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BIM-Frage Nr. 1: Wie geht denn das?

Serie: BIM in der Praxis, Teil 2

BIM in der Praxis wirft einige Fragen auf: Was erwarten die Auftraggeber? Welches Ziel soll mit der BIM-Methodik erreicht werden? Wie wird sie umgesetzt – und welchen Nutzen bringt sie?

Immer mehr Auftraggeber fordern BIM. Die Anzahl der Pilotprojekte steigt. Mittelfristig müssen sich Architekten und Fachplaner (TGA, Tragwerksplanung, Bauphysik, Gebäudeautomation und Gebäudebetreiber) sowie die ausführende Firmen mit dieser Arbeitsweise vertraut machen. Denn der Einsatz von BIM erfordert eine gründliche Vorbereitung.

Ziele und Anforderungen

Die Beschreibung der Ziele, das Vorgehen und die BIM-Prozesse werden in den Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) und dem BIM-Abwicklungsplan (BAP) festgeschrieben und deren Anwendung und Prozessbeschreibungen erläutert. Über Inhalte und Darstellung dieser Dokumente wird in einer der folgenden Teile dieser Serie detailliert berichtet.

BIM-Ziele und BIM-Anforderungen sind zunächst Bauherren-Aufgaben – möglichst nicht nur für dieses eine Bauprojekt, sondern mittelfristig als BIM-Strategie zur Einführung der BIM-Methodik mit steigender Komplexität und/oder steigendem Umfang. Gerade für Organisationen mit größeren Gebäudebeständen und eigenem Bau- und Facility-Management stellt sich immer wieder die Frage, welcher Nutzen durch die BIM-Methodik erreicht wird und ob sich der (anfänglich höhere) Aufwand überhaupt lohnt.

Die Antwort vorweg: ja, es lohnt sich – sowohl für die Bauherren als auch für die beteiligten Planer. Wichtig bei der Implementierung ist, dass man nicht gleich mit dem ersten Projekt alle BIM-Möglichkeiten umsetzen will.

Dafür analysieren und erarbeiten wir mit den Bauherren in einem Workshop die individuellen BIM-Ziele sowie eine BIM-Strategie anhand ihrer Anforderungen:

  •  Planungs- und Kostensicherheit
  • hohe Planungs- und Ausführungsqualität, Qualitätssicherung und mangelfreie Planung
  • ein as-built-Modell als digitale, modellbasierte Dokumentation – als Basis für das Facility Management …
  •  … und/oder für das weitere organisationsinterne Baumanagement und die Liegenschaftsverwaltung
  • Beginn der Digitalisierung und Aufnahme der Liegenschaften des Unternehmens

Manche Organisationen und Unternehmen streben aufgrund ihrer primären Organisationsaktivitäten an, das nächste Projekt als Leuchtturm- und Pilotprojekt öffentlichkeitswirksam mit der BIM-Methodik umzusetzen. Ein Softwareanbieter für BIM-Datenbanken oder Modellprüfungs-Software, der den Neubau seines Unternehmenssitzes mit der BIM-Methodik planen und umsetzen lässt, natürlich unter Verwendung der eigenen Softwareprodukte, ist authentisch. Gleichzeitig lernt das Unternehmen für die eigene Arbeit und kann mit einer positiven Umsetzung des BIM-Pilotprojekts öffentlichkeitswirksam werben oder im BIM-Bereich Schulungen anbieten.

Die BIM-Methodik nur der neuen Methodik wegen umzusetzen, ergibt keinen Sinn.

Bei den Diskussionen über Ziele und Nutzen kommt auch immer wieder das magische Dreieck des Projektmanagements zur Sprache. Durch die BIM-Methodik sollen die Aspekte Kosten - Zeit - Qualität sichergestellt werden. Im Wesentlichen sind diese Gedanken in den oben angeführten Zielen enthalten. Der Nutzen: gutes Projektmanagement und erfolgreiche Projektabwicklung.

Die Planungstiefe ist mit der digitalen Planungsmethodik nicht höher als bisher. Gleichwohl ist die Leistungserbringung durch die Prozess-Systematisierung deutlich strukturierter. Leistungen werden zum Teil vorgezogen und schon in einer früheren Planungsphase konkretisiert. Das hat zur Folge, dass Bauherren früher Entscheidungen treffen und Planer früher die Kosten spezifizieren können.

