Amtsschimmel in digitaler Steinzeit

Das Vier-Personen-Architekturbüro Kruse Architekten aus Kiel ist Gründungsmitglied des 2014 ins Leben gerufenen BIM-Clusters Kiel. Dieser Zusammenschluss regionaler Planungsbüros aus Architektur, Tragwerksplanung, Haustechnik, Elektrotechnik, Projektsteuerung usw. hat es sich zum Ziel gesetzt, die BIM-Methode und die daraus resultierenden Konsequenzen praxisgerecht anzuwenden und in den Planungsalltag zu integrieren. Das BIM-Cluster Kiel veranstaltet regelmäßig Anwendertreffen, auf denen büroübergreifend Erfahrungen ausgetauscht und vertieft werden.

Ein erstes BIM-Projekt wurde von Kruse Architekten 2017, im Partnering-Verfahren mit der Bauunternehmung Heinrich Karstens aus Kiel, mit Erstellung der Baugenehmigung eines Hotel- und Tagungscenters (BGF ca. 6.500 Quadratmeter, BRI 22.000 Kubikmeter) gestartet.

Der Neubau mit 110 Zimmern und Suiten, verschieden flexibel nutzbaren Tagungsräumen und Gewerbeeinheiten wie Kamin Lounge, Tapas Bar, Bäckerei, DaySpa und WineBar stellte an die beteiligten Planungsbüros hohe Anforderungen.

Totalübernehmer war die Bauunternehmung Heinrich Karstens. Gemeinsam war der Wille vorhanden, die zur Verfügung stehenden jeweils unterschiedlichen Software-Lösungen im Sinne von Open BIM auf Herz und Nieren zu testen, um dadurch sinnvolle Workflows und Erfahrungen generieren zu können. Frühzeitig wurden daher folgende Fachplaner und deren hausinterne Softwarelösungen an das Projekt gebunden:

Architekt:    Nemetschek Allplan
Tragwerk:    Nemetschek Allplan
TGA/HLS:    Autodesk Revit
TGA/ELT:    DDS-CAD
Innenarchitekt:    Graphisoft ArchiCAD
Stahlbau:    Bentley Pro Steel
Prüfsoftware:    Solibri Model Checker

Als erster Schritt wurde übergreifend getestet, wie die unterschiedlich aufgestellten Büros miteinander im IFC-Format kommunizieren und 3D-Datenmodelle austauschen können. Dazu wurden kleine Probeelemente wie z. B. Wände, Decken, Stützen oder Fundamente sowie ein auf dem absoluten Nullpunkt (x = 0, y = 0, z = 0) gelegener Übergabewürfel von Kruse Architekten als IFC 2x3 und IFC 4x0 Datei zur Verfügung gestellt.

Zurück zu IFC 2x3

An diesem einfachen Punkt gab es bereits die ersten Lerneffekte. Es bedurfte einiger Abstimmungen, bis alle Modelle qualitativ sauber und auf den Nullpunkt bezogen richtig übergeben werden konnten. Manche Softwareanbieter setzen die Oberkante Fertig-Fußboden, andere die Oberkante Roh-Fußboden als Bezugs#ebene des IFC-Models voraus. Des Weiteren konnte nicht jede Softwarelösung IFC 4x0-Modelle sauber verarbeiten, sei es im Export oder im Import. Das wurde nicht erwartet, stellte doch der IFC 4x0-Standard die nächsthöhere Entwicklungsstufe zum IFC 2x3-Standard dar.

Als Resultat aus diesen Erfahrungen wurde für alle Projektbeteiligten der IFC 2x3-Standard verbindlich festgelegt. In der Konsequenz spielen wir jetzt dieses Szenario bei allen neu gestarteten Projekten im Vorfeld immer wieder mit den beteiligten Fachplanern und Firmen durch. An diesem Zeitpunkt eines Projekts ist es viel leichter, die jeweiligen Fachmodelle im Feintuning korrigieren zu können.

Je weiter die Planungsphase voranschreitet, umso schwieriger werden Umstellungsprozesse an einem 3D-Gebäudedatenmodell. Nicht exakt mit dem vorgegebenen Nullpunkt übereinstimmende Modelle können nicht koordiniert werden! Solche Modelle sind nicht prüfbar und müssen zurück an den Urheber geschickt werden. Jede Fachdisziplin trägt für sich allein die Verantwortung für ein qualitativ sauber modelliertes 3D-Fachmodell. Damit kommen intern neue Arbeitsabläufe zur Qualitätssicherung der erstellten Planung zum gewohnten Arbeitsablauf hinzu.

Um 3D-Modelle qualitativ und quantitativ eigenständig und miteinander prüfen zu können, musste weitere Software angeschafft werden. Die CAD-Erstellungssoftware ist weder als Kollaborationswerkzeug gedacht noch dafür geeignet. Als Prüfsoftware wurden verschiedene Möglichkeiten von unterschiedlichen Anbietern getestet: Solibri Modell Checker, Allplan BIMplus, Kubus BIMcollabZoom.

