ZESS - Forschungszentrum

Auf dem ehemaligen Opelgelände entsteht nach städtebaulichem Wettbewerb das neue Stadtquartier MARK 51°7. Dort plant die Ruhr Universität Bochum unter anderem die Errichtung eines neuen Forschungsbaus. agn wurde hierzu mit der Generalplanung für das Zentrum für das Engineering Smarter Produkt-Systeme (ZESS) beauftragt. Als Forschungszentrum bündelt es die Kompetenzen aus Ingenieurs-, Wissenschafts- und Rechtswissenschaften. Mit dem Ziel der Grundlagenforschung sollen die eingerichteten Labore eine neue Form der interdisziplinären Kooperation ermöglichen, in welcher Mensch, Technik und Organisation bestmöglich zusammenspielen. Da sich die Forschungsanforderungen stetig verändern, formulierte die Aufgabenstellung den Wunsch nach Räumlichkeiten, die eine flexible Nutzung und Ausstattung ermöglichen, indem sie Stützenfreiheit und die Möglichkeit einer variablen Verkabelung von Räumen und Maschinen untereinander gewähren.

Lage
Die exponierte Lage des Grundstücks unterstützt das Selbstverständnis des Forschungszentrums als Bindeglied und Aushängeschild des Campus. Zwischen der Wittener Straße und dem Quartiersplatz Nord gelegen, öffnet sich das repräsentative Gebäude auf der Ebene 0 (Erdgeschoss) zu beiden Seiten und bildet im Inneren eine Verbindungsachse aus. Durch die Ausbildung eines zweigeschossigen Eingangsbereichs und die Öffnung der Fassade ist hier insbesondere der Quartiersplatz adressiert. Innen- und Außenraum gehen fließend ineinander über.

Fassade
Die Fassade des ZESS muss eine Besonderheit erfüllen, sie umhüllt unterschiedlichste Raumfunktionen mit spezifischen Anforderungen und einer daraus resultierenden heterogenen Struktur. Das Bedürfnis nach natürlicher Belichtung und Belüftung variiert bis hin zu einer absoluten Abschirmung vom Außenraum. Die Forschung an spezialisierten Metallbearbeitungsprozessen assoziierend erhält das ZESS eine Fassade aus vertikal profiliertem Aluminiumblech.
 
Die Räume und ihre innewohnenden Arbeitsprozesse stehen in Abhängigkeit zueinander und beeinflussen sich gegenseitig. Die Fassade soll diese Verbindung nach außen ablesbar machen. So entsteht durch das Übereinanderlegen und Interagieren von geschlossenen und offenen Bändern das Motiv einer Bänderfassade. Es bilden sich fensterhohe, transparente Aufweitungen, aber auch schlitzförmige Verschlüsse der Fassade. Die Dosierung der eingehenden Belichtung und mögliche Blickbeziehungen zwischen Innen und Außen werden durch die horizontale Gliederung gesteuert.
Das Gegengewicht zu der changierenden Außenhaut des Gebäudekopfes bildet der massive Sockel, der den Passanten durch sogenannte „Schaufenster“ dosiert Einblicke in den Forschungsbau gewährt.

Räumliche Organisation
An der innenräumlichen Verbindungsachse liegt das Herzstück des fünfgeschossigen Forschungsbaus: der Raum Smart PSS - Presentation & Interaction. Als Dreh- und Angelpunkt zwischen Nutzer und Forschung stellt der über drei Ebenen gehende Raum vielfältige visuelle Bezüge her und ermöglicht die Präsentation der Forschungs-ergebnisse in einem adäquaten Rahmen. Ergänzt wird seine repräsentative Funktion durch das Foyer und einen Konferenzbereich in der Gebäudespitze. Diese Funktionen dienen der praktischen wie auch theoretischen Vermittlung und sind für den Besucher intuitiv und direkt zugänglich. Gut erreich- und anlieferbar ist auch die anliegende Fertigungshalle Smart Production Systems („Smart Assembly System, Product Digitalization“) samt Lager.
Die zentralen Raumstrukturen werden umringt von Büroflächen, unterschiedlichen Laborräumen der Forschungsbereiche (Additive Manufacturing, Mobile Robotics, Virtual Engineering und Embedded Systems Prototyping) und dienenden Funktionen, die sich mit ihren ganz unterschiedlichen Raumhöhen auf insgesamt fünf Ebenen verteilen. Für die fußläufige Erschließung stehen zwei Treppenhäuser zur Verfügung, die direkt an die Erschließungszone auf der Ebene 0 angegliedert sind.

