Building Information Modeling als Chance

Die Anwendung im Blick behalten

Autor: Marko Röschenkemper, BIM Manager bei der Brüninghoff GmbH & Co. KG, Heiden (Münsterland)

Building Information Modeling (BIM) ist eines der bestimmenden Themen der nächsten Jahre für alle am Bau Beteiligten. Der auf den ersten Blick erhöhte Planungsaufwand wird deutlich kompensiert durch die Möglichkeiten, welche die Anwendung der BIM-Methode offenbart. Durch die gemeinsame, gewerkeübergreifende Arbeit lassen sich Planungsfehler meist bereits vorab lokalisieren und müssen nicht mehr auf der Baustelle behoben werden. Und auch mit Blick auf die anschließende Objektbetreuung eröffnet BIM neue Perspektiven für Gebäudebetreiber. Trotz dieser Faktoren hinkt die Akzeptanz der digitalen Planungsmethode und ihre Anwendung in der Praxis in vielen Fällen den theoretischen Möglichkeiten noch deutlich hinterher. Dabei können selbst kleine Planungsbüros mit relativ geringem Umstellungsaufwand mit der Integration von BIM eine bessere Leistung erbringen.

Eine Vielzahl von Schnittstellen prägt die Planung und Ausführung von Bauvorhaben. Unterschiedliche Beteiligte tragen Informationen zu dem Gesamtprojekt bei. Wesentlich erleichtert wird dieser Prozess durch Building Information Modeling (BIM). Jedoch verkennen derzeit insbesondere kleine Büros die Chancen, die mit BIM verbunden sind, und scheuen oftmals Kosten und Aufwand. Die Hemmschwelle wird zusätzlich durch die Einführung von nicht immer selbsterklärenden Abkürzungen weiter erhöht. AIA, BAP, LOD oder BCF scheinen zu einer ganz eigenen Welt zu gehören, die nur mit intensiver Fortbildung zu betreten ist. Dabei ist BIM eigentlich gar nicht so neu: Der Begriff als solcher wurde bereits seit den 1970er Jahren in den ersten Forschungsarbeiten zum Einsatz virtueller Gebäudemodelle veröffentlicht. Auf dem deutschen Markt ist er seit 2003 – durch ein Whitepaper der Firma Autodesk – verbreitet. Doch wird die Planungsmethode bisher nur von circa 22 Prozent der deutschen Planungsbüros verwendet. Die Vorteile der hohen Informationsdichte eines BIM-Modells wird oft verkannt und die teils kostspielige Software nur als eine Art virtuelles 2D-Zeichenbrett genutzt. Die eingegebenen Informationen bleiben dadurch für die nachfolgenden Projektphasen und Prozesse ungenutzt.

Mittels BIM werden Daten zu einem Gebäude in ein 3D-Modell überführt, um eine optimierte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung zu erzielen. Foto: Brüninghoff

Dabei bietet BIM jedoch ein wesentlich größeres Potential. Es beschreibt die optimierte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden mit Hilfe von Software in einem 3D-Gebäudemodell. BIM selbst ist somit keine Software – aber eine Software kann BIM-fähig sein. Man unterscheidet dabei – in Abhängigkeit von der Anzahl der beteiligten Softwaresysteme – zwischen „Open“ und „Closed BIM“. Ist beispielsweise nur ein Softwaresystem mit wenigen Nutzern am Prozess beteiligt, spricht man von „Closed BIM“. Dahingegen sind im „Open BIM“-Verfahren viele verschiedene Autoren vorhanden, die mit unterschiedlicher Software Daten zum Gebäudemodell beitragen. Zentral ist jedoch, dass Daten mehrfach nutzbar sind. Im Idealfall bietet das Modell dabei eine gewerkeübergreifende Übersicht über alle Bauteile sowie Bauteiltypen, Räume, Materialien, Massen, Kosten, terminliche Abfolge und Arbeitsvorgänge. Außer räumliche Dimensionen werden somit auch Zeit und Kosten integriert. Diese Daten sind für alle Projektbeteiligten einsehbar – dies kann vom Entwurf bis zum Rückbau reichen. Dieses Vorgehen kann somit eine Betrachtung aller Lebenszyklusphasen eines Gebäudes integrieren.