Modellprüfungen

Zur BIM-Methodik gehören auch die regelmäßigen Modellprüfungen. Mit ihnen wird ein konsistentes und mangelfreies Gebäudemodell erarbeitet. Das ist ein direkter Nutzen beim Qualitäts-Aspekt. In der Umsetzungsphase verringern sich Verzögerungen durch unvorhergesehene Änderungen und Überraschungen. Dem steht ein gewisser Mehraufwand in der Initialisierungsphase (gerade bei Pilotprojekten) für den erhöhten Abstimmungs- und Koordinationsbedarf gegenüber.

Sinn und Nutzen individueller Ziele werden am oben genannten Beispiel des Software-Unternehmens deutlich. Der Nutzen ist sogar projektübergreifend auf das Kerngeschäft solcher Unternehmen übertragbar.

Die BIM-Anwendungsfälle bzw. BIM-Prozesse sind die zentralen Instrumente für eine erfolgreiche Zusammenarbeit der beteiligten Planer. Ein BIM-Anwendungsfall stellt dabei einen Teilprozess der Planung dar und beschreibt, welche Aufgabe ein Planer damit durchführt. Zu den Anwendungsfällen gehören Informationsaustauschanforderungen (IAA), d.h., welche Daten, Modelle und Informationen benötigt und welche Informationen als Ergebnis geliefert werden.

Prozessmatrix

In der BIM-Prozessmatrix werden in den Spalten die Anwendungsfälle, sortiert nach Lebenszyklusphasen, und in den Zeilen die Rollen (Planer oder Gewerke) aufgeführt. In der ausgefüllten BIM-Prozessmatrix kann man erkennen, welche Rolle für einen BIM-Anwendungsfall verantwortlich ist. Jeder Planer definiert im Rahmen der Initialisierungsphase seine eigenen BIM-Anwendungsfälle mit den zugehörigen IAA und damit nach dem geforderten Reife- und Entwicklungsgrad.

Das (operative) BIM-Management entwickelt daraus eine BIM-Gesamtprozesslandkarte (GPL). Darin werden die einzelnen BIM-Anwendungsfälle in einen zeitlichen Gesamtzusammenhang gesetzt. So wird sichergestellt, dass alle geforderten Inputdaten von einem anderen Anwendungsfall rechtzeitig zu Verfügung gestellt werden. Jede Input-Informationsanforderung eines Anwendungsfalls muss als Output-Daten eines anderen Anwendungsfalls bereitgestellt werden. Diese Systematik der Prozessbeschreibung und des Informationsaustauschs ist in anderen Branchen als Geschäftsprozess bekannt.

Die E3D-Ingenieurgesellschaft mbH hat zur Modellierung und Abstimmung der BIM-Anwendungsfälle das datenbankbasierte Web-Tool BIM-Prozessmanagement-System entwickelt. Mit Hilfe dieses Tools können die BIM-Anwendungsfälle als Prozessdiagramm im BPMN-Standard (BPMN: Business Process Model and Notation) modelliert werden. Eine zugehörige BIM-Prozessmatrix verschafft eine Übersicht über die BIM-Anwendungsfälle mit Verweis auf die Prozessdarstellung. Ein Rollen-Rechte-Tool sorgt dafür, dass Veränderungen nur von den jeweiligen Planern oder dem BIM-Management erfolgen können – bei gleichzeitiger Sichtbarkeit für alle Projektbeteiligte.

BIM-Prozessmanagement-System  (Bild: E3D-Ingenieurgesellschaft mbH)

Anwendungsfälle

Welche BIM-Anwendungsfälle benötigt das Projekt? Klassische Anwendungsfälle sind beispielsweise:

  •     3D-Modellierung
  •     3D-Visualisierung/VR
  •     Mengenermittlung und LV-Erstellung
  •     Kostenplanung und -kontrollen (5D)
  •     Bau-Ablaufplanung (4D)
  •     as-built-Dokumentation
  •     Gebäudebetrieb/CAFM
  •     2D-Planerstellung
  •     Bauphysik und Brandschutz

Eine 3D-Modellierung stellt die Grundlage für die BIM-Methodik dar. Zwingend zugehörig ist die Attribuierung von Objekten. Denn ohne Semantik, d.h., über die Geometrie hinausgehende Informationen und Attribute, gibt es kein digitales Gebäudemodell. Gleichzeitig bedeutet die Attribuierung – zumindest in den ersten Projekten der Planer – eine Herausforderung durch die Systematisierung der eigenen Planungsleistungen und die eineindeutige Beschreibung der Attribute.

Je mehr Planer beteiligt sind, desto umfangreicher werden das Modell, die Synergien und die Effizienzsteigerung. Schließlich handelt es sich bei der BIM-Methodik um die Zusammenarbeit verschiedener Planer an einem digitalen Modell.