Aufgrund der erforderlichen Abmessungen der Labore liegen die räumlich flexibleren Büros in dem schmalen nördlichen Bereich des Grundstücks und sind nach Osten sowie zum ruhigeren Quartiersplatz auf der Westseite orientiert. Die zentrale Position übernimmt ab der dritten Ebene der Licht-Innenhof. Als Multifunktionsbereich, ist der Lichthof ein geschützter Außenraum, der sowohl den informellen Austausch als auch die Kontemplation ermöglicht. Durch seine zentrale Lage und die großflächige Verglasung sorgt er für Transparenz und eine zusätzliche natürliche Belichtung der umliegenden Flure sowie Labor- und Forschungsflächen.

Das tortenförmige Grundstück mit stumpfer Spitze wird dreiseitig von einer Baulinie umschlossen. Die dreieckige Grundform stellte sich daher eingangs als besondere Herausforderung für die strukturelle Organisation eines derartigen Forschungsgebäudes dar.
 
Unterstützt durch das dreidimensionale Entwurfsmodell konnte die Gebäudeorganisation durch die Ausbildung zentraler Kommunikationsbereiche wie Smart PSS - Presentation & Interaction und den Lichthof optimiert werden. Mit vielfältigen Sichtbeziehungen und der angegliederten vertikalen Erschließung ermöglichen diese zentralen Räume den Mitarbeitern einen guten Überblick. Die gut durchdachte Konstellation von inhaltlich verknüpften Forschungsbereichen und Büros auf gleicher Ebene resultierte für die Mitarbeiter in kurzen Wegen zwischen den Arbeitsbereichen im Gebäude.

Auf die beengte Grundstückssituation reagiert der Gebäudeentwurf der agn mit einer sinnvollen Stapelung der Räume inklusive der komplexen technischen Ausrüstung. Die Entwurfsaufgabe war es hier, die unterschiedlichen Anforderungen an Raumhöhen und die nutzbringende Positionierung der hochkomplexen technischen Ausrüstung sinnvoll aufeinander abzustimmen. Durch die Anwendung der generalplanerischen und modellbasierten Arbeitsweise sowie weitreichende Kollisionsprüfungen konnte eine zukunftsweisende Lösung gefunden werden, die in jeder Hinsicht durch architektonische Klarheit und technische Effizienz überzeugt.
 
Bei der Fassadenplanung wurden aufgrund der heterogenen Grundstruktur mit den raumspezifischen Anforderungen ebenfalls die Möglichkeiten des modellbasierten Arbeitens genutzt. Um eine unmittelbare visuelle Kontrolle zu erlangen, wurde die Planung und Positionierung der Fassadenelemente mit Hilfe der 3D-Methode entwickelt.
 
Als Besonderheit im Bezug auf die BIM-Methode ist auch die spätere Nutzung der BIM-Fachmodelle durch das Gebäudemanagement und auch durch den Nutzer interessant, der es als Datengrundlage für die Orientierung und Navigation der Drohnen und Roboter im Objekt in seine Forschungsprojekte einbeziehen wird. Die Forschungsroboter sollen selbstständig mit dem Gebäude kommunizieren und in Teilbereichen Zugriff auf die Raumautomation erhalten (z.B. selbständige Aufzugnutzung, Bedienung von Türen, etc.), um daran die Interaktion zwischen Gebäude und Roboter zu erforschen. Das Gebäude selbst wird so zum Forschungsobjekt.

Dieses Projekt ist ein Generalplanungsprojekt. Die Modelle werden von den Modellautoren erstellt und von den Koordinatoren der einzelnen Fachdisziplinen hinsichtlich der disziplinären Anforderungen an die Modellqualität geprüft. Gemeinsam mit dem Gesamtkoordinator werden die Fachmodelle regelbasierten Prüfungen unterzogen – wahlweise werden unterschiedliche Fachmodelle gegeneinander auf Kollisionen geprüft. Die Ergebnisse dieser Prüfungen werden protokolliert. Falls entsprechende Überarbeitungen notwendig sind, werden diese via BCF an die Modellautoren weitergegeben. Darüber hinaus führt ein strategischer Ansprechpartner für das Thema BIM weitere Abstimmungsgespräche mit den anderen Projektbeteiligungen. Dies gilt insbesondere für die vereinbarten Rahmendokumente wie zum Beispiel den BIM-Projektabwicklungsplan.

