystemen alle vorstellbaren Endger te steuern Umwelt Werte abfragen und sammeln etc Betrachtet man die Systeme auf dem Markt und ihre Zielrichtungen genauer so muss man erkennen dass es sowohl viele Detail L sungen f r viele Einze Probleme aber auch umfassende L sungen f r ganze Anwendungsbereiche gibt Noch erf llen diese Systeme nicht die Anforderungen in Bezug auf Installationsaufwand Skalierbarkeit Kosten Bedienungsaufwand und Wartbarkeit Die Techniken des SmartHo mes m ssen f r die Bewohner mehr Probleme l sen als sie neue schaffen Es erscheint unwahrscheinlich dass sich eine einzelne Firma ein einzelnes Kommunikationssystem oder auch nur ein Protokoll Standard alle Probleme der vielseitigen sich ver ndernden Wohnumgebungen l sen kann Vielmehr werden sich f r gr ere Anwendungsgebiete CONTROL ENTERTAINMENT oder WORKPLACE standardisierte L sungen einstellen die untereinander gekoppelt werden k nnen 57 Durch die Standards OSGi HAVi HAV98 UPnP UPNO00 MHP MHP99 JINI JINOO Bluetooth BLU99 und HIPERLAN 2 HIP99 ist die Interoperabilit t ber mehrere Systeme und Anwendungsbereiche durch nahezu alle Firmen dieser M rkte garantiert Deshalb stehen viele Produkte mit diesen Schnittstellen auf der Schwelle zum Massenmarkt oder kurz bevor Folgenschwer ist die unterschiedliche Entwicklungsgeschwindigket und daher auch das Preis Leistungsverh ltnis verschiedener konkurrierender Techniken So
173. ms Karlsruhe sowie potenzielle externe Kooperationspartner erw hnt Abstract Sustainable Design Construction and Living in the Information Age The present study addresses the topic of sustainable design construction and living in the information age The focus according to the institute s fields of activity and competence rests on the contribution of information and automation technology The study is based on extensive inquiries and brings together the experience of the authors and preliminary investigations results Its objective is to analyse state of the art technology trends and to then draw conclusions for our own R amp D projects The general conditions for future building and living are presented under the aspect of sustainability Admit tedly important problems of the social economic and ecological dimensions of sustainable building and living are only touched within the scope of this study The analysis of the state of the art concentrates on three fields the application of information technology in the design phase the automated manufacturing and construction and home automation Generally it can be stated that information and automation technology bears great potential for innovations in the area of building and living Main trends in the field of design include the development of product model standards and the use of digital building models in all phases of the life cycle In the field of manufactur
174. n Denkbar sind verschiedene Werkstoffalternativen die jedoch nicht alle im Handel erh ltlich sind l Sandwich aus zwei Gipskartonplatten gef llt mit Flachsfasern FAA00 2 beidseitig mit Gipskarton beklebtes Styropor 3 Sandwich aus zwei Platten deren Zwischenraum mit PU Schaum gef llt st 4 Holzwerkstoffplatten gef llt mit gebundener Zellulose aus Altpapier s Abb 4 9 Alle diese Verbundmaterialien lassen sich leicht und vollautomatisch auf die erforderlichen Ma e zurechts gen Auch die Herstellung der Platten kann sehr effektiv und sogar vollautomatisch erfolgen Gegen ber St nderw nden k nnen erhebliche Lohnkosten gespart werden Die Stabilit t der W nde wird durch den Sandwichverbund gew hrleistet nicht durch Holz oder Metallkonstruktionen _ lichte Raumh he 10 mm Mn EE 300 mm romm AAAA AA ARAA ANAA A AGON A AAN Gipskarton Verfestigte Zellulose Installationskanal Holz Abb 4 9 Beispiel einer Verbundplatte Die Wasser und Abwasserf hrung sollte in der Vorwandinstallation realisiert werden Nicht tragende W nde bieten nur Platz f r Elektroinstallationen Ein Leerrohr in 300 mm H he sollte in der Verbundplatte vorgesehen sein sonst muss der Kanal bei der Konfektionierung ebenso gebohrt werden wie der Kanal zu einem Lichtschalter der z B auf 1 2 m angeordnet ist Zwei Montagevarianten sind denkbar 1 Wenn die Trennw nde nach dem Verguss des Estrichs eingesetzt werden w rd an der Decke ein
175. n Bildern bieten alle Produkte die M glichkeit Objekte und Kameras zu animieren und Filmsequenzen aufzuzeichnen ARCON von der MB Software AG bietet diese M glichkeit im System integriert Ein schneller Renderer erm glicht in ARCON bereits das Begehen des virtuellen Geb udes Virtual Reality Systeme versuchen die Szenen m glichst in Echtzeit darzustellen Dabei werden die Szenen nicht in h chster Qualit t gerendert Um auch bei gro en Modellen ausreichende Bildwiederholraten zu erreichen sind entsprechende Verfahren n tig Verschiedene Methoden von Level of Details LOD erm glichen es Objekte abstandsabh ngig in verschiedenen Detaillierungsstufen darzustellen oder ganz auszublenden Die Unterst tzung von Renderstandards wie Performer und OpenGL erm glichen auf den entsprechenden Workstations auch Personal Computer eine hohe Rendergeschwindigkeit Virtual Reality bedeutet nicht nur das schnelle Darstellen von Szenen sondern auch das Interagieren und das Eintauchen Immersion in die Szene F r die Interaktion mit der Szene werden 6achsige Eingabeger te wie zum Beispiel die Space Mouse ein magnetisches Tracking System oder Datenhandschuhe eingesetzt Eine 25 Interaktion kann eine Bewegung des Akteurs in der virtuellen Welt bedeuten oder das Manipulieren von Objekten Bei der Darstellung der Szene soll der Akteur den Eindruck erhalten sich in der Szene zu befinden Ein dreidimensionaler Eindruck wird durch das Erzeugen von
176. n Phasen des architektonischen Entwurfs Dissertation Bauhaus Universit t Weimar Fakult t Bauingenieurwesen Bereich Information und Wissensverarbeitung 1997 N N STEP Casel b ProSTEP Software Toolkit Technical Overview About ProSTEP Produktdatentechnologie GmbH 1999 Streich B Weisgerber W Computergest tzter Architekturmodellbau Birkh user Verlag f r Architektur Basel Boston Berlin ISBN 3 7643 5363 5 1996 Streilein A Nieder st M Reconstruction of the Disentis monastry from high resolution still video imagery with object oriented measurement routines International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXII Part 5 Hakodate 1998 pp 271 277 S BA Bau AG http www sueba de index_h htm 2000 Deutsche Telecom www telekom de EU Kongresse TIDE Technology Initiative for the Integration of Disabled and Elderly People 1995 1999 Intelligentes Haus Gifhorn der TU http www domolosic de de html ihg html UMTS Universal Mobile Telecommunications System www umts org Architektenordner der Firma UNIDEK Vertrieb GmbH Postfach 100803 28008 Bremen Universal Plug and Play http www upnp org USB Universal Serial Bus for the PC http www usb org Fa Vaillant Produktdaten Austausch f r die TGA Technische Geb udeausr stung http www vaillant de Verbraucher Zentrale Heizung Planen Berechnen Modernisieren 6 Aufl 2000 Verbraucher Zentrale NRW Energiesparma n
177. n SmartHomes zu realisieren Hinter UPnP stehen ma geblich Fa Microsoft und Fa Intel und unter OSGi HAVi haben sich Fa Sun und fast alle Hersteller von Unterhaltungsger ten zusammengefunden Daneben gibt auch noch andere M glichkeiten z B HomePlug HPL00 oder JINI JINOO Java basiert Prinzipiell snd diese Protokolle medienunabh ngig sind aber wegen der M glichkeiten des Internetzugriffs auf TCP IP Netzen also am Ethernet am Besten implementierbar Ein Ethernet l sst sich hierbei auf Basis von Twisted Pair Leitungen 10BASET 100BASE TX bzw 100BASE T4 als Peer To Peer Sternverkabelung realisieren Oder man kann Ethernet IOBASE 2 als klassisch verzweigter Bus mit einem konstanten Wellenwiderstand und an jedem Ende mit Widerstandsabschl ssen mit demselben Wert verwirklichen Generell tendieren alle kabelbasierten bertragungsmedien f r h here Ge schwindigkeiten zu letzterer Beschaltung aber als Peer To Peer Verkabelung Hat man sowieso ein Ethernet im Haus verlegt so kann man damit auch Ger te steuern Die Initiative emWare EMWOO hat es zum Beispiel geschafft nahezu alle Chiphersteller unter einen Hut zu bringen und daf r zu sorgen dass man mit kleinen billigen Chips ber ein eigenes Protokoll am Ethernet und einem embedded Gate way mit Webserver Kleinstger te vom LAN an das Internet bekommt s auch DOLOOb ar Hartscrrsspeshenik je An Insta ME o NEN OL mente Tec ER ir ee eT KNX EIN Standard gr sa zu S M
178. n Telegrammen w hrend LON auf der Basis von ffentlichen Variablen arbeitet Um eine Vor stellung zu vermitteln wie komplex Befehle sein k nnen sei ein Beispiel eines LCN Kommandos an einen Knoten genannt An Node31 Dimme Ausgang 2 innerhalb von 10 sec auf 85 Im Kommunikationsmanagement geht es um Zugangstechnologien d h die Internet Anbindung und die Integ ration mit Telefonanlagen bzw in Zukunft mit dem Bildtelefon und Voice over IP VoIP VOIOO Es kon kurrieren die Deutsche Telekom mit Satelliten und Kabel Anbietern und Powerline Systeme der EVU L sun gen die vorhandenen Telefonleitungen zus tzlich als low speed Haus LAN bis 5 Mbps nutzen wollen bieten zum Beispiel die Firmen von HomePNA Home Phoneline Networking Alliance HPNOO an Beim Haus LAN gibt es zwei bliche L sungen zur bertragung das Twisted Pair 10 Mpbs sternverkabelt oder Ethernet Koaxkabel busverkabelt Die Highspeed Verbindung ber ein LAN Kabel 100 Mpbs und 1000 Mpbs lohnt sich aber nur lokal f r einen PC Arbeitsbereich oder wenn in einer Wohnanlage mit einem gr eren Netz werk gemeinsame Ressourcen wie Drucker Internet oder Server genutzt werden Trotzdem existieren Bestre bungen wegen der Verbreitung und der immer g nstigeren Anschaffungskosten ber das relativ schnelle Ether net langsame Hausger testeuerungen aller Art mit einfachen Embedded Systemen zu etablieren EMWOO hnliche Trends sind in der Industrie auch zu beobachten
179. n ausgetauscht und entsprechend erg nzt Heizung Elektro Sanit r usw Zur Massen und Kosten bestimmung oder zur FEM Analyse wird unter Umst nden mit 3D CAAD Systemen nachmodelliert Eine Vielzahl von Softwareanwendungen CAAD AVA Fachprogramme im Bauwesen basieren auf Auto CAD von Autodesk MU199 MU299 Die fr he Verf gbarkeit auf PCs und die Programmierschnittstellen LISP und C C sind die Gr nde f r eine weite Verbreitung und eine gro e Entwicklergemeinde Das Auto CAD interne Datenformat DWG und das Austauschformat DXF sind Quasistandards Eine M glichkeit Softwarel sungen aus einer Hand zu bieten ist der Zusammenschluss von Softwareh usern mit dem entsprechenden Know how Die Nemetschek AG und die MB Software AG sind Beispiele f r eine Firmenkonzentration Die Bestrebungen die einzelnen Produkte in eine Produktpalette zu integrieren sind aber in beiden Beispielen noch nicht vollzogen Au erdem bieten solche Produktpaletten in der Regel nicht die besten Einzell sungen Durch den verst rkten Einsatz von Analyse Simulations und Visualisierungsmethoden werden die Vorteile eines digitalen Geb udemodells greifbar 3BD CAAD Systeme die das Geb ude auf der Basis von intelligen ten Objekten W nde Fenster T ren usw modellieren sind verf gbar Diese Objekte enthalten s mtliche Produkteigenschaften und k nnen Beziehungen untereinander aufweisen Diese Systeme sind der erste Schritt in Richtung Produktdaten
180. n f r Passivh user Zu den wichtigsten Verb nden geh ren GAEB Gemeinsamer Ausschuss Elektronik im Bauwesen zust ndig f r das Standard Leistungsbuch StLB eine Schnittstelle f r Bauausschreibungen IAT Verein zur F rderung der Normung von IFC Industry Foundation Class VDI TGA VDI Fachausschuss Technische Geb udeausstattung Herausgeber der VDI Richtlinie 3805 Produktdatenaustausch in der TGA VDI BAU VDI Gesellschaft Bautechnik die Arbeit erstreckt sich auf nahezu alle Gebiete des Bauwesens 89 6 Zusammenfassung Die vorliegende Studie widmet sich der Thematik des nachhaltigen Planens Bauens und Wohnens im Informa tionszeitalter Der Fokus liegt dabei aufgrund der Aufgabengebiete und Kompetenzfelder des IAI auf dem Ber trag der Informations und Automatisierungstechnik Die Studie basiert auf umfangreichen Recherchen den Erfahrungen der Autoren und ersten Vorversuchen Ihr Anliegen ist es nach der Analyse des Entwicklungs standes und der Entwicklungstrends Schlussfolgerungen f r eigene F amp E Vorhaben zu ziehen Die allgemeinen Rahmenbedingungen f r zuk nftiges Bauen und Wohnen werden insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit pr sentiert Wichtige Fragestellungen innerhalb der sozialen wirtschaftlichen und kologischen Dimension eines nachhaltigen Bauens und Wohnens k nnen im Rahmen dieser Studie nur angerissen werden Die Analyse des Entwicklungsstands und der Ent
181. n festgelegt Das Resultat ist ein sehr exaktes Modell des Hauses Begibt sich der Bauherr aus der K che in sein virtuelles Wohnzimmer das nahezu ma st blich und farbecht projiziert wird kann er erstmals das Knistern des Kaminfeuers h ren und dabe die virtuellen Rechnungen der Baufirmen studieren die auf Bas s der genauen Planung erstellt wurden Selbstverst ndlich wird noch auf lange Sicht eine auch noch so gut dargestellte Textur auf dem Bildschirm das k rperliche Erlebnis eines hochflauschigen Teppichs nicht ersetzen Besuche in Ausstellungen erfolgen nach der digitalen Bemusterung Alle nderungsw nsche werden ber cksichtigt Diese Utopie ist realisierbar In der Automobilindustrie und ma geblich auch im Forschungszentrum Karlsruhe wurden nach Einf hrung der CAD Systeme Schnittstellen zum Datenaustausch und darauf aufbauend Produktdatenmodelle zur vollst ndigen Beschreibung von Waren entwickelt Ans tze existieren auch in der Baubranche Allerdings ist noch sehr viel Arbeit zu leisten bis z B die Normungsbem hungen des VDI Fachausschusses TGA Technische Geb ude Ausstattung das Standardleistungsbuch des GAEB und die Geometriedaten Schnittstellen IFC oder STEP n einem einheitlichen Modell m nden Das FZK wird auf diesem Gebiet an fr here Aktivit ten ankn pfen und Pionierarbeit leisten Beispielhaft werden verschiedene Normen zu einem umfassenden Produktmodell vereint Unterschiedliche Post und Preprozessoren werden