Daraus ergaben sich der nächste Lerneffekt und die in der Theorie so oft genannte disruptive Veränderung gewohnter Projektprozesse. Mitarbeiter mussten in der hauseigenen Software im 3D-Modellieren fähig gemacht, Verantwortlichkeiten für die hausinterne Qualitätssicherung benannt, neue Anwendungen erworben, verstanden und durchgehend angewandt werden.

Teilmodelle für Fachplaner

Die daraus resultierenden Umstellungen der Arbeitsprozesse müssen von der Geschäftsleitung gewollt und gelebt werden. Es hat sich herausgestellt, dass ein Projektleiter nicht auch noch zusätzlich für die interne und externe Datenkontrolle sowie das BCF-Issue-Management zuständig sein sollte. Das kann und sollte ein*e unabhängig von der Projektleitung agierende*r technikaffine*r Mitarbeiter*in mit fachlich fundierter Berufsausbildung ausüben.

In diesem Zusammenhang entstehen neue Betätigungsfelder, die zu einer Spezialisierung in der Architektur führen – weg vom romantisierenden Baumeister-Generalismus. Weiterbildung, Spezialisierung und Netzwerken sind die Gebote der Stunde und unabdingbar für eine erfolgreiche BIM-Projektentwicklung.

Mit fortschreitendem Projektstatus kristallisierte sich deutlich heraus, dass unterschiedliche Modellsichten notwendig sein werden. Das bedeutet, dass zum Beispiel ein Architekturmodell nicht immer komplett mit allen Bauteilen vollgepackt für alle Fachplaner zur Verfügung stehen muss. Für die Tragwerksplanung ist es vollkommen ausreichend, wenn nur die tragenden Bauteile aus dem Architekturmodell im IFC-Format übertragen werden, ebenso die TGA-Teilmodelle. Hier ist im vorhinein die Trennung der einzelnen TGA-Disziplinen sinnvoll: Heizung, Lüftung, Sanitär, Elektro.

Diese einzelnen Fachmodelle wurden als jeweils eigenständiges IFC-Modell im Solibri Modell Checker eingelesen und dort mit den eigenständigen IFC-Modellen aus Architektur und Tragwerksplanung regelbasiert geprüft. Ebenso zeigte sich, dass es unabdingbar ist, sich im Vorfeld Gedanken über den Grad der Detailierung (LOD, Level of Development) und den Grad des Informationsgehalts (LOI, Level of Information) zu machen:

• Was soll mit der in einer CAD-Autorensoftware modellierten Datenbank erreicht werden?
• Wie sind die definierten Ziele zu erreichen?
• Soll das 3D-Gebäudemodell nach Fertigstellung des Planungsprozesses als Life-Time-Model für die Gebäudebewirtschaftung (Facility Management, FM) weiterhin zur Verfügung stehen?
• Müssen Attribute, die das FM betreffen, schon in der Planungsphase mit eingepflegt werden?
• Wird das Modell zur Visualisierung und das Marketing benötigt?

Stichworte hierfür sind Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) und BIM-Abwicklungsplan (BAP). In der BIM-Methodik ist das 3D-Gebäudemodell nur als Teilbereich im Projekt-Gesamtprozess zu betrachten. Die dem Artikel zugeordneten Abbildungen stammen direkt aus dem BIM-Arbeitsmodell und haben keinerlei nachträgliche Bearbeitung erfahren. Der LOD war auf 350 festgelegt, was sich in der geometrischen Ausbildung als vollkommen ausreichend erwies.

Kistenweise Papier fürs Bauamt

Die BIM-Gesamtkoordination im Projekt lag bei Kruse Architekten Kiel. Schnell wurde bewusst, dass in der regelbasierten Prüfung der 3D-Fachmodelle eine enorme Effizienzsteigerung des Gesamtprozesses liegt. Allerdings gibt es – und aus meiner Sicht auf längere Zeit auch weiterhin – einen erheblichen Medienbruch auf dem BIM-Pfad. Zurzeit hat der gesamte BIM-Prozess zu viele Brüche! Eine Durchgängigkeit ist nur theoretisch gegeben.

Zum einen liegt die Planung digital mit allen relevanten Informationen vor, zum anderen müssen die im 3D-Gebäudedatenmodell vorliegenden Daten aufwendig in ausdruckbare 2D-Papierpläne – deutscher Industrienorm entsprechend – umgewandelt werden. Das ist redundante Arbeit und frisst die zuvor gewonnene Effizienzsteigerung wieder auf.

Ein Blick in die Landesbauordnung Schleswig-Holstein (§ 81) ist in diesem Fall hilfreich. Hier zeigt das derzeit geltende Recht die dem digitalen Planungsprozess beigemessene Aufmerksamkeit und Bedeutung. Diese historischen, rückwärtsgewandten Rahmenbedingungen werden nicht die Herausforderungen der Zukunft lösen können. Die digitale Wertschöpfungskette wird ad absurdum geführt. Bauanträge müssen zurzeit fünffach kopiert in Papierform ausgedruckt und je nach Projektgröße kistenweise zum zuständigen Bauamt gebracht werden, um sie dort in mühevoller Arbeit händisch abstempeln zu lassen.

