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Basis einer reibungslosen Zusammenarbeit ist ein zentrales BIM-Datenmodell, das allen Planungsbeteiligten als Grundlage dient. Foto: BentleyÜber das gewerke-/disziplinenübergreifende BIM-Modell lässt sich die gesamte Prozesskette abbilden – von der Erstellung über die Ausführung und Nutzung bis zum Rückbau von Bauwerken. Foto: buildipedia.comPlanungsleistungen aus einer Hand bekommen eine neue Bedeutung, wenn die komplette Architektur-, Statik- und Haustechnikplanung in einem zentralen Datenmodell abgebildet werden kann.  Foto: NemetschekProgramme für die Mengenermittlung, Kostenplanung und -steuerung nutzen BIM-Daten ebenso wie Software für die statische oder energetische Gebäudeoptimierung und vieles mehr.  Foto: Raycreatis

BIM verändert Planungsprozesse

12.08.2013

Building Information Modeling verspricht viele Vorteile. In der Praxis stößt die neue Planungsmethode aber auf Zurückhaltung. Was ändert sich für Bauplaner konkret? 

Was in einigen Ländern Europas, im Nahen Osten, in Asien oder in den USA längst Standard ist, ist hierzulande weitgehend noch Neuland. Building Information Modeling (BIM), was übersetzt etwa „Bauwerksdaten-Modellierung“ bedeutet, ist derzeit das wichtigste Bau-Trendthema, das die Bauplanung und alle daran angegliederten Prozesse in den nächsten Jahren nachhaltig verändern wird. BIM ist keine Software – auch wenn heute viele Softwareprodukte, insbesondere CAD-Systeme, unter diesem Begriff vermarktet werden. 

BIM stellt aber bestimmte Anforderungen an Softwareprodukte, damit sie BIM-fähig sind. Im Wesentlichen versteht man unter dem Begriff „BIM“ alle Prozesse und Technologien, die für die Erstellung, Koordination und Übergabe eines fachübergreifenden virtuellen Gebäudemodells erforderlich sind. Technisch gesehen steht der Begriff für eine durchgängige Integration planungs-, ausführungs- und nutzungsrelevanter Bauwerksdaten in einer zentralen Datenbank. Als Idee dahinter steckt die aus dem industriellen Bereich stammende Betrachtung des gesamten Lebenszyk­lus eines Produktes – von der Konzeption über die Konstruktion, Fertigung und Wartung bis zu dessen Entsorgung respektive Wieder­ver­wertung. 

Vom Little BIM zum Big BIM

Pläne werden heute größtenteils noch immer zeichnungsorientiert erstellt, Bauwerksdaten aufgrund von Schnittstellenproblemen von den Projektbeteiligten mehrfach eingegeben, Geometrie-, Objekt- und Berechnungsdaten getrennt gehalten, Änderungen nicht in allen Plänen und Gewerken konsequent nachvollzogen und anderes mehr. 

Die Realität ist ernüchternd: In der Regel erhält der Fachingenieur vom Architekten/Baumeister einen Satz von 2-D-Plänen im DXF-Format. Auf dieser Datenbasis wird die Gebäudestruktur im eigenen System komplett neu erstellt – zum einen, weil teilweise Fehler beim Import entstehen, zum anderen, weil eine Anpassung der importierten Informationen an die Daten- und Objektstruktur des eigenen Programms aufwändiger wäre als eine Neueingabe. Mit BIM kann man das alles vermeiden, die Datenhaltung redundanz- und damit fehlerfreier gestalten, die Produktivität steigern, Arbeitsabläufe effizienter machen und letztlich die Qualität der Planung und Ausführung verbessern. Gebäude­daten können parallel bearbeitet werden – sowohl von verschiedenen Standorten aus als auch von einer großen Anzahl von Bearbeitern. 

Bei konsequentem BIM-Einsatz wird von den Anbietern von BIM-Software im Vergleich zur konventionellen Arbeitsweise eine Zeit- und Kosteneinsparung zwischen zehn und 30 Prozent prognostiziert. Das lässt sich jedoch nur mithilfe von „Big BIM“ erreichen. Darunter versteht man die fachübergreifende Zusammen­arbeit aller an der Planung, Ausführung und Nutzung eines Bauwerks beteiligten Partner und deren Softwarewerkzeuge unterschiedlicher Hersteller auf Grundlage eines gemeinsamen BIM-Gebäudemodells. Das ist derzeit zwar noch Zukunftsvision, wird aber in Teilbreichen wie etwa im Rahmen der Entwurfs- und Ausführungsplanung zwischen Tragwerks- und TGA-Planern schon praktiziert.

