Entwurf-Werkzeug beschleunigt Planung

Ein weiterer Grund verführt dazu, CAD-Systeme frühzeitig einzusetzen: In vielen Planungsbüros werden heute Berechnungsprogramme direkt in Verbindung mit CAD Programmen verwendet. Um dem Architekten die gewünschten Daten liefern zu können, werden gleich die mächtigen und für grundlegende Änderungen weniger geeigneten CAD-Systeme verwendet. Unausbleibliche Änderungen werden somit teuer bezahlt.

Problem: Der typische Planungsablauf

Das Ziel in der Vorplanungsphase ist es, frühzeitig und mit geringem Aufwand zu Berechnungsergebnissen und Massen zu kommen. Für die Berechnung eines Heizungs-, Kälte- oder Luft­kanal­netzes ist die Strangführung wesentlich und sollte grafisch definiert werden. Auf den ersten Blick naheliegend, drängt sich der Einsatz eines CAD-Systems auf. Die Anlagen werden ohne vorherige Dimensionierung konstruiert. In einer sich anschließenden (Nach-)Berechnung werden die im CAD-System „geschätzten“ Abmessungen festgeschrieben, was einer ingenieurmäßigen Vorgehensweise widerspricht.

Ein weiteres Problem liegt in der stockwerkweisen Planung im CAD-System. Für eine Berechnung ist eine korrekte logische Ver­knüpfung aller Pläne unerlässlich. Der Aufwand, die Daten aufzubereiten, ist auch mit den in den CAD-Systemen ‚scheinbar‘ integrierten Berechnungsprogrammen erheblich und wird durch nachträgliche Änderungen immer umfangreicher. Dies führt zu häufig dazu, auf korrekte Berechnungen zu verzichten. In der Praxis zeigt sich auch, dass in der Entwurfsphase CAD-Systeme für Ingenieure/Techniker keine geeigneten Werkzeuge für effektive Planungen sind.

Ziel:

Mit geringem Aufwand Berechnungsergebnisse und Massen erhalten

Probleme:

Mit dem heute typischen Planungsablauf ist das Ziel nicht zu er­reichen, da der zeichnerische Aufwand im CAD-System viel zu hoch ist. Auf jeden Fall muss die Berechnung vor dem Einsatz des CAD-Sys­temes liegen!

1. Lösungsschritt: Der Einsatz eines Entwurf-Werkzeugs

Der Planer muss dem Architekt bereits sehr frühzeitig Angaben z. B. über die Größe der Versorgungsschächte, Heiz-/Lüftungszentralen, Mauerdurchbrüche usw. liefern. Auch sollten die Daten für eine Ausschreibung meist lange vor der Ausführungsplanung vorliegen. Idealerweise sollten Berechnungen und Massenzusam­men­stellungen bereits frühzeitig und ohne großen Aufwand, mög­lichst als „Abfallprodukt“ einer mehr oder weniger genauen Zeich­nung (Skizze) erstellt werden können.

Eine Berechnung setzt das Vorliegen eines kompletten Anlagenmodells voraus. Da zum schnellen Erstellen eines Anlagenmodells CAD-Systeme ungeeignet sind, kommt ein Entwurf-Werkzeug (CAE-System) zum Einsatz. Im Folgenden wird von einem CAE-System gesprochen, wobei ein „echtes“ CAE-System gemeint ist (siehe Kasten).

Vorteile:

Nachteil:

Der Einsatz eines CAE-Systems führt automatisch zu einer höhe­ren Planungsqualität. Nachträgliche Änderungen sind im CAE-System wesentlich einfacher nachzuführen als im CAD, so­dass das aufwändige CAD-System später zum Einsatz kommt. Die berechneten Dimensio­nen können zur Konstruktion in ei­nem CAD-System verwendet werden. Trotz des nochmaligen Zeichnens der Anlage wird der Gesamt­aufwand der Planung ver­ringert.

2. Lösungsschritt: Statt Kon­struieren – Generieren von CAD-Plänen

Der oben beschriebene Nachteil des nochmaligen Zeichnens der Anlage kann mit einem leistungsfähigen CAE-System beseitigt werden. Aus der im CAE-System erstellten Entwurfsplanung werden automatisch Pläne aller Stockwerke für das CAD-System generiert. Der Zeichner erhält eine perfekte Vorlage, was eine enorme Zeitersparnis bedeutet. Wichtig ist, dass die generierten Pläne nicht „dumme“ Blöcke oder Linien einer gewöhnlichen DWG-Zeichnung sind, sondern intelligente Objekte. Die generierte Zeichnung ist identisch mit einer Zeichnung, die der Zeichner direkt im CAD-System erstellt hätte und kann so unmittelbar mit den vollständigen Fähigkeiten des CAD-Systems weiterverarbeitet werden. Aktuell wird das Generieren der Pläne von mh-software für AutoCAD - MEP angeboten.