Die BIM-basierte interne und externe Zusammenarbeit per BCF wird mit Hilfe der Softwareprodukte aus dem Hause Kubus (BIMcollab) organisiert. Neben dem BCF-Manager kommt der Viewer BIMcollab ZOOM zum Einsatz. Dieser einfach zu bedienende IFC-Viewer erlaubt es auch den nichtmodellierenden Projektbeteiligten den Zugriff auf das Modell, sowie Anmerkungen in Form von Issues darin zu machen. Dies geschieht in regelmäßigen Koordinationssitzungen der beteiligten Fachplaner. Insbesondere im Bereich der Schlitz- und Durchbruchsplanung bringt diese Arbeitsweise erhebliche Verbesserungen im Abstimmungsprozess und der daraus resultierenden Modellqualität.

Das konsequente Abbilden von Anmerkungen, Problemen und Fehlern im Modell über Issues hat sich in diesem Projekt als alternativlos erwiesen. Die „Revisionswolke 2.0“, wie wir intern das BCF bezeichnen, erlaubt es allen Planungsbeteiligten ein Höchstmaß an Transparenz und Stringenz im Planungsprozess zu gewährleisten. Es gibt nur wenige Kommunikationsbrüche im täglichen miteinander, was die BIM-Methodik essentiell unterstützt!

Der Bauherr erhält ebenfalls im zweiwöchentlichen Turnus IFC-Modelle der Fachdisziplinen, um auf dieser Grundlage die gemeinsamen modellbasierten Projektbesprechungen vorzubereiten. Zweiwöchentlich werden im Rahmen dieser Besprechungen Fragestellungen und Aufgaben gesammelt und direkt als Issue via BCF an die Modellbearbeiter kommuniziert.

Die zentralen Fachdisziplinen Architektur, Tragwerksplanung, Heizung-Lüftung-Klima-Sanitär und Elektrotechnik arbeiten in diesem Projekt mit jeweils eigenen Fachmodellen, die untereinander referenziert sind. Das Projekt wird mit Autodesk Revit 2017 bearbeitet. Lediglich der Tragwerksplaner arbeitet mit Nemetschek Allplan ebenfalls in der Version 2017. Die Modellierung startete zum Ende der Leistungsphase 2 mit dem Fachmodell der Architektur. Auf dieser Grundlage sind alle weiteren Fachdisziplinen in die modellbasierte Arbeit eingestiegen. Aktuell befindet sich das Projekt in der Leistungsphase 6. Über die Entwurfsplanung bis zum Abschluss der Ausführungsplanung wurde das Modell nach den geometrischen und alphanumerischen Vorgaben des Bauherren (dokumentiert im BAP) weiterentwickelt, sodass die notwendigen 2D-Planungsunterlagen und Bauteillisten durchgehend modellbasiert erstellt werden konnten. Interne und externe Abstimmungen erfolgen in der Regel unter Einbeziehung eines zusammengeführten Koordinationsmodells (vgl. Koordination).

Der Detailierungsgrad der Modelle orientiert sich an den Vorgaben der entsprechenden Leistungsphasen bis zu einem Detaillierungsgrad von 1:50. Parallel wurden Details mit höheren Detaillierungsanforderungen in 2D erstellt. Teile der Mengen- und Kostenermittlung erfolgten ebenfalls modellbasiert. Dabei kam iTWO von RIB zum Einsatz, um im Wesentlichen die Gewerke Rohbau und Teile der technischen Gewerke auszuwerten. Flankiert wurden die zugrunde liegenden Anwendungsfälle von entsprechenden Kollaborations- und Qualitätssicherungsprozessen.

In Summe konnten sowohl die Datenqualität als auch die Datenaktualität deutlich verbessert werden, was nicht zuletzt auch in dem agn eigenem Knowhow im Bereich der Software-Entwicklung begründet liegt, welches Türen öffnen kann, an denen die Software eigentlich keine vorgesehen hat.

Die Erstellung von modellbasierten Vergabefilmen hat zudem zu einer größeren Reichweite der GU-Auslobung geführt (vgl. Weiterverwendung des Modells):
https://www.youtube.com/playlist?list=PLYQ7rIaMoJ6cogiicKxDy5TM9zmtS1kG_