 Bild: Kruse Architekten, Kiel

Eine digitale Prüfung der Bauantragsunterlagen wird von zuständiger Seite nicht forciert und scheint nicht gewünscht zu sein. Handwerksfirmen sind in der digitalen Welt kaum angekommen und auf die sich disruptiv ändernden Rahmenbedingungen nicht vorbereitet. Hier gelten die E-Mail und das Smartphone als Gipfel der Digitalisierung. Die Hemmschwellen, um Planserver bzw. Common Data Environment-Plattformen (CDE) und digitale Gebäudemodelle für die tägliche Arbeit zu nutzen, sind für Handwerksfirmen sehr hoch. Die vom Marketing gemachten Versprechungen von BIM als Allheilmittel bewahrheiten sich bisher nicht.

BIM ist nichts für Bedenkenträger

Innerhalb der Projektzusammenarbeit lässt sich feststellen, dass sich die interdisziplinäre Kommunikation im Vergleich zur bisherigen Vorgehensweise deutlich erhöht hat. Der Einsatz von BCF-Dateien und die im Vorfeld festgelegten verbindlichen und regelmäßigen Termine zur Überprüfung der jeweiligen IFC-Fachmodelle, an die sich alle Beteiligten zwingend halten müssen, haben eine weitere Qualitätssteigerung der Planung erreicht. Mit dieser Methode wurden frühzeitig und somit kostengünstig Hindernisse im Projekt erkannt und ausgeräumt. Alle Fachplaner befinden sich deshalb auf einem Wissenstand. Der Informationsverlust verringert sich wesentlich.

Der Grundsatz „Erst virtuell, dann real“ ist unbedingt zu beherzigen. Die bisher gelebte Praxis – sowohl vom Auftraggeber als auch vom Auftragnehmer –, Entscheidungen erst im laufenden Baubetrieb treffen zu wollen bzw. den realen Baubeginn kurz nach Eingang des genehmigten Bauantrags zu legen, muss schnellstmöglich aus den Köpfen verschwinden. Ein digitaler Zwilling entsteht nicht bei schon laufender Baustelle. Jedes BIM-Projekt ist – wie auch bei Projekten ohne BIM – immer abhängig von den am Projekt Beteiligten und deren Zusammenspiel. Daran ändert die Planungsmethodik BIM nichts.

Open BIM funktioniert softwaretechnisch ohne Wenn und Aber. Notwendig ist eine offene, kollaborative Form der Projektzusammenarbeit. Hard- und Software müssen auf dem aktuellen Stand sein. Grundregeln müssen eingehalten und die Kette darf nicht unterbrochen werden. Wer Bedenken bei den Themen Cloud, Datenversand, Informations- und Wissenstransfer hat, sollte sich mit dem Thema BIM nicht weiter beschäftigen.

In der gegenwärtigen Planungsstruktur, egal ob im ländlichen oder städtischem Raum, mit zum Teil weit entfernten, kleineren und unterschiedlich aufgestellten Büros, sind Cloud-Lösungen die einzige Möglichkeit, größere Datenmengen unkompliziert und für jeden erreichbar und handhaben zu machen. Ein Versand der Datenbanken per DVD bzw. USB-Stick verbietet sich von selbst. Der Versand und die Dokumentation der BCF-Daten geschieht ebenfalls webbasiert. Versand und Verwaltung von BCF-Dateien per E-Mail ist weder praktikabel noch zielführend. Informations- und Wissenstransfer, offene Kommunikation und Datenaustausch sind essenzielle Voraussetzung für die BIM-Methodik.

Fazit

Wir sind mit diesem Projekt die ersten BIM-Schritte (3D-Modell, Modellierungsrichtlinien, Attribuierung, Regelbasierte Prüfung, BCF-Austausch, IFC-Fachmodellaustausch) gegangen und wenden die gewonnenen Erfahrungen in Folgeprojekten unterschiedlichster Größenordnung an. Open BIM ist eine Bereicherung im Arbeitsalltag. Nun gilt es, die erlernten Prozessabläufe in AIA und BIM-Abwicklungsplänen zu integrieren und umzusetzen.

Das Hauptaugenmerk muss weiter auf die Prozessabwicklung gelenkt werden. Dort ist die größte Herausforderung der Mensch. Sobald der BIM-Pfad mit den vorher vereinbarten Zielen verlassen wird, egal ob vom Auftraggeber oder Planungsbüro, ist das BIM-Projekt hinfällig, und der bisher investierte Aufwand war umsonst. Alle (AG und AN) müssen sich an die gemeinsam erarbeiteten Richtlinien und Grundregeln halten. Dann können Open BIM-Projekte erfolgreich und für alle zufriedenstellend durchgeführt werden.
Unser Open BIM-Projekt wurde im Frühjahr 2020 fertiggestellt. Wir sind stolz, die planerischen Herausforderungen des Projekts mit Open BIM und den beteiligten Fachplanern und Firmen gemeistert zu haben. Ein Zurück zur tradierten Planungsmethode wird es bei Kruse Architekten nicht mehr geben.