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10.03.2020 | Tobias Döring

A bigBIM Story

BIM in der Praxis

Ein Auftraggeber verlangt BIM und plötzlich ändert sich alles. BIM auf die harte Tour – ein Erfahrungsbericht.

Alle Planungsleistungen haben in der Planungsmethode BIM zu erfolgen

Der Vertrag mit dem Bauherrn war 600 Seiten dick. Er regelte jede noch so unbedeutende Verfahrensfrage und definierte unzählige Teilprozesse zu einem anstehenden 400-Millionen-Projekt. Darin fand sich auch ein Dreizeiler, der die Planungskultur bei hammeskrause architekten verändern sollte: „Alle Planungsleistungen haben in der Planungsmethode BIM zu erfolgen.“

Niemand – weder der Bauherr noch wir – wusste zu diesem Zeitpunkt, was diese Anforderung bedeuten würde. Alle sprangen wir in sehr kaltes Wasser, das viel zu trüb war, um zu sehen, wie tief es sein würde. Was folgte, war ein Big-Open-BIM-Projekt mit acht verschiedenen, modellierenden Parteien und dem Einsatz von über 20 verschiedenen Softwarelösungen zum Modellieren, Analysieren, Fehler detektieren und nachverfolgen, inklusive modellgestützter Ausschreibung, Bauüberwachung und Übergabe an das FM … bis zu einem LOD 500 … von einem zehngeschossigen Hightech-Laborbau … Man hätte ja auch erst mal mit einem Carport anfangen können …

Ausprobieren, Hinfallen, Aufstehen

Obwohl wir nichts dem Zufall überließen und uns in Stanford am CIFI und an der FHNW berufsbegleitend zu BIM-Experten ausbilden ließen, war vieles, was wir tun wollten, absolutes Neuland. Selbst die Softwarehäuser, die uns unglaublich intensiv betreuten, waren oft mit ihrem Latein am Ende. Zum Austausch der Modelle zwischen den Planungspartnern verwendeten wir (wie heute in Open-BIM-Projekten normal) das offene, international standardisierte Datenformat IFC (industry foundation classes), sofern von den Fachplanersoftwarelösungen unterstützt, sowie 3D DWGs, STLs, DAE, OBJ – es gab kaum etwas, das wir nicht ausprobierten.

Erschwerend kam hinzu, dass die mit Try and Error etablierten Workflows zwar funktionierten, jedoch täglich damit zu rechnen war, dass durch irgend ein Update der zahllos eingesetzten Software die fein justierten Prozesse wieder komplett neu zu definieren waren. Allein der Import der Fachplanermodelle fraß bis zu 18 Stunden in der Woche. Die wöchentlich zu absolvierende Exportprozedur unseres Modells glich einem vierstündigen Point&Click-Adventure in Zeitlupe, das jedes Abweichen vom Protokoll mit einer Zurück-auf-Los-Karte bestrafte.

Zeitweise lagen die Nerven ziemlich blank. Zahlreiche Abstürze der verschiedenen Softwarelösungen erforderten unvermeidliche Doppelarbeit – ich glaube, die Decke im 1. Obergeschoss habe ich insgesamt fünf Mal modelliert. Aber bei jedem Versuch wusste ich ein bisschen genauer, wie ich es am effizientesten tun kann.

Von 3D-Mäusen und Menschen

Okay, die Prozesse waren langwierig, das Modellieren beschwerlich, aber die angeschaffte Technik war exquisit. Hammes und Krause investierten kräftig in die digitale Infrastruktur unseres Büros. 3D-Mäuse sind heute standardmäßig an allen BIM-Arbeitsplätzen vorhanden, aber in den ersten Jahren fühlten wir uns, die wir sie als Erste testeten, als die hardwaretechnische Avantgarde. Das erste SmartBoard (84-Zoll Touchscreens) war schnell auch bei den konventionell planenden Projektteams beliebt, und unsere VR-Brille, die heute ganz selbstverständlich zum Entwurfsprozess gehört, löste bei den ersten Demonstrationen die hellste aller Begeisterungen aus.