Eine reine 3D-Visualisierung ist daher nicht mit der BIM-Methode gleichzusetzen. Erst durch die Verknüpfung der Gebäudeteile mit Attributen und Rahmendaten lässt sich das Potential ausschöpfen. BIM ist somit eigentlich gar nicht so neu – betrachtet man das „Closed BIM“-Verfahren werden viele Planer und ausführende Unternehmen dies bereits seit Jahren anwenden. Der intelligente Einsatz von Daten wird nun mittels Open BIM gebündelt und für mehrere auf einer Plattform zum Einsatz gebracht.

 

 

Ein BIM gestützter Planungsprozess erleichtert die Koordination der Fachplaner und Spezialisten, da gemeinsam an einer Datenbasis gearbeitet wird. Foto: Brüninghoff

Mehrfachnutzen einmal erstellter Daten

Die meisten Planungsbüros verfügen bereits über BIM-taugliche Software, schöpfen diese in ihren Möglichkeiten jedoch nicht aus. Oftmals mangelt es zunächst an der Höhenzuweisung – die Z-Achse findet keine Beachtung. Dies lässt sich jedoch relativ leicht umstellen. Die einmalige Attributspflege stellt den größten Umstellungsaufwand dar – zahlt sich jedoch aus: Eine bessere Leistung kann erbracht werden. Denn insbesondere durch die Mehrfachnutzung einmal erstellter Daten lassen sich unter anderem Zeitvorteile bei der Angebotserstellung und Planungssicherheit hinsichtlich der terminlichen Abfolge und der Kosten erzielen. Die hinterlegten Attribute der verwendeten Bauteile können für verschiedene Berechnungen weiterverwendet werden. Eine genaue Massenermittlung wird möglich, die zur Kostenkalkulation, Ausschreibung und Terminplanung herangezogen werden kann.

 

In der Zusammenarbeit mit anderen Fachplanern ermöglicht der gewerkeübergreifende Datenaustausch eine Kollisionskontrolle bereits während der Planung. BIM dient dem Schnittstellenmanagement aller Projektbeteiligten im 3D-Modell. Die hier integrierten Daten lassen sich zur Präsentation und im Dialog mit dem Auftraggeber nutzen – bereits ab der Entwurfsphase, über die gesamte Planungs- und Montagephase bis hin zur Dokumentation. Das gemeinsame Arbeiten an einem Modell gewährleistet eine konsequente gegenseitige Kontrolle, die sich durch ein deutlich minimiertes Problempotential auf der Baustelle auszahlt. Ungenauigkeiten in der Kommunikation werden anhand des konkreten Modells frühzeitig aufgedeckt. Die Ablaufgeschwindigkeit kann deutlich effizienter sein. Zudem fällt es leichter, einen gesteckten Zeit- und Ablaufplan einzuhalten, da alle Beteiligten über das Modell informiert sind. Gebäudedetails werden bereits in einem frühen Stadium der Planung geklärt, sodass sich der Aufwand der baubegleitenden Planung verringert. Ein weiterer Pluspunkt dieser Methode besteht darin, dass bereits vor dem Bau eine digitale Simulation möglich ist. Fehlplanungen werden somit minimiert und potenzielle Mehrkosten sowie mögliche Alternativlösungen frühzeitig identifiziert. Klare Kostenstrukturen schaffen Transparenz und Vertrauen.

Die integrative Arbeitsweise verbessert den Kommunikationsaustausch zwischen allen Projektpartnern und schafft eine ganzheitliche und ständig aktuelle Arbeitsgrundlage. Foto: Brüninghoff
Akzeptanz durch interaktives Vorgehen