Weit häufiger ist derzeit „Little BIM“ in den Büros am Werk: Darunter versteht man den BIM-Einsatz als „Insellösung“ innerhalb eines Büros oder einer Planungsdisziplin und einer Software­lösung eines Herstellers. Angesichts einer hierzulande vorherrschenden arbeits­teiligen Planung und einer heterogenen Bürostruktur, innerhalb derer mehrere Büros mit unterschiedlichen Softwarewerkzeugen an einem Projekt arbeiten, sind für eine fachübergreifende Zusammenarbeit leistungsfähige Schnittstellen erforderlich. Schließlich wird von der Konzeption und dem Entwurf über die Planung, den Bau, die Nutzung bis zum Rückbau von Bauwerken eine Fülle geometrischer und alphanumerischer Informationen unterschiedlicher Datenformate erzeugt. 

Damit sie sich effizient verwalten, dokumentieren, archivieren und zwischen den Projektbeteiligten verlustfrei austauschen lassen, wurde mit den objektorientierten Basisdatenmodellen IFC (Industry Foundation Classes) von BuildingSmart International eine gemeinsame Basis für den Austausch von BIM-Daten geschaffen. Der Kern von BIM ist ein zentrales, digitales Gebäudedatenmodell, das sowohl Geometriedaten als auch Objekteigenschaften wie Materialien, Mengen, Kosten, Termine etc. (sogenannte Attribute) enthält und im Projektverlauf immer weiter verfeinert wird. Alle Planer und ausführenden Betriebe – so das Ideal­bild – greifen darauf zu und vervollständigen es sukzessive. Auf diese Weise entsteht eine umfassende Informationsgrundlage für die Planung, Realisierung und vor allem für die zeitlich längste Phase – die Gebäudenutzung.

BIM ist multifunktional

BIM-kompatible Planungswerkzeuge werden mittlerweile von vielen Softwareherstellern für die Bau-, Tragwerks- oder TGA-Planung offeriert. Die dabei verwendeten Begriffe unterscheiden sich zwar von Hersteller zu Hersteller – gemeint aber letztlich das Gleiche. Ähnliche Begriffe und Argumente wurden übrigens bereits vor mehr als 20 Jahren propagiert. Damals war vom „zentralen 3-D-Gebäudemodell“ die Rede. Gescheitert ist dieser Ansatz unter anderem daran, dass 3-D eine Einbahnstraße war: Wurde der 2-D-Plan aus dem 3-D-Modell generiert, gab es kein Zurück. Das hatte zur Folge, dass kleinere, praktischerweise im 2-D-Plan ausgeführte Änderungen nicht konsequent in das 3-D-Modell eingepflegt wurden und es so zu Dateninkonsistenzen kam. 

Bei BIM ist das nicht so: Egal ob man innerhalb eines Programms im 2-D-Plan, im 3-D-Modell, in der Bauteilliste oder in der Visualisierung arbeitet: Die Informationen werden in jeder Darstellung mitgeführt und bleiben konsistent. Jede dieser Darstellungen ist nämlich nur eine „Sicht“ durch einen bestimmten Informationsfilter auf das 3-D-Datenmodell. Bauteile wissen, in welcher Beziehung sie zu anderen Objekten stehen, und verhalten sich bei Änderungen automatisch richtig. Neu und besser an BIM ist auch der umfassende Ansatz und die mittlerweile breite Durchdringung aller Leistungsphasen, Baubereiche und Planungsdisziplinen.

Wird das dreidimensionale BIM-Datenmodell etwa um die vierte Dimension „Zeit“ erweitert, kann der geplante Bauablauf visualisiert werden. Damit lassen sich gewerkeübergreifend geometrische Konflikte aufdecken oder Baustellen-, Montage- und Logistikabläufe optimieren. Die 5-D-Simulation berücksich­tigt neben dem 3-D-Gebäudemodell und der Zeit auch Mengen, Baukosten und Ressourcen wie etwa Baustoffe, Maschinen oder Personal. Damit können Bau-, Montage- und Installationsprozesse vorab simuliert, Kollisionen und Probleme frühzeitig erkannt, Abläufe und Termine präziser vorhergesagt werden und anderes mehr. 

