Datenintegration zwischen Software Tools - ein neuer Ansatz? 

Anfang Februar waren wir gemeinsam mit Penzel Valier AG beim AEC Hackathon (Zürich Edition) und haben einer internationalen Community von Hacker:Innen und Industrieexperten unsere Challenge namens IFC Data Bus vorgestellt. Unser Ziel? Eine der grössten digitalen Herausforderungen der Baubranche anzugehen: die nahtlose, bi-direktionale Datenintegration zwischen Software-Tools.

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Die Herausforderung

Architekt:innen und Planer:innen arbeiten mit zahlreichen Softwarelösungen wie Archicad, Grasshopper oder vyzn. Doch mangelnde Interoperabilität führt zu ineffizienten Workflows:

• Das offene Datenformat IFC ist in der Praxis eine Einbahnstrasse: Exportieren ist möglich, aber die Re-Integration von Daten in CAD- & CDE-Systeme ist komplex und fehleranfällig
• Da kein near-realtime Datenaustausch möglich ist, werden Daten über zahlreiche Software Tools hinweg manuell übertragen
• Data Ownership, wer für welche Daten Verantwortung trägt und Änderungen durchführen kann, ist ungelöst
• Offene BIM-Standards und -Technologien bieten derzeit keine Lösungsansätze für diese Herausforderung

‍Unser Ansatz

Ein offenes, dezentrales Protokoll basierend auf OpenBIM Standards (IFC, IDS, bSDD), welches Modell- und Datenänderungen in near-realtime über verschiedene Software Tools hinweg propagiert. Ein Protokoll ist eine gemeinsame Sprache für Computersysteme - vergleichbar mit HTTP/HTTPS, das definiert, wie Daten im Web abgerufen werden. Das Protokoll soll Bauteil- und Materialdaten zwischen verschiedenen Software-Tools (wie Archicad und anderen Web-Anwendung) nahtlos austauschen.

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Erfolgreicher Proof of Concept (PoC)

Gemeinsam mit einem internationalen Team bestehend aus verschiedenen erstklassigen Hacker:innen und Industrieexperten haben wir einen ersten POC entwickelt - der erste lauffähige Entwurf des ‘IFC Data Bus’. Damit konnten wir die Community wie auch die Jury begeistern und die „Best Mashup Project“-Auszeichnung am AEC Hackathon gewinnen! 🎉

Wie funktioniert’s?

• Keine zentralisiertes System mit absoluter Datenhoheit sondern ein komplett neuer Ansatz: Verteilte Systeme und ein gemeinsamer Bus, welcher zuverlässig Nachrichten verteilt
• Beliebige Software Tools können an den IFC Data Bus andocken und dort Modelländerungen publizieren sowie abonnieren (publish & subscribe)
• Modelländerungen sind jeweils als ifcJSON-Datensätze kodiert, was das Schreiben und Lesen von Daten mit unterschiedlichsten Technologie-Stacks deutlich vereinfacht, auf Kosten von Performance
• Der Transport von Daten an alle beteiligten Software Tools wird mittels MQTT (NanoMQ) erreicht, einem leichtgewichtigen und robusten Standard aus dem Internet of Things (IoT) Umfeld
• Auftretende Änderungskonflikte werden mittels CRDT (conflict-free replicated data type) automatisiert erkannt und dezentral aufgelöst, im PoC haben wir dazu eine ‘last-write-wins’ Konfliktlösungsstrategie getestet
• Automatisierte, bi-direktionale Synchronisation von Bauteilen, Materialien, Klassifikationen und Gebäudeeigenschaften über sechs Systeme hinweg: Archicad, Grasshopper, Blender, Webclient, Libal CDE, IFC Bus Client

Die nächsten Schritte

Unser PoC hat gezeigt: Dezentrale, vernetzte Kollaboration in der Branche ist möglich und die Grundlagentechnologien sind bereit. Es braucht aber natürlich noch weitere Schritte:

• Robustere & performantere Implementierung unseres Protokolls, insbesondere für umfangreiche Geometrie-Daten
• Feingranulare Änderungsverfolgung für präzisere Datenupdates
• Integration von Conflict-Resolution-Strategien (CRDTs) zur Konfliktlösung
• Abgleich mit IFC5- und OpenCDE-Entwicklung für nahtlose Zukunftskompatibilität

Fazit

IFC ist das HTML der Baubranche, davon sind wir überzeugt. In der Revolution des World Wide Webs haben technisch völlig unzureichende Datenformate wie HTML einen beispiellosen Siegeszug gefeiert, nicht wegen technologischer Überlegenheit, sondern weil sie den besten gemeinsamen Nenner darstellten. Schritt um Schritt sind über die Jahre die technischen Defizite aufgeholt und kompensiert worden. Dasselbe wird sich auch in der Baubranche abspielen: IFC ist technisch nicht perfekt, aber es kann Schritt um Schritt aufgerüstet werden. Was insbesondere fehlt, ist die Möglichkeit für einen dezentralen und bi-direktionalen Datenaustausch, und wir glauben, dass der IFC Data Bus genau hier einen bedeutenden Beitrag leisten kann.

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💬 Wenn du mehr erfahren, dich einbringen oder uns Verbesserungsvorschläge geben möchtest, melde dich gerne bei uns!

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Danke an unsere Kolleg:innen von Penzel Valier sowie unser unglaubliches Team von Hacker:innen aus Unternehmen wie Ergon Informatik AG, LIBAL, idpartners, COMPAS Association u.v.m.

Vielen Dank fürs Organisieren des AEC Hackathons: opensource.construction, ZHAW, Berner Fachhochschule BFH und Bauen digital Schweiz / buildingSMART Switzerland.

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