Für den ersten Kontakt zur neuen, virtuellen Realität mussten wir noch ins Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart gehen. Wochen vorher hatten wir die 3D-Daten übergeben und knieten dann zum ersten Mal im CAVE – und zeitgleich in dem Atrium, das wir gerade entwarfen. Ich glaube, das war der Punkt, an dem mir zum ersten Mal wirklich bewusst wurde, dass wir Pioniere auf dem Weg in eine planungskulturelle Revolution waren.

Mit der Technik veränderte sich auch unsere Wahrnehmung der Dinge. Die bis dahin herrschende Notwendigkeit, Raum, Materialität und Licht lediglich durch die eigene Vorstellungskraft und abgebildet durch abstrakte Schraffuren, Linienarten und Stiftdicken zu begreifen, wurde von der Möglichkeit abgelöst, die Auswirkungen seines Handelns unmittelbar visuell zu erfahren.

Satte Erkenntnisgewinne

Wir waren bis zu diesem Zeitpunkt lange, zähe Koordinationssitzungen mit mehr oder weniger interessierten Experten gewohnt. Ein konventioneller Joure Fix konnte durchaus von hastig im Vorfeld mehr improvisierten als konstruierten Schnitten, in denen mit dickem Filzstift markierte Leitungsführungen „angedacht“ waren, geprägt sein. Diese aus heutiger Sicht fast hemdsärmelige Herangehensweise war durchaus State of the Art, da die richtige Planung oft erst viel später und im Härtefall von den ausführenden Firmen zu erbringen war. Da waren unliebsame Überraschungen naturgemäß nicht auszuschließen.

Diese Einstellung änderte sich schlagartig, als selbst für spontan angesetzte Planungssitzungen nicht mehr Grundrisse die Grundlage waren, sondern ein tagesaktuelles, aus den einzelnen Fachmodellen zusammengefügtes Koordinationsmodell zur Verfügung stand. Ohne zeichnerischen Aufwand konnten wir jeden beliebigen Knotenpunkt von allen Seiten betrachten, das Gebäude mit all seinen Komponenten wie bei einer Kernspintomographie in millimeterdünne Scheibchen schneiden und mit chirurgischer Präzession die Stellen herausarbeiten, an denen der Organismus krankte.

Das leistete den Entwicklungsprozessen enormen Vorschub. Selbst die konservativsten Planer sprangen in den Besprechungen plötzlich auf, um am SmartBoard das Modell mit wilden Gesten (ähnlich wie Tom Cruise in der Sience-Fiction Dystopie Minority-Report) zu drehen und zu wenden, neue Schnitte zu setzten und unkonventionell Lösungen direkt in das Modell zu skizzieren. Jetzt, da jedes Problem visualisier- und dadurch handhabbar und für alle verständlich war, erlebten wir einen Anstieg der fachlichen Kreativität, von dem wir vorher nie zu träumen wagten.

Auch Bauherren, Nutzervertreter und Sachverständige konnten anhand dieser neu gewonnenen Erkenntnisse Probleme, Fragen und Lösungsvorschläge direkt erfassen und so schnell fundierte Entscheidungen treffen. Aber auch die individuelle Planungsarbeit veränderte sich zum noch Besseren: Durch das Hinterlegen der aktuellen Fachmodelle in unser CAD-Programm wurde es uns möglich, alle Fragen ganzheitlich zu betrachten – eine Herangehensweise, die schon immer zur Philosophie von hammeskrause architekten gehörte, nun aber durch die unmittelbar verfügbaren Informationen eine ganz neue Qualität erreichte.

Überprüfung beendet: Es wurden 15.344 Kollisionen gefunden

Der Segen der automatisierten Kollisionskontrolle bescherte aber nicht nur Vorteile. Sich jederzeit aller Pendenzen, offenen Baustellen und Koordinationsbedarfe, und auch jeder unwichtigen Kleinigkeit bewusst werden zu müssen ist nicht nur faszinierend. Klar ist aber auch: Irgend jemand muss diese Kollisionen Stück für Stück analysieren, bewerten, gegebenenfalls Arbeitsanweisungen geben und die Ergebnisse der Änderungen nachverfolgen. Das war früher, als man sich vieler Inkonsistenzen, Überschneidungen und potenziellen Problemstellen nicht bewusst sein konnte, wesentlich einfacher. Selbst der ambitionierteste BIM-Koordinator kann nicht alle Kollisionen auf einmal behandeln.