182. n getrennt Ziel des Vorhabens ist eine Kosteneinsparung von 20 also etwa dem Lohnkostenanteil f r Maurer und Betonarbeiten Erreichbar ist dieses Ziel durch eine effektive Vorfertigung verbunden mit kurzer Montagezeit und durch Teilintegration anderer Gewerke in die Vorfertigung Der montierte Rohbau ist durch die in der Vorfertigung ausgef hrten Wandinstallationen und den aufgetragenen Putz sowie seiner Ma haltigkeit soweit veredelt dass die Lohnkosten f r die Rohbaufertigung in den Folgegewerken gespart werden Dass m Rohbau ca 20 Baukosten in Form von Lohnkosten einzusparen s nd belegt beispielsweise der Preisunterschied zwischen einem Selbstbauhaus und einem Ausbauhaus der Firma Hebel Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Angeboten liegt dar n dass beim Selbstbauhaus die Mauern nicht w e beim Ausbauhaus vom Lieferanten aufgemauert werden 66 Gewerk Anteil an den Davon betr gt der Lohnkostenanteil an Baukosten Lohnanteil in Erd Maurer und Betonarbeiten Zimmerarbeiten Dachdecker Flaschner Fenster und T ren Heizung Sanit r Elektro Estrich Bodenbel ge Fliesen Putzer Maler Schlosser Reinigung P a oa O ad A SAN a a a alol o O In ololo olololololo Sonstiges zum Teil auch auf o g Gewerke verteilt gewichteter Durchschnitt Tab 4 1 Baukostenverteilung Quelle MOS98 und eigene Erg nzung 4 3 2 Ansatz Die Automatisierungsgerechte Kons
183. n in allen Lebensphasen Das digitale Geb ude soll seinem Besitzer oder Nutzer jederzeit Zugriff auf die gew nschten Informationen bieten soll Fehlfunktionen oder Reparatur und Wartungsanforderungen melden und soll das Wohnen noch angenehmer machen und dabei Umweltressourcen schonen nteg Abb 4 5 Sichten auf das Digitale Geb ude Bereits die ersten Ideen die ersten Entw rfe und die ersten Kalkulationen werden im Produktdatenmodell gespeichert Im Laufe der Planungs und Bauphase werden alle Daten die das fertige Geb ude beschreiben hinzugef gt Diese Daten werden auf den zentralen Geb uderechner einfacher PC berspielt und das Geb ude wird initialisiert Das bedeutet der Geb uderechner erkennt alle relevanten Komponenten Heizung Hausnetz Kommunikation usw und bernimmt die Kontrolle und Steuerung des Geb udes In der Nutzungsphase werden die Daten st ndig aktualisiert Betriebsdaten Reparaturen Wartungsarbeiten Nutzungs nderungen werden dokumentiert und gespeichert Die Bewohner des Geb udes k nnen jederzeit die 65 gerade ben tigten Informationen abrufen Je nach Anforderungen werden die Informationen dabei in verschiedene Sichten unterteilt Abbildung 4 5 zeigt m gliche Sichtweisen auf das Geb ude Stehen Umbauma nahmen oder Nutzungs nderungen an kann auf die gesamten Produktdaten zur ckgegriffen werden Beim Verkauf des Geb udes kann zum Beispiel eine komplette Energiebilanz Eindr
184. n mit Hilfe von IFC zu bestimmen und das Produktmodell um ausschreibungs und kostenrelevante Daten zu erg nzen 3 1 2 3 Visualisierung Virtual Reality Die Visualisierung von Geb uden wird im Moment in zwei Bereiche unterteilt die photorealistische Darstellung mit Raytracing Visualisierung die schattierte Darstellung f r eine Echtzeitbegehung Virtual Reality Mit steigenden Rechen und Graphikleistungen werden sich beide Bereiche ann hern Effekte die zur Zeit nicht in Echtzeit ausgef hrt werden k nnen z B beliebige Lichtquellen Kerzen Feuer usw werden in Zukunft auch in VR verf gbar sein Abbildung 3 7 zeigt eine Szene die mit einem Raytracing Verfahren gerendert wurde links Renderzeit 12 min und die selbe Szene einfach schattiert rechts Renderzeit lt 1 sec Abb 3 7 Beispiel einer gerenderten Szene links mit Raytracing rechts einfach schattiert Viele CAAD Anbieter haben auch ein Visualisierungswerkzeug in der Produktpalette Autodesk bietet mit 3D Studio VIZ ein Modellierungs und Visualisierungswerkzeug speziell f r die Architektur Die Nemetschek AG erweitert mit Cinema 4D einem Produkt der MAXON Computer GmbH sein Produktportfolio Graphisoft setzt ART LANTIS zur Erzeugung von photorealistischen Bildern ein und die RIB GmbH benutzt DIAMO zur Pr sentation des Geb udemodells Alle Systeme k nnen die 3D Modelle des jeweiligen CAAD Systems direkt bernehmen und bearbeiten Neben photorealistische
185. nannten Containern gehalten Mit grafischen Darstellungs und Editierm glichkeiten k nnen die Container in beliebige Relationen zueinander gebracht werden Eine umfas sende Visualisierung erlaubt die Navigation in komplexen Umgebungen HOV98a Das Building Construction Core Model BCCM von STEP STEP Part 106 befindet sich noch im Vorbe reitungsstadium STE00 Dieses Modell soll das breite Spektrum von der Planung bis zum Abbau ber cksich tigen ANDOO Als Integrated Application Resource unterst tzt das Modell nicht eine spezielle Anwendung sondern kann von mehreren Anwendungsprotokollen verwendet werden EAS99 Das Modell ist in Hauptgrup pen unterteilt Project Level und Building Construction Characteristics Der Project Level enth lt alle projektrelevanten Informationen und Vorg nge Die Building Construction Characteristics enthalten die Pro duktmerkmale wie Kosten Materialien Qualit t usw Beide Hauptgruppen sind in vier Typen untergliedert Produkte Prozesse Ressourcen und Projektkontrolle Produkte s nd alle Elemente zum Beispiel das Geb ude Stockwerke M bel usw die aus dem Bauprozess resultieren Prozesse sind alle Aktivit ten wie Planung Ferti gung Transport usw um ein Geb ude zu erstellen Ressourcen sind alle Mittel die Prozesse erm glichen Software Personaleinsatz Steine usw Die Prozesskontrolle stellt die Einhaltung von Auflagen Normen und Gesetze und Vorgaben Ma
186. nd Ausbauarbeiten vorbereitet sein z B durch Kan le oder Leerrohre oder bereits Einrichtungen wie z B Elektro und Wasserleitungen Wandheizun gen Fenster T ren enthalten Ebenfalls kann in der Vorfertigung eine D mmung und Putz aufgebracht werden Damit verringert sich der Aufwand an notwendigen Ausbauarbeiten auf der Baustelle erheblich Problematisch ist um einen die Realisierung individueller Grundrisse die vor allem h here Anforderungen an die Vorfert gung insbesondere an die Fertigungsplanung stellt und hier zumindest gegenw rtig zu relativ hohen Herstel lungskosten f hrt Zum anderen sind die Anforderungen an die Transport und Baustellenlogistik erheblich 30 er Abb 3 11 Wandelemente bei der Tafelbauweise Quelle Dennert KG Bei der Raumzellenbauweise ist das Prinzip der werkseitigen Vorfertigung am weitesten verwirklicht Das Konstruktionsprinzip verdeutlicht Abb 3 12 Die Raumzellen k nnen aus Beton Metall Holz oder in Verbundkonstruktionen gefertigt sein Ihre maximalen Abma e ergeben sich aus den Transportbedingungen maximale Stra enbreite und Durchfahrtsh he Gr ere R ume werden aus mehreren Raumzellen gebildet Die Raumzellenbauweise erlaubt den ann hernd vollst ndigen Innenausbau im Werk so dass sich auf der Baustelle die Arbeiten im wesentlichen auf die Montage beschr nken Anwendung findet die Raumzellenbauweise vor allem bei kleinen z B Garagen oder hochinstallierten R umen z B Sanit r
187. nd D chern schon h ufiger auf gro e Abbundanlagen zur ck u Dear Abb 3 17 Beispiel einer Abbundanlage Profile und Fertigungschritte Quelle Fa Hundegger 3 2 2 4 Automatisierung von Ausbaut tigkeiten Ausbaut tigkeiten k nnen bereits in der Vorfertigung durchgef hrt werden Dazu geh ren Vorbereitung und Durchf hrung von Elektro Heizungs und Sanit rinstallationen die z B der Fertighausherstellung manuell durchgef hrt werden Die entwickelten L sungen sind zumeist f r die Automatisierung der Ausbaut tigkeiten auf der Baustelle vorgesehen die im Abschnitt 3 2 3 3 betrachtet werden 3 2 2 5 Automatisierte Vorfertigung von Bewehrungen Durch die Vorfertigung von Bewehrungen wird auf der Baustelle bei der Erstellung der Bewehrung f r die Bodenplatte und Ortbetondecken Arbeitszeit eingespart Eine angebotene Technologie ist BAMTEC Bewehrungs Abbund Maschinen Technologie 35 Statt der herk mmlichen Baustahlmatten zur Bewehrung von Stahlbetondecken oder Bodenplatten werden Bewehrungsteppiche verwendet s Abb 3 18 Diese enthalten ausschlie lich einachsig verlegte Rundst hle die mit querlaufenden Tragb ndern zu einer Montageeinheit verbunden sind Die Bewehrungslagen bestehen nicht aus Standardelementen sondern sind individuell gefertigt f r den jeweiligen Grundriss und die jeweilige Beanspruchung Nach Vorgabe der Geometrie der BAMTEC Elemente wird der Bewehrungsplan automatisch berechnet Es werden die
188. nd der Planung sind sowohl das Statik als auch das AVA Programm aktiv Ben tigt der Planer am CAAD System aktuelle Statiknachweise und Kostenkalkulationen wird das IFC Modell aktualisiert die nderungen an das Statik und AVA Programm weitergeben und die Ergebnisse aktualisiert Ziel ist hier nicht Statik und AVA vollst ndig in ein CAAD System zu integrieren sondern die Statik und AVA Programme in die Produktdatenumgebung zu integrieren Die Kompetenzen des Instituts f r Angewandte Informatik liegen im Bereich der Datenintegration und weniger im Bereich statischer Berechnungen und kaufm nnischer Kalkulationen im Bauwesen Die Aneignung dieses fehlenden Know hows erfordert Zeit und bindet Entwicklungskapazit t Zur erfolgreichen Umsetzung der genannten Arbeitspakete sind deshalb FZK interne oder externe Partner unbedingt erforderlich Da nicht die Abl sung der kommerziell verf gbaren Systeme angestrebt wird sondern deren optimale Integration sind nat rlich gerade die Systementwickler potentielle Partner 4 2 5 Digitales Geb ude Virtuelles Geb ude Bisher wurde das Geb ude nur in der Planungs und Bauphase betrachtet Facility Management ist in kleineren Geb ude noch nicht blich Die einzigen Informationen die nach dem Bauen f r den Besitzer zur Verf gung stehen sind Grundrisspl ne Statiknachweise und viele Rechnungen Das gro e Ziel in diesem Rahmen ist die ganzheitliche Betrachtungsweise aller geb uderelevanten Informatione
189. nde Ger tschaften Diese sind schlecht kombinierbar haben sehr unterschiedliche Anforderungen an die Nutzer und k nnen auch nicht auf einheitliche Weise bedient werden Ziel des SmartHome ist eine vereinfachte Bedienung durch die Nutzer eine erh hte Funktionalit t durch Vernetzung der Ger te neue Dienste Sicherheit Ressourcenmanagement usw Anbindung an das Internet und damit M glichkeiten f r neue Dienstleistungen Es stehen Techniken vom einfachen Zu Qualle Datamonitor gang zum Internet Studie Digital Home digitale Multimedia im Jahr 2003 werden die an ee RT ae 710 Gesamimardwert ohome servi Ir systeme DVBO0 und europ ischen NEN EINE 1a ie Mardwen G1OTRRSErVICES Haus LAN Installa tio durchschnittlich 30 nen mit h chster Kom 730 25 ll pro Jahr und interaktiver zur Verf gung Auf der 1E anderen Seite gibt es Haushalt 1u einfache Ger te und f r e home services ausgeben z Haushaltsger te Fens D panee terkontakte Steck 1993 iin a 2001 20027 2003 dosen und Sensoren Abb 3 23 SmartHome Datamonitor Studie Digital Home 2003 mit niedrigsten Datenaufkommen s auch CTH00a CTHO0b GFUO0O EIHO0 Die Anforderungsprofile und die Bandbreite ganzer Teilsysteme eines vernetzten Hauses sind so anspruchsvoll dass es n tig bleiben wird diese Teilsysteme mit jeweils eigenen Netzwerken und Kommunikationsprotokollen beizubehalten Als Beispiel seien hier die komplette Heizungssteue
190. ndschutznachweis erg nzen die Programme in der Technischen Geb udeausr stung Programme wie zum Beispiel 22 ArchiPHYSIK D mmwerk SOLAR und CADdy Thermische Geb udeanalyse f hren abh ngig vom Wandaufbau bauphysikalische Berechnungen und Nachweise durch MU199 Einsatzgebiet http bauprocheck de Construction Monitor kommerziell Baum ngelmanagement Fee u nn W rmeschutz Schallschutz und Feuchteschutz http www a null com berechnungen D mmwerk W rmeschutz Feuchteschutz Schallschutz und http www bauphysik software de Brandschutznachweise Energieberechnungen SOLAR COMPUTER Software Bauphysik Heizungs Sanit r und L ftungstechnik http www solar computer de K hllastberechnungen http eetd lbl gov software html http www integra co jp eng CADdy Thermische Geb ude kommerziell W rmeschutzberechnungen Dampfdiffusion http www caddy de ADELINE Forschung Lichtsimulation Tageslicht elektrische Beleuchtung http www ibp fhg de wt adeline http www trane com SUNCODE kommerziell Instation re Simulation des thermischen Verhaltens von http archsfa com tangent Be Geb uden Simulation von Mehrzonenmodellen tadl SUNCODE HTM http gundosg lbl gov TRNSYS kommerziell Instation re Simulation des thermischen Verhaltens von npeetmeiscadutmgs 1 gebadenSimulatonvonMehrzoenmadelen a ANTARES Station re Simulation des thermischen Verhaltens von http www lop de antares Geb uden
191. nehmens ist eine kontinuierliche Verbesserungen auf der technologischen der wirtschaftlichen und der organ satorischen Ebene Innovationshemmnisse sind die Kapitalschw che besonders bei den vielen Kleinunternehmen das Qualifikationsniveau der Arbeitskr fte in der Bauwirtschaft die berkommene Gliederung in Gewerke ca 50 Leistungsbereiche lt VOB Zugleich gibt es einen Trend dass Gro unternehmen als Dienstleister Generalunternehmer auftreten die Kleinunternehmen als Subunternehmer f r die einzelnen Bauleistungen verpflichten Eine wichtige Rolle spielen aber auch die Architekten und Bauherren Sind Architekten nicht n Lage z B Entw rfe f r eine elementierte Bauweise auszuarbeiten oder ist diese dem Bauherren nicht vermittelbar ist die Anwendung moderner Bautechniken und die Nutzung vorgefertigter Baukomponenten nicht im technologisch m glichen und wirtschaftlich sinnvollen Ma e m glich Wird von Innovationen im Wohnungsbau gesprochen so sind damit zumeist soziale funktionale kologische oder st dtebauliche Aspekte gemeint aber nicht die technologische Innovation 2 6 Entwicklungsprognosen f r den Bereich Bauen und Wohnen In der Delphi Studie zur globalen Entwicklung von Wissenschaft und Technik DEL98 ist der Bereich Bauen und Wohnen eines der untersuchten Themenfelder Hierzu wurden 75 Thesen zu m glichen Innovationen auf verschiedenen Gebieten Experten aus der Wirtschaft und dem F amp E Bereich vorge
192. nem SmartHome ausgesch pft werden k nnen Weitergehende Konzepte zur Optimierung mit Steuerungs und Regelungsans tzen sollen hier nicht weiter ausgef hrt werden F r ein ressourcenschonendes Wirtschaften mit einem SmartHome sind nachstehende Forschungen und Entwicklungen n tzlich Erleichterung des Raumklimamanagements f r Bewohner von Niedrigenergie und Passivh usern optimierte Regelungsans tze durch Integration von Wetterinformationen 4 4 5 Ganzheitliches SmartHome Die auf dem Markt erh ltlichen L sungen aus dem Geb udemanagement sind in Bezug auf Planung Produktdatenintegration Ger testeuerungen und Fernwartung auf ein SmartHome kaum adaptierbar Denn dort wurden Servicetechniker und Fachpersonal zur Betreuung Installation und Wartung von Anfang an vorrausgesetzt und in die jeweiligen Systemkonzepte integriert s Kap 3 3 6 2 Bislang ist auch eine konsistente Datenhaltung von pers nlichen und produktbezogenen Daten ungel st Verkn pft man aber Teile der Daten aus der Planungsphase des SmartHome zum Beispiel das 3D Modell mit anderen aus der Nutzungsphase so ergibt das einen Mehrwert der bei vielen nderungen im Haus Vorteile bietet Als ersten Schritt kann man im SmartHome bestimmte Daten der Netzwerke nur mith ren sammeln und in einer Produktdatenbank zusammenf hren F r ein Management von verkn pften Bewohner und Produktdaten sind die nachfolgenden Entwicklungsschritte Vorraussetzung Konzept f r