Auch 6-D-BIM gibt es schon: Hier werden zusätzlich Lebenszyklusaspekte wie die spätere Gebäudebewirtschaftung, der Abriss und die Entsorgung/Materialwiederverwertung berücksichtigt. Nicht zuletzt aufgrund dieser breiten Aufstellung hat sich BIM im Hoch- und Tiefbau ebenso etabliert wie im Massiv-, Fertigteil-, Stahl- oder Holzbau. Programme für die Kostenplanung und -steuerung nutzen BIM-Daten ebenso wie Software für bauphysikalische Untersuchungen, die statische oder energetische Gebäudeoptimierung, die Haustechnik- oder die Bauablaufplanung und vieles mehr.

BIM verändert Planungsprozesse

BIM fordert Planern neue Arbeits- und Denkweisen ab, verändert aber auch Planungsprozesse und -strukturen: Während beispielsweise die Vor- und Entwurfsplanung, in der das BIM-Modell hauptsächlich generiert wird, folgerichtig ein stärkeres Gewicht bekommen, vermindert sich (zumindest theoretisch) der Aufwand für die Genehmigungs-, Ausführungs- und Fachplanung, da vieles mehr oder weniger automatisch abgeleitet werden kann. Schon in früher Projektphase muss in der Regel der Architekt/Tragwerksplaner viel Zeit in das 3-D-Modell investieren, ohne unmittelbar davon profitieren zu können. Aufbau und Pflege eines BIM-Datenmodells sind ferner erheblich aufwändiger als bei der zeichnungsorientierten Arbeitsweise. Zudem setzt das BIM-Modell mehr Informationen voraus (Bauteilaufbau, Materialien, Oberflächen etc.), die zum Planungszeitpunkt häufig noch überhaupt nicht feststehen. Diese fehlenden Informationen muss der Planer vom Bauherrn und den Projektbeteiligten einfordern, was nicht immer möglich ist. 

Gewerkeübergreifende Zusammenarbeit

Darüber hinaus setzt die Arbeit mit der BIM-Software eine enge gewerke- und disziplinenübergreifende Zusammenarbeit voraus, denn jede Aktion hat Auswirkungen auf die Arbeit der anderen. Deshalb müssen Absprachen und Vorgaben konsequent eingehalten und Arbeitsschritte abgestimmt werden. Das betrifft insbesondere die Struktur des Modells, die durchgängig und einheitlich sein muss. Eine Herausforderung bedeuten auch Datenumfang, Dateigröße und Aktualität der Daten. Besonders Großprojekte bleiben nur dann bearbeitbar, wenn die Daten gewerks-/fachbereichsweise unterteilt werden, datentechnisch aber vernetzt bleiben. Ein Umdenken erfordert auch die Projektkommunikation, die nicht nur im Rahmen festgelegter Besprechungstermine stattfinden kann, sondern einen kontinuierlichen Austausch aller Projektbeteiligten über die gesamte Planungsphase erfordert. 

Ohne eine koordinierende Schnittstelle, einen „Building Information Manager“, funktioniert gewerkeübergreifendes BIM nicht. Ein BIM-Manager kann Architekt oder Ingenieur sein, Generalübernehmer/-planer oder ein eigens dafür engagierter Dienstleister. Er sorgt dafür, dass das gemeinsame Datenmodell aktuell, konsistent und übersichtlich bleibt, alle Planungsbeteiligten vereinbarte Standards einhalten und das Modell für alle online zugänglich ist. BIM hat auch berufspolitische Dimensionen: Zum einen berücksichtigt die aktuelle Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) den erhöhten Planungsaufwand respektive die durch BIM veränderten Leistungsphasenanteile nicht.