Eine prozessuale Lösung musste her. So wurden die Überprüfungsmodalitäten in der Planung bereits klar definiert. Für jeden Teilphasenabschluss wurde eine Matrix erstellt, aus der hervorging, auf welche Kollisionen das Modell zu überprüfen war, aber eben auch, welche für den aktuellen Stand der Planung irrelevant sind.

Mit dem Fortschreiben der Planung wurden die Prüfregeln immer kleinteiliger. Dadurch wurde das Modell so genau, dass wir am Ende tatsächlich einen digitalen Zwilling erzeugt und somit ein zu 100 Prozent so wie geplant bebaubares Gebäude konzipiert hatten. Ein Zustand, der nur durch eine besondere Prozessveränderung möglich wurde. Bereits zum Beginn von Leistungsphase 5 wurden die kompletten Montageelemente für alle TA-Komponenten inklusive ihrer dreidimensionalen Planung als eigene Leistung ausgeschrieben und beauftragt.

Da in hoch installierten Gebäuden wie diesem unter der Abhangdecke für gewöhnlich ähnlich viel Technik wie Montageschienen schlummern, war dieses Vorgehen unerlässlich. Nur so ließ sich in den mehr als beengten Deckenbereichen die Baubarkeit sicherstellen. Ein Prozess, von dem zu hoffen ist, dass er Schule machen wird, und zwar in allen BIM-Projekten, da sonst die aufwendige Kollisionsbereinigung in der Planung im Nachhinein nahezu ad absurdum geführt wird.

Können wir den Boden mal in Rot sehen?

Durch unsere Erfahrungen im CAVE der Fraunhofer-Gesellschaft euphorisiert, gingen wir im Vorfeld der Ausschreibungen noch neuere Wege. In der heutigen Zeit, in der Spielkonsolen wie PlayStation und Xbox die virtuelle Realität in ein Plug-and-Play-Wunder verwandelt haben, mag es kaum noch vorstellbar sein, aber die digitale Bemusterung war Anfang 2016 so etwas wie die Dampfmaschine für den Neandertaler. Natürlich hätte man einfach verschiedene Renderings mit ein paar Texturen in unzähligen Varianten photoshoppen können, aber der Bauherr, die Nutzer und wir wollten mehr.

Ziel war es, bei Entscheidungen zu Farbgestaltung und Materialität so nah wie möglich an das zu erwartende Raumerlebnis im noch zu erstellenden Gebäude heranzukommen, um die fundiertesten aller Entscheidungen treffen zu können. In rechenintensiven Nächten und durch den gewagten Einsatz von Render-, Merge-, Gyrosyncro- und Präsentationssoftware gelang es, an den neuralgischen Stellen im Gebäude 720-Grad-Renderings zu erstellen, die bei der Verwendung eines Tablets eine Art VR emulierten, in der man zwischen Möblierungs- und Materialvarianten wechseln konnte – sofern diese vorher gerendert worden waren. Ein Meilenstein, der inzwischen bemoost ist. Doch den Pioniergeist, der diesen Erfolg ermöglichte, haben wir bis heute nicht verloren.

Jetzt müssen wir das ja nur noch bauen

Ab hier war einfach alles neu. Okay: 3D-Planung gab es auch vorher. An ein, zwei Stellen in Deutschland war bereits das ein oder andere Fahrradhäuschen so genau modelliert worden, dass nach dem Modell gebaut werden konnte und eine reine, modellbasierte Kostenkalkulation, gegebenenfalls sogar mit Verknüpfung zu händisch einzugebenden Ausschreibungstexten, möglich gewesen wäre. Sogar modellbasierte Angebotsabgaben waren zu mindestens theoretisch schon gedacht, wenn sich auch kaum ausführende Firmen fanden, die das zu tun gedachten.