193. ng mehrerer PCs m LAN berhaupt scheint ein PC mit seinen Schnittstellen ETHO00 FIROO USBO0 und Software M glichkeiten Plug amp Play Hot Plug amp Play ideal geeignet zu sein um in einer embedded V er s on als Server und oder Gateway eingesetzt zu werden Wegen der Komplexit t besteht auch schon bei den heute verf gbaren Gateways die M glichkeit der Fernwartung ber das Internet oder die komfortable Konfigu ration mit Browsern 3 3 3 3 Datenarten IDATATYPES Im SmartHome existieren alle grundlegenden Datenarten wie in der Automatisierungstechnik auch jedoch mit geringen Echtzeitanforderungen Das sind zum Beispiel Umweltdaten Ist Daten Soll Daten Stelldaten und Zeitangaben mit zus tzlichen Eigenschaften wie absolut relativ oder differenziell 46 Die unterschiedlichen Datenformate erstrecken sich von Bin rdaten Rohdaten Analogwerten ber Datenpakete wie Textnachrichten Bilder Dokumente bis zu Entertainment Daten F r Audio und Video Daten braucht man m glichst isochrone Daten bertragungswege Wenn nur asynchrone bertragungswege zur Verf gung stehen k nnen ausgefeilte Softwaretechniken helfen wie bei VoIP Voice over IP VOIOO berdies gibt es noch systeminterne Daten wie Quittungen Zust nde Fehler und Protokolldaten oder die M glichkeit auf gespeicherte Daten in Datenloggern zuzugreifen Es ist Aufgabe der Gateways f r eine rer bungslose Umsetzung der Daten zwischen den Netzen zu sorgen Betrachte
194. ngsfeld der S mulationstechnik Am Center for Integrated Facility Engineering der Stanford University wurde ein System entwickelt das es erm glicht Geb ude auf Rollstuhltauglichkeit zu berpr fen HANOOa Durch das breite Anwendungsgebiet von Simulationsprogrammen k nnen die aufgef hrten Beispiele nur unvollst ndig sein Trotz der Vielzahl und Vielfalt wird ein Problem beim Einsatz der Systeme deutlich Durch die beschr nkte Integrationsf higkeit der Systeme wird der Einsatz zeit und kostenaufw ndig Lediglich neuere Entwicklungen wie die Rollstuhlsimulation von der Stanford University beziehen sich auf Produktdatenmodelle und beschr nken damit den Informationsverlust auf ein Minimum 3 1 2 7 Ausschreibung Vergabe Abrechnung Die Ausschreibung Vergabe und Abrechnung von Bauleistungen AVA umfasst die computergest tzte Bauleistungsbeschreibung die Kostenerfassung und die Termin und Bauzeitplanung Selbst in kleineren Architektur und Ingenieurb ros haben sich AVA Systeme durchgesetzt Je nach B rostruktur und gr e werden die Daten auf Einzelrechnern auf vernetzten PCs oder auf Zentralrechnern gehalten Die Systeme verwalten mit Hilfe von Datenbanksystemen gro e Mengen von alphanumerischen Daten und Bildinformationen In Internetzeitalter bernehmen die AVA Systeme zus tzlich Kommunikationsfunktionen Abbildung 3 6 zeigt ein m gliches Szenario Ein Planungsb ro verschickt per E mail Ausschreibungstexte an mehrere Anbie
195. nik Chirurgie Trainingssysteme und auf 3D Informations und Pr sentationssysteme f r die Projekte ANKA und THERESA In den Projekten werden das im FZK entwickelte System KISMET und die kommerziellen Systeme ROBCAD seit 1988 und REALAX seit 1995 eingesetzt Die Erfahrungen mit der Anwendung und Programmierung der Systeme stehen f r die definierten Arbeitspakete voll zur Verf gung Bereits entwickelte Software Basismodule k nnen nahezu unver ndert bernommen oder angepasst werden 4 2 3 CAM im Bauwesen Computer Aided Manufacturing konzentriert sich im Bauwesen haupts chlich auf den Holz und Stahlbau Im Holzbau werden NC Programme f r Abbundanlagen und Plattenbearbeitungszentren aus den CAD Daten abgeleitet Im Stahlbau werden die NC Programme f r S ge Bohr und Schwei zentren auf der Basis von CAD Modellen generiert Die Programmierung von Robotern auf der Basis von CAD Daten wurde f r Mauerwerksroboter und Schalungsroboter realisiert Daneben gibt es verschiedenste Versuche Roboter und Handhabungsger te auf der Baustelle direkt oder in der Vorfertigung einzusetzen Der erste Schritt zur Erzeugung von Fertigungsdaten ist die Extraktion der Elemente aus dem Produktdatenmodell die in einer Vorfertigung hergestellt werden sollen F r den Rohbau werden die W nde die Decken und die Dachkonstruktion ben tigt 63 Die W nde werden in die vorgesehenen Rohbl cke Planbl cke raumhohe Bl cke usw zerlegt Abbildung 4 4 zei
196. nitte automatisch erzeugen Kollisionen berechnen photorealistische Bilder erzeugen usw Objektorientiert bedeutet dass der Planer das Geb ude mit Objekten wie W nden T ren Fenstern usw aufbaut Die Objekte enthalten neben Eigenschaften wie Material Farbe Aufbau usw auch Methoden und Constraints Abbildung 3 3 zeigt die Konstruktion eines Wandelements aus Wand Wand ffnungen Fenster und T relementen W hrend der Konstruktion wird bereits berpr ft ob die Objekte Fenster und T r vollst ndig in der Wand platziert sind Wird zum Beispiel versucht ein Fenster au erhalb einer Wand zu positionieren wird der Planer gewarnt Die verwendeten Objekte sind in der Regel parametrisiert modelliert und k nnen aus einer Bibliothek entnommen oder selbst erzeugt werden Wand Wand ffnungen Fenster und T r Wandelement Abb 3 3 Konstruktion eines Wandelements 19 Geb udestrukturen wie zum Beispiel Geschosse Geb udeabschnitte k nnen oft nicht direkt abgebildet werden Einige Systeme wie ArchiCad bieten zwar eine Geschossverwaltung an Geb udeabschnitte und sonstige Strukturen m ssen aber manuell in Layerstrukturen gepackt werden Die Erstellung von Raumb chern und St cklisten sowie die Massenermittlung wird von vielen unterst tzt Um Projekte im Team zu bearbeiten bietet das System ArchiCad ein Teamworkmodul an Nachdem der Projektadministrator das Projekt nitialisiert und die Berechtigungen vergeben hat k nnen die
197. nossenschaften werden zu berzeugen sein auf die Transportbewehrung zu verzichten 2 In den W nden werden alle Installationen senkrecht gef hrt Schlitze beginnen in der H he des Anschlusspunktes und enden auf Bodenniveau Heizungsrohre und die Wasserversorgung werden wie heute allgemein blich in der Trittschalld mmung unterhalb des Estrichs verlegt F r die Elektroverteilung entsteht zwischen Estrich und W nden ein Kabelkanal der von der Fu leiste abgedeckt wird s Abb 4 8 Die Elektroinstallation wird dadurch sehr flexibel Die horizontale Ableitung des Abwassers geschieht in der Vorwandinstallation oder in den Kammern der Spannbetonhohlplattendecke s Kap 4 2 8 Die horizontale Erschlie ung f r die Luftf hrung ben tigt beim Einsatz der Hohlplattendecken keine Verrohrung da die Hohlr ume unmittelbar genutzt werden K nnen Im Allgemeinen sind ein Dutzend Fertigungsschritte n tig um aus einem raumhohen Stein ein Wandelement zu machen l Stein auf die gew nschte Raum bzw Br stungsh he abl ngen Sollte bei normalen Geschossen gestalterisch vermieden werden In Dachgeschossen Giebelschr gen und Kniestockschr gen s gen 71 2 Stein auf gew nschte Breite evtl mit Gehrungsschnitt zurechts gen Bei Einhaltung des Steinrasterma es ist dieser Schritt selten n tig 3 Aussparungen f r Rollladenk sten St rze Dachpfetten etc s gen und fr sen 4 Anschl ge und Nuten f r die Fensterrahmen fr sen
198. nschaft unterein ander zu organisieren und mit dem SmartHome zu verbinden Bisher werden solche Dienste haupts chlich Email eher von Internet Service Providern extern angeboten und verwaltet F r die Speicherung von privater Multimediadaten bedarf es gro er Kapazit t und der Wahrung von Privatsph re daher sind externe Provider eher ungeeignet Andererseits lassen sich in einem SmartHome Ger te mit gro en Speichermedien und die An bindung an Netzwerke hoher Bandbreite installieren und dauernd akt v schalten Solche Ger te sind gerade in der Entwicklung oder sind f r einzelne Medien erh ltlich So bekommen Fernseher eine Festplatte zum Spet chern von Filmen und es gibt Stereoanlagen mit MP3 Massenspeicher 3 3 2 4 Unterhaltung ENTERTAINMENT Zu diesem Bereich geh ren fest installierte Ger te wie Stereoanlage Fernseher Videorekorder DVD Player sowie mobile Ger te wie Radio Walkman und Digitalkamera Momentan sind diese Ger te kaum vernetzt und Datenverkn pfungen erfolgen meist durch analoge Punkt zu Punkt Ver bindungen In der Unterhaltungsbranche in einem SmartHome konkurrieren Hersteller von Internet Zugangstechnologien mit den Vorstellungen der Medienkon zerne aus Funk und Fernsehen und den Ger teherstellern IHTMO0 GFUO00 CTHO00a SDI00 CEMOOb um die Kunden Betrachtet man die Aktivit ten in diesen M rkten so ist ein k nftiges Zusammenspiel vieler Multimediager te absehbar s Abb 3 26 Dieses wird dadu
199. ntrums Karlsruhe soll f r innovative Beitr ge auf den genannten Fel dern genutzt werden mit dem Ziel eine neue Planungs Bau und Wohnkultur in Deutschland zu f rdern Diese wird u a durch ausgezeichnete technische Qualit t Orientierung an den menschlichen W nschen und Bed rf nissen Ressourceneffizienz und Umweltvertr glichkeit gekennzeichnet sein Die Konzentration auf Aktivit ten n den ersten Phasen des Geb udelebenszyklus bedeutet nicht dass Informa tions und Automatisierungstechnik beispielsweise bei Umbau und Sanierung oder Recycling und Entsorgung keinen Beitrag leisten k nnten Auch auf diesen Feldern liegen Innovationspotenziale die sich mit kompetenten Kooperationspartnern nutzen lie en 2 Rahmenbedingungen 2 1 Lebenszyklus Der Lebenszyklus eines Geb udes umfasst den Planungs und Bauprozess die Nutzung und Instandhaltung den Umbau und die Sanierung sowie den R ckbau die Entsorgung und das Recycling s Abb 2 1 Entwurf Planung Virtuelles Geb ude R ckbau Entsorgung Recycling Skizzen Zeichnun gen Pl ne etc gt digitales 3D Modell Geb udeprodukt modell Vorfertigung Montage Baustellenfertigung Nutzung Objektbetreuung Umbau Sanierung Abb 2 1 Geb udelebenszyklus Die Planungsphase unterteilt sich in Vorplanung Entwurfsplanung und Ausf hrungsplanung In der Vorplanung wird ein Bauvorhaben spezifiziert die Machbarkeit untersucht und eine Kostensc
200. ode frei konfigurierbar und parametrierbar Software Werkzeug zur Inbetriebnahme L sungen mit einem hohen Mehrwert f r geschulte Installateure Projekt Funktionalit t Plug amp Play preislich attraktive L sungen f r Endgebraucher Faba ji Projektgr e Ei Fe AN I a ee er a KNX der Weltstandard Fears r P Pencrymski Siemens ASD ET 14 Abb 3 32 SmartHome KonnexModi 3 3 5 3 Vernetzungen mit andern Systemen COLLABORATION Das Hausautomatisierungssystem hat eine feste Installation in der Wohnumwelt Bei der Vernetzung von Syste men mehrerer Hersteller helfen nur normierte Schnittstellen Protokolle und Formate realisiert mit Gateway Technologien s LON EHS von Fa SIPRO So l sst sich LONWORKS LONO0 ber einen Gateway mit JINI JINOO managen mit HAVi F higkeiten ausstatten oder in Zukunft durch einen Gateway mit UPnP Implemen tierung UPNOO an ein Ethernet anschlie en Da fast alle Hersteller eine Anbindung ihrer Ger te und Gateways an das Internet erreichen wollen ist das Ethernet das bevorzugte Medium zur Systemintegration f r Festinstallationen im Haus Auf der anderen Seite integriert der Bluetooth Standard BLU99 kabellose Ger te ber Bluetooth k nnen Protokolle gefahren wer den bei denen fast alle Hersteller mitgewirkt haben oder interessiert sind Bluetooth hat daher die F higkeit neben eigenen Protokoll Layern andere Protokolle zu unterst tzen wie zum Beispiel
201. on Mietern und Selbstnutzern im Altersquerschnitt 1993 Quelle LBS99 Ostdeutschland Westdeutschland Niederlande D nemark Frankreich Schweden Belgien Gro britannien spanien Norwegen irland OoOO XM y o o a e e a E ee ie Ce eea Angaben in Pozent 5 10 20 30 40 50 bo 70 50 90 Abb 2 11 Wohneigentumsquote in westeurop ischen L ndern Quelle LBSO0 Staatlich gef rdert wird die Eigentumsbildung besonders bei jungen Familien mit Kindern von sog Schwellen haushalten Hierbei besteht allerdings auch die Gefahr dass von solchen Schwellenhaushalten lediglich Immo bilien gebaut bzw erworben werden k nnen die eine Kompromissl sung darstellen z B das massive Reihen haus mit minimalem Grundst ck Solche H user sind zumeist wenig flexibel und daher an die sich ndernde Haushaltsgr e bzw zusammensetzung Kinder verlassen Familie Aufnahme zu pflegender Elternteile kaum anpassbar was ggf einen Umzug nach sich ziehen k nnte Langfristig kann es aus diesen Gr nden zu einem Wertverlust bei solchen Geb udetypen kommen was einer Absicherung ber Immobilienbesitz entgegen liefe Eine gleiche Wirkung h tte im brigen eine deutliche Verringerung der Baukosten z B durch starke Rationali sierung Daher ist Widerstand der betroffenen Klientel gegen ber Projekten die prim r auf Baukostensenkung abzielen zumindest denkbar Sinnvollerweise k nnen durch Rationalisierung eingesparte Kos
202. on k nnen monolithische einschalige W nde gemauert werden die bei vertretbaren Wandst rken auch die k nftige Energieeinsparverordnung kosteng nstig erf llen werden Porenbeton ist leicht zu bearbeiten Der Stein besteht durch und durch aus homogenem Material Anders als bei Hochlochziegeln entstehen bei der Bearbeitung immer glatte ebene Fl chen Die einschalige Bauweise bietet eine Reihe wichtiger Vorteile 1 Die Wand wird in einem Arbeitsgang montiert Lohnintensives Aufkleben und Verd beln von D mmplatten entf llt 2 Aufw ndige Verkleidungen in Fensterlaibungen und an Geb udeh llen entfallen 3 Beim R ckbau f llt ausschlie lich mineralisches Material an das problemlos deponierbar oder recycelbar ist 4 Arbeiten mit Fasern die im Verdacht stehen die Lungen zu sch digen entfallen Um Vorfertigung und Montage g nstig gestalten zu k nnen sind einige Details zu beachten 1 Die Porenbetonsteine werden aus Sicherheitsgr nden mit einer sogenannten Transportbewehrung aus Stahl gefertigt An dieser Bewehrung ist eine se angebracht in die der Kranhaken zum Versetzen des Steins eingeh ngt wird Dabei wird der Porenbeton ung nstig auf Zug beansprucht Stahl behindert die Bearbeitung des Steins und kostet dar ber hinaus Geld Mit einem Versetzger t hnlich einer Sackkarre auf das der Stein gestellt wird wird Zugbeanspruchung vermieden und das Unfallrisiko durch herunterfallende Stein Bruchst cke minimiert Die Berufsge