Als Generalunternehmer hat Brüninghoff das Potential von BIM früh erkannt und integriert alle Daten im virtuellen Modell und setzt dies konsequent in die Praxis – bis hin zur Übergabe an den Bauherren zur Objektbetreuung – um. Heute kommt dem Unternehmen die Erfahrung aus rund 400 Projekten, die mit der BIM-Methode umgesetzt wurden, zugute. Die interne Akzeptanz der digitalen Planungsmethode ist dabei groß, da die Mitarbeiter bei der Einführung vor über sechs Jahren mitgenommen wurden. Das Vorgehen dabei war interaktiv: Ideen und Wünsche der Mitarbeiter wurden einbezogen, bestehende Abläufe aufgenommen und vorhandene Software genutzt. Zugewiesene, klare Teilbereiche sorgten bei allen Projektbeteiligten für überschaubare Aufgabenpakete, die gemäß der vorab festgelegten Anforderung bewältigt wurden. Zudem erfolgte eine Definition von unternehmensübergreifenden, einheitlichen Attributen, Strukturen und Konventionen. Heute werden die Daten aus zehn eigenen Autoren-Systemen sowie den Quellen externer Planungspartner in einem Open BIM-System genutzt. Die jeweiligen Projekte werden über alle Lebenszyklusphasen im System gepflegt.

Detaillierungsgrad festlegen

Grundsätzlich ist zu klären, was mit BIM abgebildet werden soll – der Detaillierungsgrad sollte sich nach der Verwendung richten. Insbesondere, wenn das Arbeiten im digitalen Gebäudemodell von Bauherrnseite gewünscht ist, sollten die Anforderungen geklärt werden: Welches Ziel verfolgt der Bauherr? Welche Informationen wünscht er sich während des Bauprozesses? Ist hier die Kostensicherung eine Priorität oder wünscht er genaue Kenntnisse über den jeweiligen Bauteilstatus? Wozu sollen die Daten in der späteren Nutzungsphase des Gebäudes dienen?

Für die Objektbetreuung bietet das Modell zum Beispiel Informationen zu den Räumen einzelner Wohnungen. Foto: Brüninghoff

Der Detaillierungsgrad des Modells steigt dabei von der Akquise, über die Planung bis zum Abschluss der Bauabnahme an. Wird es im Anschluss an den Betreiber übergeben, sollte es die notwendige Informationstiefe bieten. Diese wird im Vorfeld mit dem Auftraggeber definiert. Dass dies ein wichtiger Schritt des Prozesses ist, zeigen auch die bereits oben aufgeführten Abkürzungen wie AIA (Informationsbedürfnisse des Auftraggebers), die als Grundlage für den BAP (BIM Projektabwicklungsplan) dienen. Letzterer umfasst organisatorische Strukturen und Verantwortlichkeiten. Modelle und ihre projektspezifische Ausprägung werden vereinheitlicht. Hierbei wird die Informationstiefe der jeweiligen Bauteilgruppen festgelegt, um die späteren Auswertungsfälle entsprechend steuern zu können. In allen Leistungsphasen haben die Projektbeteiligten Zugang zum BIM-Modell. Dadurch wird eine Informationstiefe ermöglicht, die bislang nur den jeweiligen CAD-Nutzern vorbehalten war.

 

Den Fachplanern wird neben dem Koordinationsmodell ein Zugang zum jeweiligen Fachmodell ermöglicht. Über spezifische Formulare werden von den unterschiedlichsten Projektbeteiligten Informationen ins Modell eingepflegt und abgerufen. Auf diesem Weg kann das Projekt in den verschiedenen Anwendungsfällen ausgewertet werden.

Building Information Modeling: Planungsfehler und Kollisionen zwischen einzelnen Gewerken können mittels BIM frühzeitig erkannt und schnell behoben werden. Foto: Brüninghoff