3D-Visualisierung

Die 3D-Visualisierung bzw. Modellbegehung in einer sogenannten CAVE (*) auf Basis des digitalen Gebäudemodells und mittels der aus der Spielewelt bekannten VR-Brillen ist sehr beeindruckend, aber eigentlich ein Nebenprodukt des BIM. Sie ermöglicht den Entscheidungsträgern, Grundrisse und Modelle einfach zu verstehen und ein Gefühl für die Geometrie und das neue Gebäude zu erlangen.

Auch im Rahmen von Planungsbesprechungen setzen wir 3D-Visualisierungen in gewissen Abständen ein, um einzelne Planungsdetails zu analysieren oder auf Kollisionen hinzuweisen. Dazu nutzen wir eine mobile Variante mit VR-Brillen, Joystick und einem handelsüblichen Projektor. Der gewünschte Nutzen: eine realitätsnahe Visualisierung und Verdeutlichung des geplanten Bauprojektes zum aktuellen Planungsstand und zur Unterstützung einer fundierten und gezielten Entscheidungsfindung offener Fragestellungen.

Mengenermittlung

Mengenermittlung und LV-Erstellung sind weitere mögliche BIM-Anwendungsfälle. Mengenermittlungen im CAD sind schon Standard. Dabei ist eine exakte Objektzuordnung wichtig, damit die Software ein Objekt korrekt identifiziert und erfasst. Eine automatisierte LV-Erstellung daraus zu generieren ist schon etwas anspruchsvoller und könnte als Steigerungspotential für das zweite BIM-Pilotprojekt angesetzt werden.

In der beispielhaften Auflistung der Anwendungsfälle fehlt die Modellprüfung. Die Modellprüfung wurde hier bewusst nicht als eigener Anwendungsfall formuliert. Sie ist sinnvoll, unverzichtbar und bewirkt einen direkten Nutzen für Planer und Bauherren. Gleichwohl ist sie kein Anwendungsfall, sondern vielmehr ein Werkzeug. Mit der Modellprüfung werden die Qualität (Überschneidungen, geschlossene Räume, Dopplungen usw.), die Vollständigkeit der geforderten Attribute und Informationen in der geforderten Qualität sowie die Übereinstimmung des Gebäudemodells mit den Modellierungsrichtlinien in regelmäßigen Intervallen überprüft.

Unser Büro hat Deside MD von ceapoint und den Solibri Modelchecker im Einsatz, mit denen das CAD-Modell und auch die zugehörige Datenbank gecheckt werden. Insgesamt ist die Modellprüfung die Basis für die kontinuierliche Verbesserung des Gebäudemodells und die stetige Qualitätskontrolle der BIM-Methodik. Voraussetzung dafür ist aber, dass die BIM-Anwendungsfälle abgestimmt sowie die Informationsaustauschanforderungen und Attribute definiert werden. Diese sind Bestandteil des BIM-Abwicklungsplans (BAP), den das BIM-Management zu Planungsbeginn in Abstimmung und unter Mitwirkung der BIM-beteiligten Planer festschreiben muss.

Ausblick

Teil 3 der Serie „BIM in der Praxis“ erscheint in Ausgabe 3/2018. Darin werden die Rollen von Bauherr, Architekt, Fachplaner, Projektsteuerer und BIM-Manager in einem BIM-Projekt untersucht.

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(*) CAVE: ein Raum bzw. eine mehrseitige Virtual-Reality-Installation, an dessen transparenten Wänden und Boden das Gebäudemodell projiziert wird. Mithilfe bekannter VR-Brillen und ein bis zwei Joysticks kann man sich im Raum bzw. im Gebäudemodell bewegen und so durch das neue Gebäude gehen oder einzelne Details des Gebäudemodells anschauen. Das IT-Center der RWTH Aachen University (itc.rwth-aachen.de) verfügt mit aixCAVE über einen der modernsten VR-Räume im deutschsprachigem Raum.

© E3D Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen, RWTH Aachen
As-Built-Modell
Autor

Dipl.-Ing. Nikolaus Möllenhoff studierte an der Universität Hannover Bauingenieurwesen mit den Schwerpunkten Baubetrieb und Baurecht. Nach seinem Abschluss arbeitete er in verschiedenen Architektur- und Ingenieurbüros. Neben den klassischen Ingenieurleistungen beschäftigte er sich mit Fragen der Bauphysik. Er ist staatlich anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz (IK Bau NW). Am Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen (E3D) der RWTH Aachen University doziert und forscht er zu den Themen Energiedienstleistungen und BIM/Digitales Planen und Bauen. 2015 gründete er mit Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck die E3D Beratungsgesellschaft. www.e3d-ingenieure.de

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