203. onsbibliotheken zur Verf gung Die bekannteste und teuerste ist der ACIS Kern der in vielen CAD Sytemen AutoCAD eingesetzt wird Open CASCADE ist ein Open Source Modellierungskern der Firma Matra Datavision der hnliche Funktionalit ten enth lt 6 Interne Datenstruktur Abb 4 2 Erstes Entwicklungsziel IFC Preprozessor und Geometriekonvertierung Abbildung 4 2 zeigt das erste Entwicklungsziel in der Produktdatenmodellierung Der Preprozessor soll f r die IFC Versionen 1 51 und 2 x ausgelegt werden Die Geometriekonvertierung soll ohne Verlust von Attributen ein CSG Modell in ein B REP Modell wandeln und dann ein Polygon Modell erzeugen Alle drei Repr sentation werden in dem internen Datenmodell gehalten Zugriffsfunktionen auf alle Objekte unabh ngig von der Geometrierepr sentation erm glichen das Bearbeiten der Produktdaten und die Weitergabe an andere Systeme In einem zweiten Schritt m ssen die Produktdaten die aus verschiedenen Systemen und Quellen stammen k nnen zusammengef hrt verkn pft und verwaltet werden Kommerziell verf gbare Produktdatenmanagementsysteme m ssen analysiert und auf ihre Tauglichkeit f r das Bauwesen berpr ft werden Dabei spielen sowohl die technischen Aspekte als auch die bauindustriespezifischen Aspekte eine gro e Rolle Ziel ist es ein System zu finden das die technischen Grundvoraussetzungen erf llt und sich flexibel an die speziellen Anforderungen anpassen und sich in die bauindu
204. onserkennung sind nur in wenigen Systemen vorhanden Systeme die den Planer bei der r umlichen Anordnung und Koordination der Haustechnik unterst tzen gibt es nur im Forschungsumfeld 3 1 2 6 Fachprogramme Simulationsprogramme Fachprogramme sind alphanumerische Anwendungen in den Bereichen Organisation Management Controlling sowie W rmeschutz Schallschutz Feuchteschutz und Brandschutzberechnungen MU199 Simulationsprogramme versuchen Vorg nge und Prozesse die in verschiedenen Lebensphasen eines Geb udes ablaufen m glichst gut wiederzugeben Einige Beispiele von Fach und Simulationsprogrammen sind in Tabelle 3 4 aufgef hrt Die Grenzen zwischen Fachprogrammen in den Bereichen Organisation Management und Controlling zu den AVA Programmen im engeren Sinne sind flie end Das System BauProCheck der Firma ADS GmbH verwaltet die gesamte Projektabwicklung von den Vorgespr chen bis zur Dokumentation Durch Musterbriefe und Regelabl ufe wird das Qualit tsmanagement nach DIN ISO 9000 unterst tzt MU199 Mit dem System Construction Monitor k nnen Baum ngel erfasst dokumentiert und verwaltet werden Das Programm kann station r im B ro und auf mobilen Rechnern Pen Computer Laptop auf der Baustelle eingesetzt werden Die Daten k nnen direkt oder per Datenfern bertragung zwischen dem station ren und dem mobilen Rechner abgeglichen werden MU199 Die Fachprogramme im Bereich W rmeschutz Feuchteschutz Schallschutz und Bra
205. ont und SoftImage bieten zwar die M glichkeit komplexe Formen und Strukturen zu entwerfen sind aber in den Bereichen Bema ung und Fertigung sehr unzul nglich Die Geometrie muss deshalb in der Regel mit Verlusten in ein CAD System bertragen werden Rechnergest tzte Entwurfswerkzeuge f r den Architekten sind noch im Entwicklungsstadium Die ETH Z rich entwickelt mit dem Entwurfsinstrument SCULPTOR SCH96a ein System das auf der Basis von positiven und negativen Volumina komplexe Designstudien erlaubt Die Volumina sind beliebig verformbar und k nnen mit Hilfe von Regeln z B Goldener Schnitt dekomponiert werden siehe Abb 3 2 F r alle Objekte k nnen Materialeigenschaften inklusive Texturen vergeben werden Die Lichtsimulation erfolgt mit dem Programm RADIANCE siehe Fachprogramme Simulationsprogramme Unterschiedliche Repr sentationen und Abstraktionsgrade inklusive funktionelle Verkn pfungen schaffen eine Umgebung in der nur die gew nschten Informationen angezeigt werden k nnen Interaktiv steuerbare Transformationsregeln erlauben es Objekte automatisch oder teilautomatisch zu erzeugen und zu modifizieren Die komplette Geometrie kann mit Hilfe verschiedener Filter DXF VRML exportiert werden Abb 3 2 Designstudien entworfen mit SCULPTOR Der Ansatz von SCULPTOR ist dass bereits in einem fr hen Entwurfsstadium Informationen mit Hilfe von Computern erzeugt modifiziert und benutzt werden k nnen die weit ber die
206. opa Haus Vorfertigung als Wohnungsbau der Zukunft Betonwerk und Fertigteil Technik 64 1998 4 S 31 36 Br utigam K H Brune D Jeske U Paschen H Schulz V Stoffstr me im Bausektor Nachrichten Forschungszentrum Karlsruhe 29 1997 2 S 101 112 Breidt M Computerbasierte Projektierung komplexer Bauwerk Sprengungen 3 Lehrstuhlbericht 1996 1999 Lehrstuhl f r Ingenieurinformatik im Bauwesen Ruhr Universit t Bochum 1999 Bridgewater C Principles of Design for Automation Applied to Construction Tasks Automation in Construction 2 1993 1 S 57 64 Fa Bticino LMM EHS Solutions for Italian Market http www Bticino com C amp A Artikel Computer und Automation Elektronik Intelligentes Haus Heft 14 2000 CABA the Continental Automated Buildings Association http www caba org CEMA Consumer Electronics Manufacturers Association http www cemacity org CE Markt Zeitschrift www ce markt de FHG IAO Control t by Gestures A Wizard of Oz experiment Woz with elderly people and people with special needs Feustel H E Smith B V Ed COMIS 3 0 User s Guide Lawrence Berkeley National Laboratory California August 1997 92 COR00 COU98 CTH00a CTH00b DA L97 DEC00 DEL98 DIC96 DOL00a DOL00b DOM00a DOMO0b DVB00 E2HO00 EAS99 EHM00 EHS00a EHS00b EHS95 EIB00 EIE00 EIH00 EMIO0 EMWO00 ENB00 ENQ9Y8
207. orm f r asynchrone Hochgeschwindigkeitsdaten bertragung dar Au erdem zeichnet sich f r digitale Multimediaverbindungen eine Verkabelung auf der Bas s Firewire FIROO als breiter Standard ab Von verschiedenen Kabelherstellern Beispiel Corning COROO wird mit Euro Normen versucht Kabel auf wenige Ausf hrungsarten zu beschr nken und damit eine zukunftssichere Verkabelungen zu erm glichen Auch Siemens versucht mit anderen zusammen f r SOHO Small Office Home Office EU weit sehr universelle Stecker und Verkabelungen bis 2002 unter der Norm CD15018 Cabeling for SOHO und ISO IEC11801 f r B ros festzuschreiben Aber ein vom Markt akzeptierter Standard von Kabelarten zeichnet sich noch nicht ab Die Markt Dynamik der funkbasierten Systeme erschwert zus tzlich eine Konzent ration Die Verkabelung mit POF Plastic Optical Fiber oder Glasfaser ist im SmartHome noch keine Thema Erstens sind nur wenige Normen IEEE 1394 FIROO wenige LAN und die ISO IEC11801 f r diese Medien in B ros spezifiziert und zweitens gibt es im Moment noch keine allgemeinen Verfahren wie man die sehr gro e Band 32 breite eines Glasfaserkabels physikalisch geteilt nutzen k nnte So wurde das neue Gigabit Ethernet LAN wie der f r zwei mal zwei Leitungen spezifiziert statt den Schritt zur Glas Kunststofffaser zu wagen Die Entwicklung der f r ein SmartHome ben tigten Bandbreiten l sst sich schwer absch tzen Es kann von den End Anwendern noch nicht er
208. oters zur automatisierten Vorfertigung von Wandelementen Quelle Lissmac GmbH Die automatische Vorfertigung von Wandelementen aus Ziegeln unabh ngig von der Art des Verfahrens setzt voraus dass aus dem CAD Plan Grundriss oder 3D Modell automatisch eine Aufteilung in Wandelemente vorgenommen wird F r diese muss eine Aufteilung in Steine Voll und Schnittsteine sowie die Festlegung der Bewehrung erfolgen Die Aufteilung in Steine ist ein kritischer Punkt Eine optimale Aufteilung f hrt auf eine minimale Anzahl von Schnittsteinen die i d R bei 30 40 der Gesamtsteinezahl liegt Hieraus ergeben sich die f r die Produktion und Montage notwendigen Informationen Schnitt und St cklisten Roboterprogramme Montagepl ne usw ber die Entwicklung eines entsprechenden Softwareprodukts berichtet HER96 3 2 2 3 Herstellung von Wandelementen Decken und D chern aus Holz Holztafelbau Die Fertigung von Wandelementen aus Holz ist ein Arbeitsschritt in der Fertighausherstellung Hierf r existieren CNC gesteuerte Abbundanlagen s Abb 3 17 und automatisierte Transporteinrichtungen Ein durchg ngiger Datenfluss vom CAD zur Fertigungsplanung und zur Maschinensteuerung ist in Ans tzen vorhanden PRO93 Die Nutzung weiteren Rationalisierungspotentials scheitert vor allem an notwendigen Kapitalaufwendungen die sich bei Produktionszahlen von ca 1000 H usern p a nicht rentieren SCH98b Zimmereibetriebe greifen f r die Herstellung von Decken u
209. prechend in Wohnh usern verst rkt Klimaanlagen installiert werden Diese integrieren Aggregate zur W rmeerzeugung zum W rmetausch und zur Luftaufbereitung In Zukunft werden wahrscheinlich verst rkt neue kombinierte Systeme eingesetzt werden z B kleine wohnhausgerechte Blockheizkraftwerke auf Brennstoffzellenbasis mit einem sehr hohen Gesamtenergiewirkungsgrad 41 3 3 2 2 Haushaltsger testeuerung CONTROLS Zu der Liste der m glichen Endger te geh ren Lampen Steckdosen Garagentore Sprenkleranlagen Jalousien T rspione Telefon Anlage sowie s mtliche elektrischen Haushaltger te wie Mikrowelle Kaffeemaschine Backofen Eierkocher Toaster K hlschrank und Waschmaschine s Abb 3 25 Gegenw rtig sind nahezu alle Haushaltsger te weder intelligent noch vernetzungsf hig Dabe gibt es mit Hilfe der Techniken der Geb ude automatisierung die in kommerziellen Bereichen blich sind M glich keiten Ger te Licht Steckdosen Anlagen ber Hausbussysteme zu ver binden und besser zu nutzen Sicher hat sich jeder schon einmal gefragt warum man sich bei jedem Ger t aufs Neue durch eine Bedienungsanleitung unterschiedlicher Quali t t durcharbeiten muss um schlie lich kleine Einstellungen zu ndern Die folgende Vorstellung vom Umgang mit zuk nftigen Endger ten jeglicher Art h rt man immer w eder von den Vertretern der Hausautomatisie rungsindustrie Man steht mit einem funkf higen PENComputing Tablett od
210. rces Ein Benutzer sollte in die Systemorganisation keinen Einblick bekommen F r ihn sollte sich sein SmartHome als homogenes Gebilde mit einfachem Zugriff auf Komponenten Netzwerk Dienste und Daten darstellen Ob wohl eine Untergliederung des SmartHome in Teilsysteme mit eigenen Netzwerken aufgrund der unterschiedli chen Anforderungen auch in Zukunft unvermeidlich scheint kann ein homogenes Gebilde durch Gateways mit Protokollumsetzungen erreicht werden Welche Teile eines SmartHomes eine gemeinsame Datenhaltung Server besitzen oder an welcher Stelle sich ein Gateway befindet wird der Nutzer erst merken wenn etwas ausf llt oder gewartet wird Eine komplette zentrale Datenhaltung l sst bei den heterogenen Anwendungsbereichen siehe Kap 3 3 2 wahr scheinlich nicht erreichen Eine Protokollierung und Erfassung von Ger ten deren Konfigurationen und Para metern scheint ber mehrere Teilsysteme hinweg m glich und wird eine Online Produktdatenerfassung erlau ben Da der Aspekt eines zentralen Rechteservers auch bei den Protokollstandards OSG00 HAV98 HANOOb UPNOO nicht ganz gekl rt ist wird es n tig sein bei dem Zugriff auf andere Teilsysteme ber Gateways Rechte erneut zu vereinbaren Oder es wird innerhalb eines verkn pften Teilsystem auf benutzerabh ngige Sichtbarkeiten und Beschr nkungen bzw verzichtet Die Systemorganisation eines SmartHomes hat also durchaus hnlichkeit mit der Struktur eines PCs und der Vernetzu
211. rch bestimmt sein dass man die Multimediadaten Abb 3 26 SmartHome Entertainment Vernetzung nicht nur digital von der Ein zur Aus gabe schickt sondern Ger te ber einen gemeinsamen Multimedia Bus koppelt Ziel ist es Video Audio und Digital Video Broadcasting DVBO0 untereinander und mit den Internet Diensten zu verkn pfen Als weltweit von allen Herstellern akzeptierter und unterst tzter Standard f r digitalen Audio und Videodatenaustausch gilt der IEEE 1394 Bus auch als Firewire FIROO bezeichnet Das Motto der ganzen Vernetzungsbranche No more wires gilt auch f r die Unterhaltungsger te und so wurden basierend auf IEEE 1394 der HIPERLAN HIP99 ein Standard f r ein multimediales Highspeed Funknetz verabschiedet F r die Busmedien haben sich Protokollstandards f r die Kooperation zwischen Ger ten gebildet MHP99 HAV98 OPNOO IHD00 Einige dieser Standards stammen von den Herstellern von Set Top Boxen SETO0a die seit Jahren versuchen den Massenmarkt zu erreichen Der Standard mit den besten Aussichten f r den Ein satz in einem SmartHome weil sehr universell und offen ist Home Audio Video Interoperability HAVi IHAV938 der auf OSGI Open Service Gateway OSG00 und damit auf Java Fa SUN aufbaut Die Branche der Unterhaltungsger te leidet unter der Diskussion ber Urheberrechte und Kopierschutzverfahren Dieses vermindert erheblich die Kundenakzeptanz und verz gert die Markteinf hrung von Ger ten un
212. rplatzverwaltung und Rechnungsstellung bereitgestellt F r jedes Bauteil sind die Daten f r Abmessungen Zubeh r Bewehrung Ge wichte Preise und Zeiten bis hin zu den Terminvorgaben im Computer hinterlegt und in jedem Arbeitsschritt und an jedem Arbeitsplatz jederzeit abrufbar Die wichtigsten Arbeitsschritte sind automatische berpr fung aller Ma e in Grundriss und Ansicht nach Eingabe in das CAD System Daten bertragung per EDV zwischen technischem B ro und Produktion Programmierung der Roboter auf Grundlage der bertragenen Daten zur ma genauen Positionierung der Schalungen Einbauteile und Bewehrungslagen automatische Betonverteilung bis zur errechneten Solldicke Einhaltung der vorgegebenen Elementge wichte automatische Betonverdichtung geregelte Aush rtung der Bauteile unter optimalen Klimabedingungen Abstimmung der Termine f r Planung Produktion und Montage mit Hilfe der Dispositionssoftware Lieferung just in time und in baustellengerechten Montagefolgen Umsetzung von nderungsw nschen des Kunden durch Dispositionssoftware m glich Auskunft ber die nderungsm glichkeiten und die damit verbundenen technischen terminlichen und preislichen Konsequenzen 33 Mit dem Problem der Qualit tssicherung bei der automatischen Fertigung von Betonfertigteilen durch Photo grammetrie besch ftigt sich LUH99 Das dort vorgestellte System vermisst ebene Fertigteile online aus Video bildern und vergl
213. rtragen Im h ufigsten Fall werden 2D Zeichnungen mit dem AutoCAD Standard DXF ausgetauscht Werden 3D Daten mit DXF oder VRML bertragen k nnen die Modelle oft nur schwer oder gar nicht weiterverarbeitet werden Werden die M glichkeiten von IGES genutzt kann die 3D Geometrie zumindest f r grundlegende Manipulationen weiterverwendet werden Produktdaten enthalten nicht nur die Geometrie von einzelnen Objekten Bei Produktmodellen wird auch die Produktstruktur abgebildet Objekte enthalten nicht nur Materialeigenschaften sondern auch funktionale und administrative Eigenschaften Zus tzlich k nnen einzelne Objekte n unterschiedlichen Relationen zueinander stehen Um Produktdaten von Geb uden auszutauschen gibt es zur Zeit zwei Ans tze das STEP Anwendungsprotokoll 225 und die Industry Foundation Classes IFC von der International Alliance for Interoperability IAI STEP bietet drei weitere Anwendungsprotokolle speziell f r den Stahlbau AP230 f r Heizung L ftung und Klima AP228 und f r die Fabrikplanung AP227 ANDOO F r AP225 und IFC gibt es nur einige kommerzielle Prozessoren Tabelle 3 3 listet die Wichtigsten auf STEP AP 225 IFC 1 5 1 Allplan vorhanden zertifiziert ArchiCad nicht verf gbar vorhanden zertifiziert IFC 1 5 1 getestet Arcon nichtverf br in Vorbereitung Z RibCon vorhanden nicht verf gbar y Tab 3 3 Verf gbare Schnittstellenprozessoren 17 Der Produktdatenaustausch mit ST