Das BIM-Modell umfasst alle Angaben, die zur Erstellung des Bauwerkes erforderlich sind. Es sind zudem Verknüpfungen mit der virtuellen Bauakte und beispielsweise Abnahmeprotokolle vorhanden. Terminplanänderungen aus der virtuellen Bauakte werden ins BIM-Modell gemeldet, die dadurch geänderten Montage-Listen werden vom BIM-Modell automatisch in die virtuelle Bauakte übertragen. Für Brüninghoff folgt hieraus auch die Planung der Produktion von vorgefertigten Bauelementen aus Holz, Beton, Stahl und Aluminium. Denn das bauausführende Unternehmen setzt diese in den eigenen Werken um – dadurch bietet sich auch intern für die Disposition ein wesentlicher Vorteil: Die terminliche Planung, die Arbeitsvorbereitung, Produktion und Logistik werden erleichtert. Aus dem Modell lassen sich Bestelllisten für die Arbeitsvorbereitung exportieren. Einzelne Bauteile und ihr Status können im Modell ermittelt werden. Auch die Vorbereitung der Vergabe wird durch BIM wesentlich erleichtert, da sich benötigte Mengen schneller ermitteln lassen. Durch die Mehrfachnutzung einmal erstellter Daten werden unter anderem Zeitvorteile bei der Angebotserstellung und eine Planungssicherheit hinsichtlich der terminlichen Abfolge und der Kosten erzielt.

Auf der Baustelle

Im Modell finden sich auch Montageanleitungen sowie Verknüpfungen in die Detailplanung wieder. So wird ein Informationsfluss von der Planung auf die Baustelle sichergestellt. Brüninghoff verknüpft das Modell mit Vorgängen des Terminplans und ermöglicht so auch eine Visualisierung des Baufortschritts über einen Zeitverlauf. Die Bauüberwachung und Dokumentation erfolgt ebenfalls mittels BIM. In der Praxis heißt dies, dass beispielsweise der Bauleiter bereits auf der Baustelle fertiggestellte Bauabschnitte im Modell kennzeichnet. Bei komplexen Projekten haben auch die Poliere von Brüninghoff die Möglichkeit, Informationen in das System einzutragen. Bis zur Fertigstellung lassen sich somit alle Leistungen und ihre Erfüllung übersichtlich und zentral auf einer Plattform kontrollieren.

Übergabe an den Bauherrn

Auch nach Abschluss des Bauprojektes und der Übergabe an den Bauherrn können die BIM-Daten weiter genutzt und beispielsweise in das Computer Aided Facility Management (CAFM) importiert werden. Für die Objektbetreuung bietet das Modell - je nach definiertem Anforderungsprofil - Informationen für die Flächen- und Belegungsplanung, Raum- und Flächenlisten, Türlisten, Anlagen- und Bauteillisten.
Zudem stellt es die Datenbasis für ein Instandhaltungs-, Störungs- und Reinigungsmanagement dar. Handelt es sich um ein größeres Wohnobjekt können beispielsweise die geforderten Rauchmelder bereits im BIM-Modell hinterlegt werden, sodass die spätere Wartung frühzeitiger geplant und strukturierter durchgeführt werden kann. Soll Kameratechnik eingesetzt werden, kann im BIM-Modell das Sichtfeld simuliert werden – und so die Ausrichtung in der Praxis geprüft werden.

 

Die im Modell erfassten Daten können während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes für die Instandhaltung und Verwaltung eingesetzt werden. Es wird somit sichergestellt, dass bei der Übergabe des Projektes an den Gebäudeeigentümer keine Informationen verloren gehen. Dadurch kostet die Verwaltung des Gebäudes im weiteren Zeitverlauf weniger Zeit, Mühe und Geld.

Studentenwohnung der berlinovo in Berlin: Die gewerkeübergreifende BIM-Darstellung enthält unter anderem Informationen zur technischen Gebäudeausrüstung. Foto: Brüninghoff
Im Auftrag von berlinovo errichtet Brüninghoff ein sechsgeschossiges Apartmenthaus für Studierende in Berlin – zum Einsatz kam dabei die Planungsmethode Building Information Modeling. Foto: Brüninghoff
Fazit

Mittels BIM lassen sich Potentiale ausschöpfen, die zu einer umfassenden Betrachtung des Entstehungsprozesses eines Gebäudes bis zu seiner Nutzung und dem Betrieb führen. Der Weg dahin kann für viele Planungsbüros ein gewinnbringender Schritt sein, der zu einem erweiterten Leistungsprofil und einer höheren Qualität der erbrachten Arbeit führt. Effizienzsteigerungen lassen sich dabei häufig mit geringem Umstellungsaufwand erzielen.

Einfallsreiche Fassade
Digitalisierung: Herausforderungen und Chancen für die Baubranche