Cutting Embodied Carbon with Technology

Nieder mit den Datensilos, hin zum digitalen Gebäude-Ökosystem mit offenen Standards: Dieser Paradigmenwechsel beschäftigt die Bauindustrie seit Jahren. Ebendiese Vision verfolgte Professor Georg Nemetschek bereits bei der Gründung seines Ingenieursbüros im Jahre 1963 – und verwirklicht die Nemetschek Group mit ihren starken Marken heute und in Zukunft.

1984 – drei Jahre nach der Einführung des ersten IBM Personal Computers – führte die damalige Nemetschek Programmsystem GmbH die objektbasierten Systeme ALLPLAN sowie ALLPLOT ein. Diese Systeme, wie auch später ARCHICAD, gingen einen großen Schritt weiter als andere verfügbare 3D-CAD-Systeme dieser Zeit. Sie versetzten Architekt*innen und Ingenieur*innen erstmals in die Lage, Skizzen am Computer zu generieren, zu bearbeiten und digital mit anderen Stakeholdern zu teilen.

Auch wenn die ersten Digitalisierungstools einige Prozesse im Bauwesen vereinfachten, generierten Datensilos aufgrund mangelnder Interoperabilität der Softwaresysteme so manches an „Handarbeit“ beim Transferieren der Daten. Dieses Schnittstellenproblem band nicht nur personelle Kapazitäten, sondern öffnete auch Flüchtigkeitsfehlern Tür und Tor und verzögerte Prozesse. Infolgedessen sprengten Bauprojekte häufig den Budget- und Zeitrahmen.

Gefragt war eine gemeinsame „Sprache“ im Bauwesen. Als Garant eines lückenlosen Informationstransfers erleichtern einheitliche Datenformate die Kollaboration entlang aller Projektetappen, verhindern Datenverluste sowie Fehler und stellen die langfristige Nachvollziehbarkeit von Bauprojekten sicher.

Der holistische Daten-Ansatz manifestierte sich 1999 in der Plattform O. P. E. N., ersonnen von Professor Georg Nemetschek: Das seit 1993 erdachte datenbankgestützte System schlüsselte Bauwerke in semantische Bauproduktmodelle für den Zugriff durch verschiedene Softwaresysteme auf. O. P. E. N. lagen dieselben Strukturen zugrunde wie den späteren International Foundation Classes (IFC) der gemeinnützigen Organisation BuildingSMART: offene, neutrale, international anerkannte XML-Datenformate für Bauprojekte. Das Entstehen der International Foundation Classes (IFC) gilt auch als Geburtsstunde von BIM (Building Information Modeling).

2012 folgte ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zur Harmonisierung der Datenwelten im Bauprojektlebenszyklus. Gemeinsam mit buildingSMART International und führenden Softwareanbietern rief Nemetschek die OPEN-BIM-Initiative ins Leben mit der Mission, alle relevanten Daten zu einem Bauwerk mittels herstellerunabhängiger Standardformate in die 3D-CAD-Modelle von Bauwerken zu integrieren. Neben der architektonischen Struktur lässt sich das Gebäudemodell so mit vielen wertvollen Informationen und Kalkulationen anreichern, beispielsweise für die kaufmännische Planung oder das Facility Management. Dank dieser ganzheitlichen Betrachtung eines Gebäudes oder einer Infrastruktur als dynamisches Ökosystem lassen sich neue ökonomische und ökologische Potenziale entlang des gesamten Lebenszyklus intelligent ausschöpfen.

Gebäude und Infrastrukturen sind deutlich dynamischer, als man es auf den ersten Blick vermuten würde. Sie entwickeln sich stetig weiter, nicht nur auf der Datenebene, sondern auch auf der handfesten physischen Ebene. Umbauten während der Nutzungsphase lassen die Schere zwischen dem digitalen Modell und der gebauten Realität des Gebäudes immer weiter auseinanderklaffen. So wird es zunehmend schwieriger, auf Basis des ursprünglichen digitalen Modells zukunftsgerichtete Entscheidungen zu treffen.

Um die Schere zu schließen, muss der Ist-Zustand des Gebäudes mittels Reality-Capture-Technologien erfasst, semantisch verknüpft und mit dem 3D-CAD-Bauplan abgeglichen werden. Aus diesen Informationen sowie Echtzeit-Sensordaten, beispielsweise aus dem Gebäudeautomationssystem, lassen sich seit Oktober 2023 mit der cloudbasierten, offenen Plattform der Nemetschek Group dTwin Digitale Zwillinge von Gebäuden errichten. Digitale Zwillinge liefern eine objektive und interaktive Basis für Entscheidungen entlang des gesamten Gebäudelebenszyklus. Ein weiterer wichtiger Meilenstein im Ansatz „Denken im Ganzen“.

Heute, nach mehr als 60 Jahren Pionierarbeit und Vorreiterrolle, vernetzt die Nemetschek Group mit ihrem umfangreichen Portfolio alle Bauphasen, Gewerke und Stakeholder auf der ganzen Welt. Mit den innovativen Digitalisierungslösungen arbeiten über sieben Millionen Menschen weltweit erfolgreich und effizient an Bauwerken und Infrastrukturobjekten der Gegenwart und der Zukunft. Sei es in der Planung, in der Bauphase oder im Gebäudebetrieb – mit offenen Schnittstellen, technischer Expertise und Know-how treibt Nemetschek als Schrittmacher die interdisziplinäre Kollaboration im gesamten Baulebenszyklus voran. Wenn innovative Software und offene Standards Reibungsverluste zwischen den einzelnen Phasen des Gebäudelebenszyklus eliminieren, wird der komplette Bauprozess termintreuer, effizienter, wirtschaftlicher und nachhaltiger. Vom Denken im Ganzen zum Bauen im Ganzen.

Many offices could do more to address carbon assessment, but their busy workload prevents them from dedicating the necessary knowledge, time, and effort. The manual assessment process is separate from their main design focus, which is the main reason that these assessments do not happen. Technology can reduce the time needed, lower the knowledge barrier, and provide designers with early insight and opportunities to act through automated tools that complement their workflow.

Vectorworks, as a BIM software provider and part of the Planning & Design Division of the Nemetschek Group, saw the perfect opportunity to address this need and develop a tool for our customers, leveraging our advantage as a familiar software solution that can integrate into existing design workflows. They created the Vectorworks Embodied Carbon Calculator (VECC) tool for BIM software users to assess their projects' carbon impact. It has undergone several iterations since its release one year ago and is primarily used by architects, with growing interest from landscape architects and entertainment industry professionals.

Architectural offices using the VECC for carbon assessments have found the process significantly automated since its release, enabling them to offer a service they previously could not have spent significant time on or simply lacked the resources to undertake. Feedback from qualified users interested in sustainable design workflows has been positive, enabling the assessments to be undertaken efficiently and thus raising their profile within the architectural community and among their clients. While more awareness, training, knowledge building, and incentives are still needed, change is happening.

Technology must adapt to the approach designers work, striking a delicate balance to create a successful tool that blends seamlessly into existing workflows without representing a radical change. Understanding the future of the construction industry is necessary to provide tools that shape the industry's emission reduction drive, with carbon assessments playing an important role. While there is still much to do, technology such as the VECC tool, is the first step on this incredibly important journey.