214. rung und die Alarmanlage mit ihren hohen Sicherheitsaspekten oder das Haus LAN die ISDN Anlage oder der Digitale Breitbandzugang DVB00 ber das Koax Kabel genannt Um zu untersuchen welche M glichkeiten vorhandene Systeme bieten und wie man sie kombinieren und vergleichen kann wird eine Beurteilung nach verschiedenen Kriterien n tig Im Nachfolgenden sind die Kriterien die sp ter in den Vergleichstabellen verwendet werden mit Klammern _ gekennzeichnet 40 3 3 2 Anwendungsbereiche Man kann die Anwendungsgebiete im Haus in drei gro e Bereiche untergliedern CONTROL ENTERTAINMENT und COMPUTER Abb 3 24 Der Bereich CONTROL umfasst Hausger te a Fri steuerungen aller Art F r die Vernetzung sind O OEE O Hausbussysteme erh ltlich z B European Installation CONIROL Bus EIB00 INS00a KNX00a und LON der Fa ESTA Echelon LON00 sowie einige andere BATOO ai LCNO0 X1080 DOMO0al Der Bereich ENTERTAINMENT erstreckt sich von l m i E der Stereoanlage ber Fernseher bis hin zu baili KR MER e ur Videorecordern Wegen der noch fast ausschlie lich analogen Technik ww ad E beschr nkt sich die Kommunikation auf Punkt zu u Punkt Verbindungen ber Kabel nA Abb 3 24 SmartHome Der Bereich COMPUTER umfasst den PC und Anwendungsbereiche periphere Ger te z B Drucker Scanner Der PC ist multifunktionell neben den B roanwendungen z B f r Telearbeit dient er der Unterhaltung z B Spiele
215. s and Groups Groups functional and Groups NeuronID 48Bit 8Bit Device je 4Bit Zone Blocks Adresse amp Line Adresse COMMUNICATION Unacknowlegded and Multicast broadcast Multicast broadcast repeated acknowledged and connected connected retried request broadcast authenticated COLLABORATION HAVi UPnP TCP IP Internet BACnet OPC LON BACnet OPC TCP IP TCP IP NETWORKMEDIA 5 Kbps 87 Kbps 1 25 Mbps 2 4 Kbps Twisted Powerline RF Twisted Pair Powerline Pair Instabus Powerline Fiber RF Koax Plugs amp Play erweiterbar SUPPORT Nicht fl chendeckend aber In Deutschland fl chen Nur wenige Firmen in Tab 3 5 Vergleich von Ger tebussystemen HVAC Voller Zugriff Voller Zugriff Voller Zugriff OSGi HAVi BACnet CONTROL Voller Zugriff Voller Zugriff Voller Zugriff SECURITY TCP IP Security Entsprechend der Medien HighleverHMI WORKPLACE Public Workspace INTERACTION Highlever HMI Highlever HMI Webbrowser Webbrowser STRUCTURE Hierarchisch XML Objektorientiert Java Hierarchisch Objektorientiert Strukturen Ger ten Ger ten komponentenbasierten and Services and Controllers 64Bit Gateways Bridges mehrere DATATYPES Ca 25 verschiedene Subset of IDL data Alle wichtigen der Prim rtypen types Stream Types Geb udeautomation COLLABORATION X10 Home Plug HTTP Firewire 1394 Konnex EIB IEIEJ p F NETWORKMEDIA IP bas erter BUS Bluetooh Firewire Medien von TCP IP ICOMMUNICATI
216. s der Baustelle herausgetragen werden muss M glich wird dieser Workflow nur wen der Bauherr schon am virtuellen Hausmodell alle Entscheidungen getroffen hat und die Ausbauteile rechtzeitig just in time geliefert werden Eine Stunde der 8h Schicht ist f r das Abstellen der Trennw nde und der Paletten mit dem Ausbaumaterial auf der Geschossdecke reserviert 80 4 3 13 Ausbau Wesentliche Teile des Ausbaus werden schon in der Vorfertigung erledigt Da keine Schlitze aufzustemmen sind und die Ausbaumaterialien schon zurechtgeschnitten geliefert werden f llt kaum Schmutz und Abfall an der zu beseitigen w re Viel Geld wird dadurch gespart dass jedes Gewerk eine komplette St ckliste erh lt und daher keinen Grund hat Material zu vergessen das nur sehr umst ndlich nachgeliefert werden kann Elektroverteilerk sten oder Heizungs und Wasserverteilungen k nnen in einer ordentlich eingerichteten Werkstatt schneller und preisg nstiger montiert werden als unter den chaotischen Bedingungen einer Baustelle In Zeiten da Do t yourself suggeriert dass Laien dle Baugewerke selbst ndig meistern k nnen sollte es machbar sein auf Baustellen fach bergreifende Handwerkerteams zu bilden Ein Team aus Sanit rinstallateur oder Heizungsbauer und einem Elektriker sollte es gemeinsam schaffen alle Leitungen anzuschlie en Au erdem ist dem Team zuzutrauen und zuzumuten die Fenster einzusetzen und Fensterb nke zu montieren Mit diesen Opti
217. sondere in Stahlskelettbauweise die f r den Bau von Hochh usern bisher zumindest prototypisch angewendet wurden LOU98 PRO98 Die Verwendung vorgefertigter Elemente spielt eine wichtige Rolle Installationen sind weitgehend in Decken vormontiert Der Bau vollzieht sich parallel ober und unterirdisch Fundament und Tiefgeschoss wobei mit dem ersten oder dem obersten Geschoss begonnen wird Der Materialtransport die Montage des Stahlskeletts Verschrauben und Verschwei en das Einbringen des Betons f r die Decken die Montage der Wandpaneele und Fassaden elemente erfolgt automatisch durch spezielle Roboter deren T tigkeit von einem Kontrollzentrum aus berwacht wird Gegenw rtig ist eine preislich konkurrenzf hige Errichtung von Geb uden durch diese automatischen Hochbau stellen noch nicht gegeben Dennoch sind einige positive Aspekte wie die Arbeitskr fteeinsparung die Verbes serung der Arbeitsbedingungen ein Imagegewinn der Bauindustrie zu verzeichnen Allerdings lassen sich sol che Systeme nicht auf den hier speziell betrachteten Bau von Wohnh usern bertragen wenngleich bestimmte Erfahrungen nutzbringend bei der Automatisierung des Wohnungsbaus unter hiesigen Verh ltnissen sein k n nen Auch n Deutschland und Europa wird an der Umsetzung von CIC Konzepten gearbeitet Beispielsweise in der Fa S BA AG Mannheim wurde seit Ende der 80er Jahre an der Entwicklung von Anlagen zur automatisierten Wandelementefertigung gearbei
218. sonstigen Ressourcen eines SmartHomes optimal nutzen 3 3 4 2 Benutzerinteraktionen INTERACTION Sollte der Zugriff auf Informationen und das Kontrollieren des SmartHome graphisch erfolgen Und welche Aufl sung ist dann gefragt Reicht zum Bedienen ein Touchscreen mit grober Sensormatrix aus oder braucht man eine Tastatur Oder haben alle Handys in Zukunft Bluetooth und k nnen daher lokal kostenlos mit SmartHome Ger ten interagieren Letzteres zeichnet sich bereits als Trend ab Bei diesen Fragen wird klar dass der Zugriff auf ein SmartHome multimodal erfolgen muss Eine multimodale Bedienung erlaubt verschiedenen Anwendern den gleichzeitigen Zugang zum SmartHome nach ihren jeweiligen pers nlichen Pr ferenzen und Nutzungsgrad Nach einer CEMA Umfrage CEM00a m chten 31 Prozent lieber eine Fernbedienung w hrend 23 Prozent den Computer benutzen w rden F r die Hausger testeuerungen und Beleuchtung reichen die blichen festinstallierte Tasten Druck und Dreh schalter Lichtschranken Druckschaltungen und Fernbedienungen als Grundausstattung aus M chte man einen besseren Zugang mit aufwendigem Display so ist ein Handy mit WAP oder HAVi HAV98 per Bluetooth oder ein SmartHome Manager wie Siemens HomeSet HMS00 Wenn man Zahlen und Buchstaben vern nftig eingeben m chte braucht man eine Tastatur oder einen PenComputer Handheld Rechner und Organiser gibt es bereits mit Bluetooth und HAV1 Schnittstelle bzw werden gerade entwickelt
219. sse Kosten usw sicher Da das BCCM erst in der Definitionsphase ist liegen keine verf gbaren Schnittstellenprozessoren vor Durch den breiten Anwendungsbereich und durch einige Unklarher ten im Datenaustausch spielt das BCCM zur Zeit noch keine Rolle Seit 1995 entwickelt ein weltweiter Zusammenschluss der Industrie die International Alliance of Interoperability TAI ein integriertes Produktmodell Im Gegensatz zu STEP ist die Entwicklung nicht f r eine Normung vorgesehen Die Entwicklungszyklen sind kurz gehalten und zielen auf die Anforderungen der Industrie ab EAS99 Die IAI sieht den Lebenszyklus eines Geb udes in vier Phasen Machbarkeit Feasibility Entwurf und Planung Design Bau Construction und Betrieb Operation F r jede dieser vier Phasen wurden Prozessmodelle Process Models entworfen die m gliche Aktivit ten und Informationsfl sse beschreiben Die in den einzelnen Phasen ben tigten und erzeugten Informationen werden in einem Geb udemodell Object Model gehalten Die Architektur des so genannten IFC Industry Foundation Classes Modells lehnt sich an die Architektur von STEP an und besteht aus vier Schichten Resource Layer Core Layer Interoperability Layer und Domain Layer IFC99b Die hierarchische Struktur des IFC Geb udemodells ist in Projekt Gel nde Geb ude Geschosse R ume und Elemente gegliedert IFC ist das aktuellste und vielversprechendste Geb udemodell Das Modell ist mit der aktuellen un
220. steme noch weit entfernt Aber durch die vor kurzem vereinbarten Protokolle HAV98 UPNOO MHP99 BLU99 steht einer solchen Zukunft nichts mehr im Wege 49 3 3 5 Vernetzungen 3 3 5 1 Interne Netzstrukturen und Funktionalit ten STRUCTURE Die Installationsbussysteme LONOO KNX00a haben aufgrund ihrer Vernetzung i und durch im Protokoll festgelegte Eigen Network Topologies schaften aus denen sich M glichkeiten zur Strukturierung aber auch Beschr nkungen ergeben Wie werden Funktionalit ten software technisch strukturiert Gibt es interne Baun Hierarchien Listen von Diensten oder sind alle Werte dieses Netzwerks quasi als globale Variablen ber feste Na men referiert z B wie bei LON LONO0 Ist die innere Struktur heterogen oder ho mogen ausgef hrt Lassen sich Teile des Systems kapseln d h Gruppen bilden wie bei LONWORKS LONO0 und schafft man damit ein einfacheres Abbild Siehe Abb 3 30 SmartHome LONWORKS Netztopologien Abb 3 30 Interessant werden solche Fragen wenn man versucht in einem SmartHome mehrere Systeme ber Gateways zusammenzuf hren So sollten Gateways nicht nur nach ihrer F higkeit Daten zu konvertieren und auszutau schen beurteilt werden sondern nach ihrer F higkeit Strukturen der Teilsysteme zu unterst tzen und abzubilden 3 3 5 2 Interne Vernetzungsm sglichkeiten COOPERATION Welche M glichkeiten existieren um die Komponenten in einem System zu vernetzen Wird autom
221. stig wird nur noch in Sonderf llen ein Spezialist ben tigt wenn z B Grenzwerte wie die maximale Deckenspannweite berschritten werden 4 3 4 Rohbau Objekte Aus fertigungstechnischer Sicht m ssen die Baustoffe und die logischen Fertigungseinheiten auseinander gehalten werden Es ergibt sich eine Matrixstruktur die in Tabelle 4 2 dargestellt ist Eine solche Struktur muss in den Produktdaten abgebildet sein weil sich daraus die Fertigungsauftr ge entwickeln Beton Stein Verbund Stahl Konstruktion gt Jets ee EEE VIEH BEE MORE BEER E he S E Kellerau enwand freistehend freistehend CA o o O e E U a I LE N S E eaa a E BEE DE SEEN E ii aa S E E a SEEN HERREN E E BEE E BEE BEE E aa E a E BEE EN BERNER E aa S SIE a HERE E me e O Oa maaa OA a a E re E a BEER EERRERRRERED DE 220 Du SEHE SE E BEE SE BEL CHEN TERR X Standard FZK Haus Alternativen Tab 4 2 Matrix aus Baustoffen und Rohbau Objekten Die Rohbauobjekte werden in der n chsten Detaillierungsstufe mit weiteren Attr buten versehen Betrachtet man das Objekt Au enwand so ergeben sich mindestens folgende Attribute die teilweise ihrerseits auf Objekte z B Fenster verweisen Fenster ffnung T r ffnung Durchbruch Nische Rollladenkasten Gurtwicklerkasten Sturz Wandanschluss Installationsschlitz Wandheizung Elektroinstallation Sanit rinstallation D bell cher Putz auf Wandvorderseit
222. stnutzern im Altersquerschnitt 1993 Quelle LBS99 8 Wohneigentumsquote in westeurop ischen L ndern Quelle LBSO0 nesensenennen 9 Altersstruktur der Wohngeb ude Quelle LBSOO 22002200000000000snnennnennnnennnnnnennnennsnennennnnnnnn 9 Erzeugung und Nutzung von Produktinformationen in verschiedenen Produktphasen 14 Designstudien entworfen mit SCULPTOR 2242200220022002sennsennseensennennnnnnnennnennnennnennnnnnnnnnonnennnanene 18 Konstruktion eines Wandelements rss 19 Traselemente Balken St tze Scheibe Platt a SR 21 Ergebnisse einer TGA Planung 3D Modell Schnitt Funktionsschema St ckliste 22 Datenfluss zwischen Auftraggeber und Anbietern essesessesesseoseessessressesserseessresreseessessosssrsseeseeseessresesse 24 Beispiel einer gerenderten Szene links mit Raytracing rechts einfach schattiert e 25 Frauenkirche zu Dresden links Komplettmodell 1 1000 rechts Eckturm 1 100 GEB96 27 Tiefen Reflektivit tsbild und CAD Modell einer mit LARA aufgenommenen Szene neee 27 Stahlskelettbau Gesamtansicht links Wandaufbau rechts Quelle Richter System GmbH 30 Wandelemente bei der Tafelbauweise Quelle Dennert KG 002222200000222nnneeeennnnennnnnnnnnnnnnennnn 31 Raumzellenbauweise Quelle Meisterst ck Baukmeister GmbH
223. striespezifischen Softwareumgebungen Preis Wartung usw integrieren l sst Abbildung 4 3 zeigt prinzipiell die angestrebte Umgebung Daten aus verschiedenen Quellen werden durch das Managementsystem in die Produktdatenbank internes Datenformat eingelesen Das Managementsystem gleicht dabei manuell teilautomatisch oder vollautomatisch bereits vorhandene Projektdaten ab und f hrt eine Versionskontrolle Das Engagement des FZK im Bereich Produktdatenmodellierung und STEP reicht bis in deren Anf nge zur ck Das FZK ist seit Jahren aktives Mitglied bei ProStep e V Als Partner bei den EU Projekten CAD I NIRO und InterRob wurden vom FZK Pre und Postprozessoren f r verschiedene CAD Systeme CATIA PROREN APPLICON BRAVO ROBCAD usw entwickelt An der Definition der STEP Integrated Application Resource 105 Kinematics war das FZK ma geblich beteiligt Diese Erfahrungen dienen als Grundlagen f r die Prozessorentwicklung f r das Produktdatenmanagement und f r die Beteiligung des FZK an der Weiterentwicklung des IFC Modells 61 Abb 4 3 Zweites Ziel Produktdatenmanagement 4 2 2 Virtual Reality im Bauwesen Virtual Reality wird zur Zeit haupts chlich zur Visualisierung von geometrischen Daten genutzt Im Vordergrund steht das m glichst realit tsnahe Eintauchen Immersion in die virtuelle Szene Will der Betrachter mit der Szene interagieren m ssen die Daten aufw ndig nachbearbeitet werden Produktdaten die einen Teil der n