Zum anderen bekommen Planungsleistungen aus einer Hand eine neue Bedeutung, da die komplette Architektur-, Statik- und Haustechnikplanung derzeit am besten in einem zentralen Datenmodell eines Softwareherstellers abgebildet werden kann. Wer alle planungs- und nutzungsrelevanten Informationen in einem Modell abbilden respektive die komplette Architektur-, Haustechnik- und gegebenenfalls auch Tragwerksplanung mit einem Programm ausführen kann, hat Vorteile gegenüber Mitbewerbern. Das könnte sich in Zukunft auch auf die Struktur von Planungsbüros auswirken: Größere Büros bekommen zusätzlichen Aufwind, kleinere müssen sich für neue Formen der Zusammenarbeit öffnen. 

Um BIM kommt man nicht herum 

BIM wird von der Softwarebrache als die zukunftsweisende Lösung angepriesen. BIM funktioniert derzeit jedoch nur innerhalb einer Produktreihe eines Softwareherstellers reibungslos. Sobald Daten zwischen CAD- und Berechnungsprogrammen unterschiedlicher Hersteller ausgetauscht werden müssen, hakt es. Auch deshalb, weil für die Planungsmethode des Building Information Modeling derzeit nur etwa ein Drittel aller branchenspezifischen CAD-Programme ausgelegt ist. 

Die Mehrzahl der Anbieter sieht die Entwicklung noch skeptisch. Um die Big-BIM-Idee – ein zentrales, digitales Bauwerksmodell für alle Gewerke – kommt man dennoch heute nicht mehr herum, will man alle Möglichkeiten computergestützter Planung ausschöpfen. Zugleich bietet BIM die Chance, aus der Sackgasse ineffizienter Datenaustauschmechanismen und Planungsabläufen auszubrechen. Wer von der neuen Arbeitsweise profitieren will, muss jedoch bereit sein, Zeit und Geld in die Einarbeitung, teilweise auch in neue Planungswerkzeuge zu investieren.


BIM-Glossar

BIM: Building Information Modeling. Lebenszyklusorientierte, rechnergestützte Planungsmethode für eine optimierte Planung und Ausführung sowie spätere Bewirtschaftung von Gebäuden. 
Little/Big BIM: Unter Little BIM versteht man den BIM-Einsatz als „Insel­lösung“ innerhalb eines Büros, einer Planungsdisziplin und einer Software­lösung. Big BIM umfasst dagegen die Zusammenarbeit aller an der Planung, Ausführung und Nutzung eines Bauwerks beteiligten Partner und deren Softwarewerkzeuge unterschiedlicher Hersteller über ein gemeinsames BIM-Datenmodell.

Open/Closed BIM: Parallel zum „Little/Big BIM“-Begriff auf die Software bezogene Bezeichnung für eine offene (Open BIM) oder geschlossene Softwarelandschaft (Closed BIM). Open BIM bezeichnet ferner auch eine Marketinginitiative von BuildingSmart und mehreren Softwareanbietern, die das offene Building­Smart-Datenmodell mit dem Ziel unterstützen, BIM in der gesamten Baubranche weltweit voranzutreiben.

4-D/5-D/6-D-BIM: Wird das drei­dimensionale BIM-Datenmodell um die vierte Dimension „Zeit“ erweitert (4-D-BIM), kann vorab der Bauablauf visualisiert werden. 5-D-BIM berücksichtigt zusätzlich auch Mengen, Baukosten und Ressourcen, womit Bau- und Montageprozesse simuliert werden können. 6-D-BIM berücksichtigt zusätzlich Lebenszyklusaspekte wie die Gebäudebewirtschaftung, den Abriss und die Entsorgung/Materialwiederverwertung.

IFC: Industry Foundation Classes. Offener, von BuildingSmart international definierter Datenstandard zur digitalen Beschreibung von BIM-Datenmodellen inklusive aller Gebäudestrukturen und Bauteileigenschaften, um Planungsdaten zwischen unterschiedlichen Bausoftwaresystemen verlustfrei austauschen zu können.


BIM-Handbuch

Tipps und Hinweise für die Praxis enthält das BIM-Handbuch von Building­Smart. Es gibt Empfehlungen für den Datenaustausch mit CAD-, TGA-, CAFM-, Berechnungs- und Simulations- oder Präsentationsprogrammen. Neben einem allgemeinen einführenden Teil enthält das Buch auch einen Anhang mit konkreten Bedienungsanweisungen für die Arbeit mit diversen CAD-Pro­grammen. 

Weitere Infos und Download: www.bim-guide.org

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