Der Aufwand im CAD-System wird deutlich verringert. Die im CAE-System erstellten Ent­würfe werden im CAD-System um Detail­konstruktionen, die Fein-Koordination mit anderen Gewerken und Schnitte ergänzt.

Die Stärken eines CAE-Systems sind neben der schnellen Er­fassung eines Anlagenmodells zweifellos die Flexibilität nachträg­li­cher Änderungen. Hierdurch kommt dem Zeitpunkt der Ge­ne­rie­rung der CAD-Pläne eine be­son­dere Bedeutung zu. Wird das CAD-System zu früh einge­setzt, müssen nachträgli­che Än­derungen aufwendig im CAD-Syst­em nachbearbeitet werden. Es ist daher sinnvoll, den Einsatz des CAD-System so spät wie mög­lich vorzunehmen, um das Ein­spa­rungspotential durch das CAE-Sys­tem vollständig auszu­schöp­fen.

Teilweise wird es auch möglich sein, komplett auf die Detail­kon­struk­tion in einem CAD-System zu ver­zichten, sofern die erzeugten DWG-Pläne den Anforderungen be­reits genügen. In diesem Fall ist die Einsparung natürlich am größten.

Das Bestreben sollte immer darauf ausgerichtet sein, den Einsatz des aufwendigsten Werkzeugs (CAD-System) zu minimieren.

CAE-System: ideal für Ingenieure/Techniker

Wie aus dem zeitlichen Planungsablauf ersichtlich, sind CAE-Systeme maßgeschneiderte Werkzeuge für Ingenieure/Techniker. Bei einer Trennung der Arbeitsplätze verfügt sowohl der Zeichner mit dem CAD-System und der Ingenieur/Techniker mit dem CAE-System über ein aufgabenbezogenes, spezialisiertes Werkzeug.

Natürlich ist es auch möglich, dass der Zeichner die (grafische) Erfassung der Anlage im CAE-System vornimmt und der Ingenieur/Techniker die Berechnung durchführt, analysiert und optimiert. Im Gegensatz zu Ingenieuren und Technikern fällt es erfahrungsgemäß Zeichnern zunächst schwer, die grafische Erfassung in einem CAE-System vorzunehmen, da sich dieses grundsätzlich von der Bedienung eines CAD-Systems unterscheidet. Anstelle, wie im CAD-System üblich, eine Anlage Objekt für Objekt, wie mit einem Baukasten zusammenzufügen, steht im CAE-System die stockwerkübergreifende Strangführung im Fokus. Aufgrund der Aufgabenstellung ist die Bedienung darauf zugeschnitten, schnellstmöglich Berechnungsergebnisse und Massen zusammen mit einer Entwurfsplanung zu erhalten. Unabhängig davon, wer die grafische Erfassung im CAE-System vornimmt – die Belohnung sind automatisch generierten CAD-Pläne, die der Zeichner in seinem gewohnten CAD-System weiter bearbeiten kann. Sofern erforderlich, können die vom Zeichner modifizierten Pläne zu einer Nachrechnung wieder an das CAE-System übertragen werden, wo die Stockwerkpläne zu einem gesamten Anlagenmodell zusammengeführt werden und somit dem Planer die gewünschte Gesamtübersicht und Analysemöglichkeiten bieten.

Fazit

Die hier vorgestellte Planungsweise bietet im Vergleich zur heute typischen Vorgehensweise (Szenario 1) deutliche Einsparpotentiale. Vorausgesetzt wird jedoch der Einsatz eines „echten“ CAE-Systems. Der Begriff CAE wird von vielen CAD-Systemen mit integrierten oder angedockten Berechnungen verwendet. Die Unterscheidung zu „echten“ CAE-Systemen ist wichtig, da nur diese den optimalen Planungsablauf unterstützen (siehe Kasten). Entscheidend ist die Bearbeitung eines ständig verfügbaren Gesamtmodells. Nur mit einem vollständigen geschossübergreifenden Anlagenmodell können Berechnungen vor dem CAD-Einsatz durchgeführt werden. Quasi als Abfallprodukt erhält der Zeichner generierte Stockwerkspläne zur Bearbeitung im CAD. Die grafische Erfassung einer Anlage im CAE-System ist so viel schneller als im CAD-System, dass sich der Einsatz des CAE-Systems schon zur Generierung von Plänen lohnt. So wie der Ersatz des Zeichenbrettes durch CAD-Systeme einen Produktivitätsschub bewirkten, wird zukünftig der Einsatz eines „echten“ CAE-Systems unverzichtbar sein. ⇥n