224. strukturierten Umgebungen wie Baustellen in den n chsten Jahren zu erwarten ist Neben den technischen Problemen stehen ihrer Anwendung aber auch Probleme die aus dem traditionellen Bauablauf der ungen genden informationstechnischen Vernetzung der Bauplanung und ausf hrung usw resultieren sowie wirtschaftliche Gr nde entgegen Die Erfahrungen mit kommerziellen Baurobotern und entsprechenden Prototy pen lassen eine andere Strategie der Roboterisie rung sinnvoll erscheinen bedienergef hrte Manipulatoren bzw Roboter Durch die st rkere Mensch Roboter Interaktion lassen sich die Roboter einfacher gestalten weniger 37 Sensorik notwendig einfachere Steuerung und besser in den Bauprozess integrieren Dar ber hinaus verbessert eine solche Strategie die Akzeptanz der neuen Technologie 3 2 4 Ausblick Computergest tztes Bauen In Anlehnung an den Begriff Computer Integrated Manufacturing CIM wurde der Begriff Computer Integrated Construction CIC gepr gt Verstanden wird darunter die informationstechnische Integration sowie Automati sierung von Planung und Entwurf Fertigung und Montage in der Vorfertigung und auf der Baustelle Pro duk tionsplanung und Logistik In Ans tzen wurden CIC Konzepte bereits beim industriellen Bauen in Gro tafelbau weise verwirklicht Eine weitere wichtige Entwicklungsetappe bilden die durch japanische Bauunternehmen seit Ende der 80er Jahre konzipierten Bauautomatisierungssysteme f r den Hochbau insbe
225. t an den Wohnungsbau die gro e Herausforderung darin mit modernen Bautechniken und konstruktionen individuelle Anspr che zu vern nftigen Kosten zu befriedigen Die Baukosten setzen sich aus verschiedenen Anteilen zusammen s Abb 2 7 Die H he der Kosten f r die einzelnen Anteile werden von ganz unterschiedlichen Faktoren bestimmt auf die der Bauherr und die anderen am Bauprozess Beteiligten nur zu einem Teil Einfluss haben So sind Grundst cks und Erwerbskosten lokal sehr unterschiedlich s Abb 2 8 und h ngen im Wesentlichen vom Angebot an Bauland ab Dennoch k nnen durch rationalisierte Bauverfahren die Baukosten erheblich gesenkt werden da die reinen Baukosten immerhin ca 50 der Gesamtkosten ausmachen Erwerb und Erschlie ung Grundst ck reine Baukosten er Au enanlagen Quelle ifs Bonn Abb 2 7 Baukostenanteile Quelle LBSO00 Boulandpreisniveoau er F FF BEE w Mas y n ae P i ee Hamburg m F Alte L nder Durchschnittlicher Kaufwert f r baureiles Land in DM m 1989 1981 Heue L nder Bodenrichtiwerle in DM m 1992 rsedrig bis unter 100 i oe a mittel 100 bis unter 250 hoch SD und mehr e E k p Ju i Eai apane l T h 3 id P ghiogdetirg Ka k E Tk mund E i pa E Tka fr prea E Aj kaasal en i ap u z en Hard t i g r e Harikaa Han T 172 117 71 H ufigkeiten F r die neuen L nder liegen nur f r einige Kreis
226. t man mehrere erh ltliche Systeme so st es momentan durchaus eine Leistung wenn hersteller bergreifend der reine Datenaustausch n einem der Anwendunsgsbereiche funktioniert Siehe Hausbussysteme LON EHS Kopplung der Fa SIPRO 3 3 3 4 Interner Datenaustausch COMMUNICATION Es existieren schon heute mehrere Netzwerke bzw Bussysteme zu Hausautomatisierung Wegen der unter schiedlichen Anforderungen gibt es f r jeden Bereich mehrere konkurrierende Netzwerkl sungen In der Hausger testeuerung konkurriert der von Siemens und europ ischen Partnern entwickelte EIB European Installation Bus mit dem international erfolgreichen LonWorks der Fa Echelon und dem etwas eingeschr nkten System X10 X1080 aus den USA Alternativ gibt es geeignet f r gewerbliche Neubauten die einfallsreiche aber nicht sehr verbreitete L sung LCN LCNO00 Der Kommunikationsbedarf der Hausger testeuerungen ist sehr niedrig ca 2400 Baud bis 9600 Baud reichen daher als Transfergeschwindigkeit von Nachrichten aus Die Nachrichten in Bussystemen k nnen im Regelfall nach der bertragung quittiert werden Ein Fehler bei der bertragung l st entsprechende Ma nahmen aus Bei EIB waren am Anfang quittierte Nachrichten nicht vorge sehen so m ssen auch jetzt noch die einzelnen Aktorknoten f r Quittierbetrieb programmiert werden Auch die Art der Nachrichten ist unterschiedlich W hrend EIB die Anweisungen in den Aktoren h lt befinden sie sich beim LCN in de
227. t ome Or2 21 sau 01er else EN 46 SmartHomie LONWORKS Netztopolo tien u ai 50 SmartHome Konnex Drei Standards in einen 50 Sman ome Konnex M Od kesek ee 5I Powerline C ENBELEEC see EN Eee 53 Verschiedene Repr sentationen eines Wandelements CSG B REP Polygone eeene 61 Erstes Entwicklungsziel IFC Preprozessor und Geometriekonvertierung cessesseesssesseessesnennennnnnnn 61 Zweites Ziel Produktd tenman sement an 62 Einfache Wandaufteilung Originalwand Bl cke Horizontal Vertikal eeseeeenne 64 Sichten aul das Disitale GeBaude zent ken a Nee ne Da 65 Ausf hrung der St e von Hohlplatten bei Verwendung als Kellerau enwand neeeen 70 Watmebr cken ber Deckendammung sense es O E 70 Horizontale Verteilung der Versorgungsleitungen ueeeeseessesssesssesssenenenenennnnnnnennnennnennnennnnnnnnnnnnnennnanenn 71 Beispieleiner Yerbundpl lte ses sea ee ee 72 Layout ur die Fabrik zut Wandtera sung u 76 S ge und Fr sarbeiten an den Wandelementen uessssesssessssessnennnnnsnennnnnnsnennnennnennnensnnenssnnesennsnennnen TI AbD 42 Konzept urde Sen Ir nn 78 Abb 4 13 Roboterzelle f r die Fr sarbeiten ceccceeeeeennnnnaaaananseneeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne 78 Tabellenverzeichnis Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab
228. t werden Weiteres Potenzial steckt selbstverst ndlich im R ckgriff auf Serienteile schon beim Entwurf des Hauses Mittelfristig werden sich Schlossereien spezialisieren m ssen um kosteng nstige Baugruppen anzubieten die von anderen Schlossereien auf den Baustellen montiert werden 4 3 11 Fabrik zur Wandfertigung Der erste gro e Meilenstein des Projektes wird eine prototypisch realisierte funktionierende Fabrik f r die Herstellung von Wandelementen sein Die Fabrik ist gut berschaubar Im Zweischichtbetrieb sollen t glich die W nde eines Hauses vorgefertigt werden Auf das Jahr umgerechnet ergibt das eine Produktion von 200 H usern weniger als 1 Promille des Gesamtbauvolumens und weniger als 0 5 des Bauvolumens von Porenbetonh usern deren Marktanteil bei ca 18 liegt Wird das Sparziel von ca 100 TDM Lohnkosten pro Haus erreicht addiert sich die Ersparnis auf 20 MioDM pro Jahr Wird davon die H lfte an die Bauherren weitergegeben bleiben f r die ersten beiden Jahre 20 MioDM Davon kann rund die H lfte 10 MioDM f r Werbema nahmen ausgegeben werden Der Rest amortisiert die Fabrik 75 Zwei Doppelh user mit je 110 m Wohnfl che plus Dachgeschossstudio auf einem Grundriss von 10 mx 11 5 m s Beispiel bei Spannbetonhohlplattendecke werden aus etwa 300 Steinen errichtet die zusammen fast 190 laufende Meter Wandfl che ergeben Die doppelte Trennwand zwischen den H usern ist dabei ber cksichtigt Tragende Innenw n
229. te Produktdatens tze heraus Manche Hersteller haben auch eigene Planungssoftware f r Eigenheime entwickelt SIE00 BTIOO F r das Geb udemanagement hat sich das Protokoll BACnet BAC00 auf der Managementebene international etabliert Mit BACnet lassen sich Geb ude mit verschiedensten Hausbussystemen z B EIB LON gemeinsam mit einer Software direkt oder per Internet betreiben und warten 3 3 5 4 Netzwerkmedien INETWORKMEDIA Gemeinsame genutzte Medien zur Vernetzung und Kommunikation eigenen sich aufgrund technisch physika lischer Bedingungen f r verschiedene Anwendungen F r die meisten Hausbussysteme existieren jeweils unter schiedliche bertragungsmedien So gibt es bei EIB den kabelgebunden Instabus und Powerline aber leider noch kein Wireless da die Fa Bosch als ma geblicher Partner aus dieser Entwicklung ausgestiegen ist Bei LONWorks ist Powerline ANSI Standard PLT22 f r Hausautomatisierungen blich Daneben gibt es auch Twisted Pair Koaxialkabel Glasfaser und verschiedene Funkb nder die f r Fabrikautomationen verwendet werden Der X10 Bus X1080 arbeitet ber Powerline Coax und Funk F r LCN braucht man einen zus tzli chen Draht d h es wird statt der drei adrigen Kabel einfach ein vier adriges benutzt LCN ist daher nur f r Neubauten gut geeignet Bei Wireline Netzwerken stellt das Ethernet in den Ausf hrungen Yellow Cable busverkabelt Thin Ethernet und 100TB 2 sternverkabelt eine gemeinsame Plattf
230. technologien lassen auf effiziente L sungen bei Internetzug ngen hoffen Fazit Das SmartHome mit einer gewissen Auspr gung kommt auf jeden Fall und bietet einen gro en Spielraum f r Softwarel sungen und Embedded Systeme aller Art Da sich jedoch viele Synergien erst aus dem Zusammenspiel ganzer Anwendungsbereiche ergeben wird ein homogen anmutendes SmartHome f r Jedermann noch einige Zeit auf sich warten lassen Es fragt sich auch wie weit und ob die Bewohner selbst dieses softwaretechnisch und telematisch so anspruchsvolle System nutzen k nnen Braucht man daf r nicht h here Anwenderschichten als nur grafische Oberfl chen zum Beispiel Agenten und Assistenten 58 4 Vorhabensbeschreibung 4 1 Ganzheitliche Betrachtungsweise Wenn die Architektenkammer Baden W rttemberg bedauert dass nur noch etwa 10 der privaten Bauvorhaben von einem Architekten begleitet werden dann sind daf r drei Gr nde mitverantwortlich l Ein Bauinteressent m chte gerne das Produkt vor der Kaufentscheidung sehen und erleben 2 Die Kostenunsicherheit bei individuellen Entw rfen schreckt die Bauherren 3 Das Architektenhonorar betr gt ca 10 der Bausumme Ein Haus mit der Vielzahl m glicher Baustoffe Ausstattungsmerkmale und Designvarianten ist so komplex dass angesichts der hohen Baukosten die Unterst tzung eines Bauvorhabens durch einen ausgewiesenen Fachmann eine Selbstverst ndlichkeit sein sollte Das Honorar ist gut angelegt wenn ein Haus
231. telligente Haus wird von Computern gesteuert und berwacht die drahtlos 2002 2009 kommunizieren Lebensqualit t Elektronische A ssistenzsysteme Personen Gestenerkennung als Hilfe besonders f r ltere 2003 2025 Menschen sind realisiert Mit Robotern und Ger ten ausger stete Wohnh user f r alte und behinderte Menschen stehen allg zur Verf gung Generationengerechte Wohnh user deren Raumaufteilung und Einrichtung den 2003 2014 Lebensphasen der Bewohner leicht angepasst werden k nnen sind weit verbreitet Geb ude berwachungssysteme Feuer Einbruch Klimatisierung unter Einsatz von 1996 2002 Fernerkundungstechniken remote sensing werden genutzt Facility Management Technische Voraussetzung f r FM Systeme werden bereits beim Bau ber cksichtigt 1998 2004 Tab 2 3 Umfrageergebnisse der Delphi Studie zum Themenfeld Bauen und Wohnen Quelle DEL98 13 3 Stand der Technik und Entwicklungstendenzen 3 1 Informationstechnologie im Bauwesen Die Informationstechnologie hat n allen Bereichen des Bauwesens Einzug gehalten Von der Konzeption bis zum Betrieb eines Geb udes werden Software Werkzeuge angeboten die in der Regel als Insell sungen mehr oder weniger effektiv eingesetzt werden Die Planung von kleineren Geb uden erfolgt meistens mit 2D CAD Systemen Selbst bei gr eren Projekten die mit 3D Systemen geplant werden werden in der Regel nur 2D Zeichnungen erstellt zwischen den Projekt partner
232. tems NS Clients Im Moment versuchen einige Hersteller jeweils ein System als zentrale Bedien Einheit in den Mittelpunkt eines SmartHome zu stellen Die benutzerfreundliche Abbildung von Endger ten als Komponenten mit Diensten und Ressour cen erfolgt dabei bereits als prototypische Anwendung sehr Die Rolle dieser zentralen Bedien Einheit wird von den Services Branchen aber jeweils aus hrer Sicht gesehen so ist f r den Fernsehhersteller Loewe nat rlich der Fernseher als univer selles Darstellungs und Eingabeger t Mittelpunkt des k nfti gen SmartHome w hrend Siemens mit dem HomeSet Panel denselben Anspruch erhebt HMS00 Bei einer Umfrage Sue En wurde festgestellt dass sich die Bewohner im Schnitt am eb h ufigsten in der K che aufhalten und auch dort die meisten Abb 3 29 SmartHome Organisation Entscheidungen fallen Demzufolge st f r den K hlschrank hersteller Electrolux in Zusammenarbeit mit Ericsson in der Demohausreihe V rmd vik Projekt mit 50 H usern E2H00 selbstverst ndlich der in den K hlschrank eingebaute Touchscreen das Zentrum eines SmartHomes 3 3 3 2 Systemorganisation ORGANISATION Im Moment l sst sich ein SmartHome aus vielen Ger ten mit verschiedenen Netzen aufbauen Man erh lt ein verteiltes System mit dezentraler Intelligenz und Datenhaltung Auch die Teilnetzwerke sind auf diese Art orga nis ert und arbeiten in der Regel nachrichten bzw ereignisorientiert Resou
233. ten um es z B simulieren zu k nnen Zudem soll w hrend der Projektierung Installation und Bedienung des Hausautomatisierungssystems auf die Ge b udedaten zugegriffen werden k nnen Komponenten der Hausautomatisierung sollen ihre Daten im Produktmodell ablegen k nnen 6 Benutzerschnittstelle und Benutzeradaption Die Entwicklung einer einheitlichen multimodalen Benutzerschnittstelle soll zum einen der Bedienung der integrierten Ger te zum anderen der Unterst tzung bei der Aktivierung und Parametrierung vorkon fektionierter Funktionsbausteine die bestimmten Szenarien zugeordnet sind dienen Benutzeradaption soll durch Lernf higkeit des Hausautomatisierungssystems erreicht werden Kompetenzen des IAI be stehen auf den Gebieten Benutzerschnittstellen Bussysteme und verteilte Automatisierungssysteme so wie maschinelles Lernen und Computational Intelligence CI die aus Projekten in den Bereichen Ka nalrobotik innovative Prozessf hrung und CI Methoden in der Automatisierung resultieren ber den thematischen Rahmen der Studie hinausgehend w re eine Integration mit F amp E Vorhaben in den Be reichen Materialien D mmung Oberfl chenbehandlung mit Nanotechnologien Baustoffrecycling Stoff strommanagement kologische Bewertung von Baumaterialien und Bauweisen Mikrosysteme f r Sensoren und Aktoren in der Haustechnik sinnvoll Damit wird eine ganzheitliche Betrachtungsweise der Thematik nach haltiges Planen Bauen und Wohnen m gl
234. ten f r die Erh hung des Gebrauchswerts des Geb udes z B h herwertige technische Ausstattung wie Hausautomatisie rung bzw bessere Energieeffizienz z B W rmed mmung Nutzung regenerativer Energien eingesetzt wer den In Deutschland gibt es einen gro en Bestand an Wohnungen die in den ersten drei Jahrzehnten nach dem 2 Weltkrieg gebaut wurden s Abb 2 12 F r diese Geb ude stellt sich in den n chsten Jahrzehnten die Frage nach Sanierung oder Abriss Altersstruktur der Wohngeb ude Baujahr Neue Bundesl nder Alte Bundesl nder bis 1900 Fe j 15 7 A EE ia 1901 1948 E o HE 17 5 1949 1978 E U 1979 1986 E io E o 1987 19093 _ IE ERE ggg E76 ERE Abb 2 12 Altersstruktur der Wohngeb ude Quelle LBSO0O 2 5 Wirtschaftliche Rahmenbedingungen Die Bauwirtschaft ist ein wichtiger Arbeitgeber wenngleich die Besch ftigtenzahlen seit Jahren r ckl ufig sind Unmittelbar auf dem Bau waren 1999 1 1 Millionen Menschen besch ftigt Hinzu kommen die in der Baustoff und verarbeitenden Industrie Besch ftigten Man kann davon ausgehen dass jeder 13 Arbeitnehmer in diesem Wirtschaftsbereich besch ftigt ist Zugleich leistet die Bauwirtschaft einen wesentlichen Beitrag zum Brutto 9 inlandsprodukt 1998 betrug die Gesamtbauleistung 421 5 Mrd DM davon 307 Mrd DM in Deutschland West 9 2 des West Bruttoinlandsprodukts und 114 6 Mrd DM in Deutschland Ost 26 7 des Ost Bruttoinlands produkts