Auch an uns ging dieser heilige Gral der 6. Leistungsphase leider vorüber. Oder zum Glück, es wäre zu diesem Zeitpunkt ein unglaublicher Aufwand gewesen. Auch wenn die Ausschreibungstexte und kalkulierten Einheitspreise in diesem Pilotprojekt noch vom Projektsteuerer konventionell erstellt wurden, profitierten wir vom digitalen Modell, denn an das händische Ermitteln der zu kalkulierenden Massen während meiner Praktikantenzeit erinnere ich mit Schrecken.

Aber – und das gehört zu den beruhigenden Erfahrungen während dieser sonst so turbulenten Zeit – die grauenhaften Zeiten des farbigen Markers und abgegriffenen Dreikants sind, BIM sei dank, passé. Damals wie heute ermitteln wir VOB-gerechte Massen mit dem berühmten Knopfdruck, sofern alles korrekt modelliert und attributiert ist. Einer der vielen Vorteile, die der private Bauherr in diesem Projekt ausspielen konnte, war die Möglichkeit, von den ausführenden Firmen im Rahmen der Ausschreibung eine komplettmodellbasierte Werk- und Montageplanung fordern zu können. Ermöglicht wurde das unter anderem durch die realistischen ökonomischen Erwartungshaltungen an ein konsequent gestaltetes Pilotprojekt, aber das nur als Randnotiz.

Die gelieferten Herstellermodelle wurden ebenfalls automatisiert auf Abweichungen vom Fachmodell geprüft und notwendige Änderungen vor der Freigabe komplett auskoordiniert. Dadurch hatten wir während der Bauüberwachung die Möglichkeit, auf die exakte Montage nach Herstellermodell zu bestehen und so die ärgerlichen, zeit- und geldintensiven, spontanen Änderungen auf der Baustelle zu großen Teilen zu vermeiden. Auch dieser Soll-Ist-Vergleich und das daraus resultierende Mängelmanagement erfolgte modellbasiert. Das iPad war endgültig nicht mehr von der Baustelle wegzudenken.

In fünf Jahren reden wir nicht mehr über die Frage: BIM oder nicht BIM?

BIM wird normal. Prozesse, die wir als Pioniere entwickelt haben, werden zu Standards. Aus hoch technisierten Visualisierungsmethoden werden Grundlagen für die Spieleindustrie. Bereits 2015 haben wir entschieden: Trotz aller Widrigkeiten im ersten Projekt – nie, nie wieder werden wir ein Projekt ohne ein attributiertes dreidimensionales Modell planen.

Auch der Forscher-, Expeditions- und Pioniergeist geht uns nicht aus. Die digitale Revolution im Bauwesen hat gerade erst begonnen. Wir bilden BIM-Koordinatoren nach unserem eigenen didaktischen Konzept aus. Wir suchen neue Wege, um AVA und BIM zusammenzubringen. Übergabe der Herstellermodelle an das FM, Revisionsmodelle, AR auf der Baustelle, KI, BCF …

Unsere Neugier auf die Zukunft ist noch lange nicht am Ende. Deswegen engagieren wir uns bei BuildingSMART – denn eines ist sicher: Open BIM gehört die Zukunft in der Baubranche, und wir werden ein gestaltender Teil sein.

© black_mts/stock.adobe.com
Autor

Tobias Döring hat an der TU München und dem Technion in Haifa Architektur studiert. Weitere Studien an der Fachhochschule der Nordwestschweiz und dem CIFI in Stanford mit Schwerpunkt „Virtual Design & Construction“ (VDC). 2015 Start des ersten Big-Open-BIM-Pilot-Projektes bei hammeskrause architekten in Stuttgart, seither Projektleiter „BIM Implementierung“ bei hammeskrause architekten. Tobias Döring ist Sprecher der buildingSMART Regionalgruppe Stuttgart. hammeskrause.de

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