235. ter Ausschreibungsleistungsverzeichnis Die Angebote werden ebenfalls per E mail an das Planungsb ro zur ckgeschickt Die Angebote werden mit Unterst tzung der AVA Systeme gepr ft nachgerechnet und ausgewertet Preisspiegel Darauf erfolgte die Vergabe an den g nstigsten Anbieter Auftragsleistungsverzeichnis W hrend bzw nach der Bauausf hrung werden die Kosten unter Ber cksichtigung von eventuellen Nachtr gen teilweise bzw komplett abgerechnet Planungsb ro Architektenb ro Bauherr Bautr ger Ausschreibung Vergabe Anbieter X Abb 3 6 Datenfluss zwischen Auftraggeber und Anbietern Abrechnung Anbieter 1 2 n Viele AVA Systeme bieten die M glichkeit Massenermittlungen aus dem CAAD System zu bernehmen ALLRIGHT der Nemetschek AG bildet mit Allplan eine durchg ngige L sung CADdy AVA der Ziegler GmbH ist bidirektional mit CADdy Architektur verbunden und AVA plus der Futura GmbH bietet mit dem Modul DA SH Data Sharing eine bidirektionale Verzahnung mit CAAD Systemen z B Architectural Desktop an Die Massenermittlung kann raum bauteil oder elementenbezogen erfolgen MU199 Ausschreibungstexte Preise und Vertragsbedingungen k nnen bei fast allen Systemen von Datensammlungen online oder CD ROM entnommen werden siehe Abschnitt 3 1 2 Das Ausschreibungs leistungsverzeichnis kann zum Beispiel mit Texten des STLB Standardleistungsbuch des HeinzeBauOffice oder sirAdos Texten erstellt w
236. tes nichtlineares Mehrgr ensystem das gro en St rungen unterliegt Wetter L ftung Die b lichen Heizungsregelungen sind von einfachster Auspr gung meist als Heizk rperthermostatventil Daran konnte auch angewandte Forschung ENV98 noch nichts ndern Die Hausbussysteme eigenen sich gut zur Vernetzung und Regelung von HVAC Aber auch komplette in sich geschlossene Systeme mit Sensoren und Vernetzung sind auf dem Markt zu haben Honeywell HONOO bietet zum Beispiel eine komplette HVAC mit Sensorik zum einfachen Nachr sten eines Hauses an da die einzelnen Komponenten Nachrichten ber Funk austauschen Haben Bewohner speziellere W nsche sollten sie ihre HVAC individuell anpassen k nnen Die meisten erh lt lichen Heizungsregelungssysteme sind aber nur relativ grob optimierbar Auch eine bedarfsgesteuerte Warm wasseraufbereitung stellt manchmal ein nicht einfaches Steuerungsproblem dar Durch Einzelraumregelung und Zeitmanagement sowie in Kombination mit Wettereinfl ssen und Vorhersagen ergibt sich ein beachtliches Ein sparungspotential Neue Entwicklungen im Haus Niedrigenergie und Passivh user haben zu einer drastischen Senkung des Heiz energiebedarfs durch bessere Isolierung und Luftdichtigkeit gef hrt Zum einen gewinnt dadurch die Regelung und Steuerung und die Benutzeranpassung an Bedeutung zum anderen wird sich der Schwerpunkt von HVAC k nftig zu L ftungssteuerungen verschieben Es st davon auszugehen dass dements
237. tet AMB98a AMB98b Hierbei wurde von Beginn an auf den informations technischen Verbund von Planung und Entwurf und Fertigung hingearbeitet Hinzu gekommen ist die automatisierte Fertigung von Filigrandecken und Dachelementen Au erdem ist die Einbindung der Haustechnik ber ein digitales Haustechnikmodell in das Geb udemodell realisiert S BA00 Ein ebenfalls in der Bauindustrie angesiedeltes Projekt wird gegenw rtig von der Fa Europahaus konzipiert BON98 HAS98 EUROO Zielstellung ist die hochautomatisierte industrielle Fertigung von individuell geplanten H usern in Massivbauweise Hierzu sollen verschiedene spezielle Roboter z B Mauerwerksroboter Steinbearbeitungsroboter ein automatisiertes Materialtransportsystem eine neuartige Betondecken Fertigungsanlage eine Wandmontageanlage sowie Baustellenmontageanlage entwickelt werden Die Z elstellung ist hochgradig ehrgeizig die Erfolgschancen sind momentan daher nur schwer einsch tzbar Von der EU wird das Projekt FutureHome an dem europ ische Forschungsinstitutionen Universit ten und Bau untemehmen beteiligt sind gef rdert Das Projekt Teil des internationalen Programms Intelligent Manufacturing Systems IMS zielt auf die Reorganisation von Entwurf und Fertigung von Wohnh usern Dabe werden drei Schwerpunkte verfolgt modulare Strukturen Bausysteme Automatisierungssysteme automatisierte Vor und Baustellenfertigung und autonome Agenten IT Infrastruktur f r Planun
238. ties Fd Entertainment INTERNET _ en i r Pr Fu Fa P Ah ater GSM PSTN RNIS TV GABLE Remote metering Application Server Securityisafety Technical management ETE ETS Tools EIB OSGI Home Appliances TPO TP1 PSTN ETHERNET Camera network p Using CONVERGENCE Protocol PL132 Abb 3 27 SmartHome Sicherheit sich Fensterkontakte und andere Sensoren die dazu verwendet werden die Anwesenheit der Bewohner registrie ren auch f r die Heizungssteuerung mit benutzen In den USA ist der Bedarf an Sicherheitssystemen gr er als in Europa und hat mehr Bedeutung bei Investitio nen m Haus Das ndert sich vielleicht in Zukunft auch in Europa wenn sicherheitstechnische Ma nahmen in einem SmartHome fast zum Nulltarif und einfach zu realisieren sind Das folgende Szenario gibt es als in sich geschlossene L sung zu kaufen Das Haus befindet sich im Sicher heitszustand Durch einen N herungssensor wird stiller Alarm ausgel st das Handy eines Bewohners wird angerufen Der Besitzer kann dann mit einer Internet WebCAM kontrollieren ob ein Anruf bei der Polizei wirk lich n tig ist Viele Komponenten einer Alarmanlage sind wenn sie vernetzt werden f r andere Zwecke sinnvoll Mit N he rungssensoren lassen s ch hervorragend ortsabh ngige Lichtsteuerungen realisieren Durch genauere Positions bestimmungen von Personen lassen sich allgemein ortsabh ngige Kommandos und in Verbindung mit einer Personenid
239. tige Schwerpunkte hierbei sind Modularit t Ber cksichtigung des modularen Aufbaus von Geb uden w hrend der Entwurfs erm glicht die Nutzung von vorgefertigten Bauteilen Da Bauteile wiederum aus Elementen bestehen folgt eine Bauteilhierar chie Ein Wandelement kann bspw aus mehreren Wandsteinen und Installationen bestehen Vorfertigung Eine Vorfertigung der Bauteile unter industriellen Bedingungen setzt Rationalisierungspotenzial frei Sie erlaubt u a Spezialisierung und weitgehende Automatisierung und reduziert die auf der Baustelle aus zuf hrenden Arbeiten Ausgangsprodukte sollten wo m glich bereits verf gbare Halbzeuge sein Montage Montagearbeiten an Bauteilen sollten weitgehend in der Vorfertigung erfolgen so dass relativ hochintegrierte Bauteile resultieren z B Dachelemente mit montierter W rmed mmung und Konterlattung und Lattung f r die Ziegeleindeckung F r die Montage der Bauteile auf der Baustelle m ssen diese eine sinnvolle Gr enordnung besitzen so dass ihre Anzahl berschaubar bleibt sie gleichzeitig aber von Gewicht und Gr e her mit blicher Hebezeugtechnik beherrschbar sind Fertigungsplanung und Logistik Der Einsatz vorgefertigter Bauteile stellt h here Anforderungen an Planung und Logistik In diesem Bereich liegen bereits bei der konventionellen Bauweise gro e Reserven Die Entwick lung computergest tzter Methoden Workflow Management Ablaufsimulationen Optimierung ist insbesondere f r den
240. traditionelle Entwurfsmethodik Skizzen Modelle hinausgeht Teile dieser Informationen Geometrie k nnen f r die Konstruktion des Geb udes wieder verwendet werden 3 1 2 2 Datensammlungen Datenbasen sind Informationsquellen die w hrend der gesamten Lebensdauer eines Geb udes gebraucht werden Die Daten k nnen offline auf Medien CD Rom Diskette online Internet Datenbanken oder in Buchform vorliegen Je nach nderungsdynamik werden die Informationen viertel halb oder einj hrig aktualisiert Beispiele von verf gbaren Informationen sind Baukostenkennwerte technische Baubestimmungen ffentliches Baurecht Leistungsverzeichnisse Firmen und Produktverzeichnisse Baukostenkennwerte und Leistungsverzeichnisse werden f r die Ausschreibung Vergabe und Abrechnung AVA ben tigt Beispiele sind die Produkte vom Baukosteninformationszentrum BKI von Dr Schiller amp Partner GmbH Dynamische BauDaten und von der Edition AUM GmbH MU199 Eine Sammlung von Eingef hrten Technischen Baubestimmungen DIN Normen Richtlinien Erlasse wird von der Verlagsgesellschaft Rudolf M ller in digitaler Form CD ROM angeboten und gewartet 18 Suchfunktionen erlauben das Auffinden und bernehmen von relevanten Textstellen Tabellen oder Abbildungen Derselbe Verlag bietet eine umfangreiche Sammlung von baurelevanten Gesetzen des ffentlichen Baurechts auf Bund und L nderebene a Die Sammlung kann mit einem Internetbrowser angeze
241. truktion l uft im Wohnungsbau darauf hinaus dass Rasterma e z B 62 5 cm eingehalten werden m ssen Zul ssige St tzweiten f r die Decken ergeben sich aus den Bedingungen der Fertigungsanlage und den Transportm glichkeiten Bei sehr vielen Bauprojekten wird diese Einschr nkung keinen Einfluss auf den Wohn und Nutzwert haben und ist ein sehr probates Mittel zur Kostensenkung Aus dem Ansatz ergeben s ch aber eine Reihe von Problemen durchschnittlich 42 l Ein freier Architektenentwurf h lt sich nicht automatisch an ein Rasterma 2 Insbesondere bei engen Raumsituationen leidet die Wohnqualit t weil einige Zentimeter manchmal doch den Unterschied ausmachen z B passt die Waschmaschine in die Nische oder fehlen 5 cm 3 Manchmal sind Ma e durch u ere Einfl sse z B Baul cke bei Reihenhausbebauung oder bei Umbauma nahmen vorgegeben Eine Fertigungstechnologie die einen nennenswerten Marktanteil erreichen will muss deshalb freie Ma e zulassen Individuelle Ma e k nnen auf zwei Wegen produziert werden 1 Beton wird meist in Schalungen gegossen die ma lich angepasst sind 2 Bei W nden aus Steinen und Holzwerkstoffen werden Vorprodukte z B Mauersteine Spanplatten eingesetzt die zurechtges gt werden Man kann fragen ob es nicht sinnvoll w re schon die Steinproduktion so zu beeinflussen und zu ver ndern dass bei der Produktion kein Verschnitt anf llt In der gesamten Fertigungstechnik sog
242. tsvolumen f r die Gewerke genau spezifiziert st und Messungen unter realen Umgebungsbedingungen stattgefunden haben die als Grundlage f r Vorgabezeiten taugen Auf Grundlage der Ausf hrungen in den Kapiteln 4 2 11 bis 4 2 13 kann jedoch eine erste berschlagsrechnung aufgestellt werden s Tabelle 4 9 die das Sparziel erreichbar erscheinen l sst 2 Doppelh user 110m Wohnfl che 2000 DM 440 000 DM Lohnkostenanteil bei herk mmlicher Bauweise 40 176 000 DM ee ee a l Lohnkosten Vorfertigung 6880 DM Lohnkosten Baustelle 19 4 Mannwochen 45 ha 80 DM 69840 DM 76720 DM 99280 DM 9 Stunde f r Reisezeiten und als Reserve Tab 4 9 Kostenvergleich zwischen konventionellem Haus und FZK Haus Die meisten Bauherren m ssen ihr Haus mit Hypothekendarlehen finanzieren Eine Baukostenersparnis von 100 TDM hat erheblichen Einfluss auf die Gesamtkostensituation In Tabelle 4 10 wird deutlich wie viel zus tzlich in eine Bauma nahme investiertes Geld am Ende wirklich kostet ein deutlicher Anreiz zu sparen Die Summe verdoppelt sich etwa durch die Finanzierung wenn 2 Anfangstilgung ergibt etwa 20 Jahre Laufzeit erbracht werden k nnen Kann ein Bauherr die Belastung des unverbilligten Hauses tragen so sinkt seine Zahlungsverpflichtung von 30 Jahren auf weniger als 20 Jahre Die Gesamtkosten reduzieren s ch dabei um mehr als den urspr nglichen Kaufpreis des Hauses 0 ___________ Kaufpreis 440 000 DM 746 592 00 DM m 578
243. ultimedia Anlage und Fernseher bestehen sind sehr schwierig am Markt durchzusetzen weil man mit dem Fortschritt der verschiedenen Internet Technologien Schritt halten muss und daher eigentlich regelm ig Wartungen und Updates braucht Deshalb gehen diese Hersteller dazu ber Set Top Boxen als PC mit u ersten Zugangsbeschr nkungen auszuf hren Surfen ber Internet Seiten ist anspruchsvoll Man braucht wegen der Grafikorientierung von Webseiten ein Zeigerinstrument und f r wenige Momente Emails Login eine griffbere ite Tastatur Beides ist bei Fernsehern bisher un blich Zus tzlich sieht man aufgrund der schlechten Aufl sung und Qualit t Kontrast eines herk mmlichen Fernsehers einen kleinen Ausschnitt der Webseite und ben tigt daher mehr Scroll Vorg nge beim Surfen Unsinnig w re es mehrere Internet Zug nge pro Haushalt beispielsweise Powerline ISDN und Wireless LAN zu haben aber auch dieses l sst sich bei dem hart umk mpften Markt im Einzelfall wohl nicht vermeiden Schlie lich m chten viele Hersteller ihre eigenen Internet Zugriff Systeme z B per ISDN WAP und Email verkaufen Eine Schnittstelle zu Planungsdaten und zu einem 3D Geb udemodell f r eine grafische HMI in einem SmartHome gibt es bislang nicht Bei den professionellen Geb udemanagern gibt es aber Schnittstellen zu Pla nungstools der Installationstechnik so gibt zum Beispiel Vaillant VAIOO TGA Technische Geb udeausr s tung konforme normier
244. und Aktoren des SmartHomes erfordern eine vereinheitlichte Bedienoberfl che hnlich dem Look and Feel einer Windows Oberfl che Mikrosystem Montage Die Bundesregierung f rdert das Thema SmartHome unter dem Stichwort Mikrosystemtechnik 2000 weil im Wohnbereich viele Mikrosysteme z B als Sensoren einsetzbar sind Im Forschungszentrum gibt es aber noch sehr viel mehr Know how zum Thema BTI Bereich Technische Infrastruktur Es ist mit Sicherheit sehr n tzlich die Ideen und Erkenntnisse eines Forschungsprogramms mit Praktikern zu diskutieren Dies sind Handwerker Architekten und Ingenieure die laufende Bauvorhaben betreuen ITAS Institut f r Technikfolgenabsch tzung und Systemanalyse Die Auswirkungen der Hausautomatisierung und von Kundendiensten via Internet sind auch unter soziologischen Gesichtspunkten zu durchleuchten IFIA Institut f r Instrumentelle Analytik Wenn elektronische Nasen die L ftungsklappen in Automobilen schlie en um Ger che nicht ins Wageninnere vordringen zu lassen dann sind sie preisg nstig genug um die Raumluftqualit t zu pr fen um daraus Stellsignale f r die L ftungsventilatoren abzuleiten IMT Institut f r Mikrostrukturtechnik Es st denkbar Fensterkontakte als Mikrosysteme zu bauen die alle notwendige Energie aus dem Ereignis ffnen bzw Schlie en des Fensters entnehmen und die Information per Funk an eine Zentrale senden INT Institut f r Nanotechnologie Denkb
245. ung geometrischer funktionaler physikalischer Eigenschaften und Beziehungen in Produktmodell Bauteilhierarchie hierarchische Gliederung des Geb udes mit dem Ziel einer Produkthierarchie verein fachte Planung Standardisierung und Schnittstellenfestlegung Abbildung in objektorientiertem Pro duktmodell Standardisierung und Modularit t Kombination weniger einfacher Elemente zur Erzielung gew nsch ter Funktionalit t normierte Schnittstellen F getechnologie Abstimmung von Bauteilgestaltung und F getechnologie passive Selbstzentrierung Genauigkeitssysteme abgestimmte Genauigkeiten von Subsystemen In SCO00 werden Projekte zum automatisierten Bauen unter Ber cksichtigung des automatisierungsgerechten Entwurfs analysiert Dabei wird festgestellt dass Automatisierungsans tze zumeist auf konventionellen Baupro zessen aufsetzen Bottom Up Stragie Hingegen gibt es nur wenige Arbeiten die vom Entwurf ausgehen um zu Automatisierungsl sungen zu kommen Top Down Strategie Diese beschr nken sich im wesentlichen auf Projekte zur Entwicklung automatisierter Hochbausysteme in Japan eine bersicht ber diese Systeme gibt COU98 ber konkrete Aktivit ten berichten BOC88 BOC89 BOC90 SCO00 Ein automatisierungsgerechter Entwurf und die Verwendung fortschrittlicher Fertigungstechniken beim Wohnungsbau mit dem Ziel der Automatisierung sind Schwerpunkte im von der Europ ischen Kommission gef rderten Programm Fut
246. ung r umlichen Ortidentifikation mit netzwerkweiter Protokollunterst tzung d h Steuerung von ortsabh ngige Kommandos und automatischen Abl ufen z B Beleuchtungssteuerung Anpassungen an die Gewohnheiten von Bewohnern haben das Ziel den Komfort und das Wohlf hlen in einem SmartHome zu steigern Dazu muss man Benutzer identifizieren und die H ufigkeit ihrer Aktionen auswerten Im einfachsten Fall k nnen dann die Sichtbarkeit von Funktionalit ten oder die Reihenfolgen von Listen angepasst werden Um individuelle Benutzerzug nge zu forcieren und auszubauen sind folgende Entwicklungen zweckm ig benutzerabh ngige Zugriffm glichkeiten Konzepte zur Benutzeridentifikation bei multimodalen Systemen Konzepte zur Adaption an individuelle Benutzergewohnheiten ein sehr stark skalierbares System Hot Plug amp Play neuer Ger te _Synergieeffekte und neue Funktionalit ten durch Kombination Alles mit Allem Zur L sung von Benutzerf hrungen f r komplizierte Vorg nge eigenen sich die Konzepte f r Assistenzprogramme M chte man die Benutzerf hrung noch weiter ausbauen braucht man einen aktiven Part W nschenswert w re eine Hausfee oder ein Butler Programm das als aktiver Assistent agiert sich durch Lernen an die Benutzer anpasst und dabei die M glichkeiten des jeweiligen SmartHome und SmartHome Managers optimal unterst tzt F r eine intelligente Benutzerf hrung sind in folgenden Punkt
247. ureHome ATK99b Auf dieses Programm wird im Abschnitt 3 2 4 noch n her eingegangen 3 2 2 Automatisierung in der Vorfertigung Wirtschaftliche Bedeutung besitzen die Vorfertigung von Wandelementen aus Mauerwerksziegeln Beton Leichtbeton Porenbeton Holz Deckenelementen aus Beton Mauerwerksziegel Dachelementen aus Beton Leichtbeton Porenbeton Holz speziellen Raumzellen z B Sanit rzellen und Sonderbauteilen z B Treppen Kleinelemente aus Beton Mauerwerkssteine k nnten ebenfalls als vorgefertigte Elemente bezeichnet werden Dies ist allerdings nur sinn voll wenn die Mauerwerkssteine nach der Herstellung weiter bearbeitet und f r ein konkretes Bauvorhaben vorkonfektioniert werden Hier st neben dem Zus gen auf die ben tigten Ma e auch das Fr sen von Installa tionsschlitzen usw denkbar Damit w rden manuelle Arbeiten auf der Baustelle in die Vorfertigung verlagert und lie en sich dort automatisieren Allerdings wird diese M glichkeit der Vorfertigung kaum angewendet Bspw die Fa Bausteine Briest produziert vorkonfektionierter Steine aus Bl hton Leichtbeton Von der Fa Bausteine Briest werden die Massenermittlung nach gelieferten CAD Pl nen die Wandabwicklungen die Erstellung von Schneidepl nen und Geschosslisten sowie eine detaillierte Kostenkalkulation ausgef hrt Die Steine werden auf die ben tigten Ma e zuges gt und in der ben tigten Reihenfolge palettiert und mit dem Versetzplan a
248. usetzen Ein Beispiel ist die Frauenkirche n Dresden Durch die umfangreiche detaillierte Computerrekonstruktion durch IBM liegt ein komplettes 3D Modell der Frauenkirche vor Abbildung 3 8 zeigt das Komplettmodell der Frauenkirche im Ma stab 1 1000 und das Detailmodell eines Eckturms im Ma stab 1 100 GEB96 Der computergest tzte Architektur Modellbau kann einen Beitrag zur Modellerstellung leisten Je nach Modelltyp Ideen Arbeits und Pr sentationsmodell STR96 sind unterschiedliche erfahren m glich und notwendig Es ist deshalb abzuw gen welche Verfahren eingesetzt werden Eine Kombination von klassischen und computergest tzten Methoden sogenannte Hybridmodelle kann oft eine schnelle kosteng nstige Alternative sein 26 Ni Abb 3 8 Frauenkirche zu Dresden links Komplettmodell 1 1000 rechts Eckturm 1 100 GEB96 3 1 2 10 Vermessung Reverse Engineering Reverse Engineering bedeutet in diesem Kontext die Erzeugung von 3D Geometrien auf der Basis von 3D Messdaten In der Automobilindustrie werden manuell erzeugte oder modifizierte Prototypen mit 3D Messsystemen und Reverse Engineering Werkzeugen in CAD verarbeitbare Modelle berf hrt HAE96 Der Prozess erfolgt manuell oder teilautomatisiert Eine vollst ndig automatische Erkennung von geometrischen Merkmalen wie zum Beispiel Zylinder Kegel und Tori ist noch nicht m glich SACO0O Im Bauwesen kann Reverse Engineering in unterschiedlichen Bereich
249. usgeliefert Ein solcher Ansatz verlangt eine gut organisierte Baustellenlogistik die gegenw rtig zumeist nicht gegeben ist Vermutlich ist dies ein Grund daf r dass dieser Rationalisierungsansatz wenig Verbreitung hat Alternativ lassen sich Mauerwerksteine mit Installationskan len herstellen wie dies auch bereits f r verschiede Materialien und Steinformate der Fall ist Das Vorkonfektionieren bringt bei gr eren Wandelementen raumhoch und z B 62 5 cm breit eher Vorteile da sich hier weit mehr Fertigungsschritte in der Vorfertigung durchf hren lassen z B Zus gen Fr sen von Installationskan len Auflagern s Abschnitt 4 2 als bei kleinteiligen Mauersteinen Zudem bleibt die Anzahl von Elementen berschaubar 3 2 2 1 Herstellung von Betonfertigteilen Bei der Herstellung von Betonfertigteilen kommen gegenw rtig die folgenden teil Jautomatisierten Maschinen und Anlagen zum Einsatz Gleitfertigeranlagen Extruder 32 Steins gen Palettenumlauffertiger _ Betonmisch und verteilsysteme Transport Stapel und Lagersysteme Schalungsroboter Schwei roboter f r Bewehrungen Gleitfertigeranlagen wie auch Extruder dienen zur Herstellung von Spannbeton Hohlplatten Sie sind relativ gut automatisierbar und werden von verschiedenen Herstellern angeboten Der Fertigungsprozess soll am Beispiel von UNIPAN Spannbeton Hohldeckenplatten skizziert werden s Abb 3 13 Nach der Bespannung der 1 20
250. verlegt wie Heizungs und Wasserrohre Wird die Holzkonstruktion auf der Unterseite verkleidet so finden alle Abwasser und Luftleitungen Platz Manchmal kann eine Luftleitung durch eine partiell abgeh ngte Decke evtl verbunden mit einer indirekten Beleuchtung kaschiert werden Eine Deckenkonstruktion aus Spannbetonhohlplatten ist in vielerlei Hinsicht ideal s Tab 4 3 Vollautomatische Fertigung auf Gleitfertigern s Kap 3 2 2 1 Sehr g nstiges Verh ltnis von Gewicht zu Tragf higkeit Gro e Spannweiten erlauben gro e Freiheiten f r die Grundrisse Abbildung der Decke auf die einzelnen Hohlplatten kann auf die gleiche Weise wie die Abbildung der W nde auf die Steine erfolgen 5 Eine berschl gige Statik ist sehr einfach Deshalb kann sie in die Entwicklungswerkzeuge f r das Haus eingearbeitet werden Dies erlaubt sehr fr he Aussagen ber die Machbarkeit des Entwurfs und den Preis 6 Die Hohlr ume eignen sich ideal zur horizontalen Verteilung von Abwasser und Luft A a TE Tab 4 3 Typische Parameter f r Spannbetonhohlplattendecken 73 Die Platten sind 1 2 m breit Auf der Ladefl che eines Sattelschleppers k nnen ohne Zusatzma namen Platten bis zu 13 m L nge transportiert werden Ein solches Deckenelement wiegt ca 60 kN 6 t und berdeckt 15 6 m Auf einem LKW l sst sich mindestens die Decke f r ein 80 m Haus mit einer Grundfl che von 13 m x 6m transportieren Betr gt die gr te Spannweite statt
251. vision http www dvb ors e2 home Kitchengate project Electrolux und Ericsson August 2000 www e2 home com www kitchengate dk Eastman C M Building Product Models Computer Environments Supporting Design and Construction CRC Press 1999 ISBN 0 8493 0259 5 e home Kongress und Messe 11 2000 in Berlin http www ehome berlin de EHSA Automatic Configuration Interworking within A mode for plug and play http www ehsa com EHS Specification 1 3a EHSO00a EHS European Home Systems aus ESPRIT_EHS ESPRIT Home Bus Projekte http www ehsa com EIB European Installation Bus Instabus www eiba com Elektronik Industrie EHS Technische Aspekte der Home Automation 06 2000 Elektronik Industrie Artikelserie Hausbus systeme Homeautomation Das vernetzte Haus 06 2000 EMIT Embedded Internet Micro Interface f r Prozessoren verschiedener Hersteller http www emware com developer emit Fa emWare Weitere Produktlinien emChip emGateway http www emware com Fa ENBW Energie Baden W rttemberg AG Powerline Betreiber http www enbw com Enqu amp te Kommission Schutz des Menschen und der Umwelt Ziel und Rahmenbedingungen einer nachhaltig zukunftsvertr glichen Entwicklung des 13 Deutschen Bundestages Konzept Nachhaltigkeit Vom Leitbild zur Umsetzung 1998 Artikel Elektron kNet Automatisieren Dezentrale intelligente Vernetzung mit LonWorks 07 1999 www elektroniknet d
252. wartet werden berall Glasfaser oder Kunststofffaser und die dazu geh rigen sehr teuren Ein Auskoppler zu installieren Wahrscheinlich ist eine Netz mit mittlerer Geschwindigkeit ca 10 bis 100 Mbps f r die mittelfristige Nutzung am sinnvollsten Die vorhandenen Telefonleitungen als LAN zu gebrauchen haben sich Firmen von HomePNA HPNO0 vorgenommen und realisiert Aber ob diese Geschwindigkeit bei steigendem pers nlichen Datenaufkommen von sch tzungsweise 20 50 Jahr ausreicht ist fraglich Das Europ ische Komitee f r Elektrotechnische Normung in Br ssel CENELEC hat mit seiner Norm EN 50065 1 Signal bertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen im Frequenzbereich 3 kHz bis 148 kHz den Rahmen f r die Powerline Kommunikation festgelegt s Abb 3 33 Sie wurde von der Deutschen Elek trotechnischen Kommission im DIN und VDE als DIN EN 50065 1 Klassifikation VDE 0808 bernommen und sieht vier unterschiedliche Frequenzb nder vor Das A Band 3 kHz 95 kHz das f r Energieversorgungsunternehmen reserviert ist das B Band 95 kHz 125 kHz welches von allen Anwendungen ohne Zugriffsprotokoll genutzt werden kann das C Band 125 kHz 140 kHz das f r Hausnetzwerke vorgesehen ist Ein vorge schriebenes Zugriffsprotokoll CSMA CA Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance erm glicht die Koexistenz verschiedener inkompatibler Systeme in diesem Frequenzband und schlie lich das D Band 140 kHz 148 5 kHz
253. wicklungstendenzen konzentriert sich auf drei Bereiche den Einsatz der Informationstechnologie insbesondere n der Planungs und Entwurfsphase der automatisierten Fer tigung und der Hausautomatisierung Kernaussagen hierzu sind l Der verst rkte Einsatz der Informations Kommunikations und Automatisierungstechnik m Bereich Bauen und Wohnen birgt wie ein Vergleich mit anderen Industriebranchen z B Automobilbau zeigt ein gro es Innovationspotenzial 2 In der Planungs und Entwurfsphase ist der Einsatz von computergest tzten Werkzeugen Stand der Technik Zielstellung der gegenw rtigen Entwicklungen ist die Integration der Werkzeuge und die Ver netzung der am Entwurf Beteiligten Grundlage daf r ist ein Produktdatenmodell ein sog digitales Ge b udemodell und ein Produktdatenmanagement Die Entwicklung und Standardisierung eines solchen Produktdatenmodells sowie die Implementierung in die Softwarewerkzeuge ist ein laufender Prozess 3 Anwendungen und Nutzen eines digitalen Geb udemodells das neben Entwurfsdaten Fertigungs informa tionen S imulationsergebnisse Messdaten usw enth lt sind f r alle Phasen des Lebenszyklus eines Geb udes abzusehen Es ist eine Grundlage f r die informationstechnische Integration dieser Lebensphasen Das Produktdatenmanagement dient vor allem der Verwaltung der Produktdaten 4 Die Automatisierung beim Bau und der Sanierung von Wohnh usern beschr nkt sich gegenw rtig auf wenige Proz
254. z Th Manzke R H Surface Preparation System BIBER BEAVER Proc 15th Intern Symp Automation and Robotics in Construction Poppy W Bock Th Hg M nchen 1998 S 121 125 Schw rer J Was kann das Fertighaus zum preisg nstigen Wohnungsbau beitragen In Mayrzedt M A Y98 S 165 176 1998 Scott Howe A Designing for Automated Construction Automation in Construction 9 2000 3 S 259 276 EACEM SDI European Association of Consumer Electronics Manufactures Service Diagnostic interface 1394 basiert Internetportal f r Set Top Boxen http www set top box de N N Firmenschrift zu SOLAR ROOF Dachelementen Solar Energie Technik GmbH Postfach 1180 D 68801 Altlu heim Unternehmensbereich Siemens Building Technologies www sibt com SmartHome www smarthomeusa com Eicker A Niewienda A Clemens J SOMBRERO Version 3 0 Benutzungshandbuch Fachgebiet Bauphysik amp Solarenergie Universit t Gesamthochschule Siegen 2000 Son J Skibniewski M J Integration of CAD Drawings and Construction Robot Motion Controllers In Proc Robotics for Challenging Environments Demsetz L A Hg S 71 78 New York Amer Soc Civil Engineers 1996 Fa Siemens Powerline http www siemens de plc N N STEP on a Page ISO TC184 SC4 ISO 10303 Editing Committee Org 89 Oct 23 rev 00 11 01 On line http www nist gov sc5 soap Steinmann F Modellbildung und computergest tztes Modellieren in fr he
255. zellen sowie tempor ren Geb uden z B Bauunterk nfte Bei letzteren werden h ufig Container Raumzellen eingesetzt die auf die genormten ISO Container zur ckgehen Dar ber hinaus werden Raumzellen bei typisierten Geb uden wie Krankenh user Schulen Verwaltungsgeb uden eingesetzt Die Realisierung individuell geplanter Wohngeb ude mit Raumzellen erscheint zumindest derzeit nicht zu konkurrenzf higen Preisen m glich Abb 3 12 Raumzellenbauweise Quelle Meisterst ck Baukmeister GmbH 3 2 1 2 Automatisierungsgerechter Entwurf Ein automatisierungsgerechter Entwurf beinhaltet im weiteren Sinne die Entscheidung f r eine Bauweise und Materialien die eine automatisierte Vorfertigung und die Automatisierung der Montage auf der Baustelle be g nstigen Allgemeine Grundlagen sind im Rahmen des industriellen Bauens in den vergangenen Jahrzehnten entwickelt worden KOT84 WEL85 WEL89 Diese sind allerdings im Hinblick auf die Umsetzung individueller Entw rfe also bei sehr kleinen Losgr en zu berdenken 31 Im engeren Sinne wird unter einem automatisierungsgerechten Entwurf verstanden Bauwerkskomponenten so zu gestalten dass sie vorgefertigt werden k nnen und ihre Montage durch Roboter oder Baumaschinen erfolgen kann Wichtige Aspekte dabei sind BRI93 ATK99a PRO98 Bauteilgr e kleine Grundmodule wegen der Handhabbarkeit und leichterer Standardisierung bei gro Ber Flexibilit t Bauteilbeschreibung Abbild

Nachhaltiges Planen, Bauen und Wohnen im - KIT

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents