IFC & BIM: Eine Erfolgsgeschichte

Das ist etwas überspitzt formuliert, buildingSMART ist ja eine internationale Initiative mit sehr vielen Beteiligten und sehr vielen Einflüssen, aber es steckt tatsächlich einiges an „made in Germany“ in buildingSMART. Eine Gruppe von Unternehmen in USA (unter anderen HOK und Autodesk) hatte sich zusammengeschlossen, um die „IAI – International Alliance of Interoperability“ zu gründen, die dann später zu buildingSMART umbenannt wurde. Schon zuvor aber gab es eine Reihe von Forschungsprojekten, in denen mit verschiedenen Ansätzen die Grundlagen für sogenannte „Semantische Produktmodelle“ entwickelt wurden. So wurde etwa im EU-Projekt VEGA, an dem auch ich mitgearbeitet habe, unter maßgeblichem Einfluss von Prof. Richard Junge und seinem Team eine Datenstruktur entwickelt, deren Architektur sich bereits in Schichten gegliedert hat.

Nemetschek hat im Rahmen von VEGA einen Prototyp für einen Web-basierten Modelserver entwickelt, der später in den 90-er Jahren unter dem Namen O.P.E.N. als Produkt angeboten wurde. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Technologie auch funktioniert. Es hat sich dann allerdings herausgestellt, dass der Markt für so ein Produkt noch nicht reif war, und man hat die Entwicklung deshalb wieder eingestellt.

Als dann IAI (buildingSMART) offiziell in London gegründet wurde, ist ein Experte aus dem Team „Junge“, Dr. Thomas Liebich, in die Modellierungsgruppe für IFC gegangen, die zunächst von Richard See geleitet wurde. Der erste Modellansatz, der bei IAI für IFC verwendet wurde, war in seiner Architektur monolithisch gestaltet, was sich dann bis zur Version IFC 2.0 als nachteilig herausgestellt hat. Es wurde dann mit der Version IFC 2x (x steht für extendable) auf den Modellansatz der geschichteten Architektur umgestellt, der aus dem Projekt VEGA stammte und von dem man auf Grund der Implementierung bei Nemetschek wusste, dass er funktioniert. Dr. Liebich hat dann auch die Leitung der Modellierungsgruppe übernommen.

Schon bei der Gründung von IAI wurde ich damit beauftragt, die Gruppe der Softwarehäuser zu koordinieren, die IFC implementierten. Diese Aufgabe habe ich dann über 20 Jahre lang ausgeführt. In unzähligen Meetings und Webkonferenzen haben die Softwarehäuser gelernt, mit dieser Technologie umzugehen und haben ihre Erfahrung aus der Entwicklung wieder in die Weiterentwicklung von IFC einfließen lassen.

2005 wurden Dr. Liebich und ich von buildingSMART beauftragt, eine Zertifizierung für die IFC-Schnittstellen der Softwareprodukte zu entwickeln. Diesen Service, den wir zusammen mit Partnern in 3 Stufen bis zum heutigen Stand für IFC4 entwickelten haben, leite ich bis heute. Man sieht also, da steckt schon einiges an „made in Germany“ drin.

In einer sehr heterogenen Industrie, wie dem Bauwesen, und in einem föderalen Staat wie Deutschland, braucht es wohl gelegentlich ein Machtwort der Regierung, damit sich etwas grundlegend ändert. Es war ja auch in vielen anderen Ländern nicht einfach, eine neue Richtung für „die Community“ vorzugeben. In UK konnte die Regierung durch eine strategisch hervorragend vorbereitete BIM-Initiative eine entscheidende Richtungsänderung bewirken.

Interessant ist, dass kleinere Länder wie Skandinavien oder die Niederlande schon viel früher die Potenziale von BIM erkannt hatten. Wenn man in so einem Land 200 entscheidende Menschen in einer Konferenz hat, von der Impulse ausgehen, hat das bereits eine große Wirkung. Auch die Regierungen in diesen Ländern haben die Potenziale sehr früh erkannt und gefördert. Grundsätzlich scheint in diesen Ländern eine höhere Innovationsfreude vorzuherrschen.

Ich glaube, dass auch die Fehlerkultur, wie sie zum Beispiel in Norwegen gelebt wird, die Menschen dort ermutigt, Neues zu erproben. Wenn man dort etwas ausprobiert, und es geht schief, wird das als wichtiger Erkenntnisgewinn verbucht. Wenn man in Deutschland etwas ausprobiert, das schief geht, wird häufig ein Schuldiger gesucht. Wer hält da schon gerne seinen Kopf hin? Man wartet also lieber ab.

2008 hat buildingSMART Deutschland zusammen mit dem DIN den „BIM-Beirat“ beim damaligen Bauministerium etabliert. Dort konnten wir den Verbänden und Kammern zeigen, was in anderen Ländern vor sich geht. Nach anfänglicher Skepsis haben diese Organisationen dann BIM-Arbeitskreise mit ihren Mitgliedern ins Leben gerufen. Als dann diese stolz ihre ersten Ergebnisse präsentieren konnten, war die erste Hürde genommen und die Erkenntnisse begannen sich zu multiplizieren. Aus diesem „BIM-Beirat“ wurde die „AG BIM“, die Handlungsempfehlungen für die Reformkommission „Großprojekte“ ausgearbeitet hat. Mit diesen Ergebnissen und getrieben vom Input aus UK wurde dann von der planen-bauen 4.0 der Stufenplan entwickelt. Es gab also schon ein langsam ansteigendes BIM-Crescendo vor 2015. Als dann Ende 2015 der Stufenplan vorgestellt wurde, ging ein Raunen durch den Saal: „Jetzt meinen sie es wirklich ernst, jetzt wird es Zeit sich damit ernsthaft zu beschäftigen“.

Ich selbst habe in Deutschland das Jahr 2013 als das BIM-Wendejahr empfunden, da war das Crescendo schon deutlich zu hören, und die Anzahl an BIM-Veranstaltungen nahm deutlich zu, mit steigenden Teilnehmerzahlen. Der VDI hatte erkannt, dass man in Deutschland BIM-Standards benötigt. Ende 2013 wurde der „VDI-Koordinierungskreis BIM“ gegründet, der heutige „Fachausschuss BIM“, und ich wurde mit der Leitung betraut. Der Forderung im Stufenplan, dass BIM-Standards entwickelt werden müssen, hatten wir mit den ersten Richtlinienprojekten der VDI 2552-Reihe bereits vor 2015 vorgegriffen.

Grundsätzlich finde ich es großartig, was wir inzwischen in Deutschland in Sachen BIM und Open BIM erreicht hatten.

Die ersten 20 Jahre „buildingSMART Chapter Deutschland“ waren wirklich steinig und neidisch haben wir nach Skandinavien, Holland, Singapur und UK geschaut. Klar wäre es schön gewesen, wenn der Stimmungswechsel schon früher eingetreten wäre. Ich habe immer gesagt, dass die Deutschen von Natur aus skeptisch sind, aber sobald sie von etwas überzeugt sind, es dann richtig und mit aller Überzeugung machen. So hat es sich dann, wie ich finde ab 2013, auch bei BIM ergeben. Die Initiative beim VDI habe ich bereits erwähnt. Seit dieser Zeit habe ich aber auch bei meinen Studierenden, die aus dem Praxissemester kamen, im BIM-Kurs im 6. Semester gemerkt, dass die Unternehmen begannen umzuschwenken. Zunehmend konnte man mit den Studierenden auf einem anderen Niveau diskutieren.

Dass Open BIM nicht so richtig funktioniert, andere sagen „IFC doesn’t work“, ist eine Ausrede, die leider unreflektiert von vielen zitiert wird, ohne sich selbst damit wirklich auseinandergesetzt zu haben. Zugegeben, technische Standards entstehen nicht von heute auf morgen, und es dauert Zeit, bis sie sich zuverlässig etabliert haben. Auf diesem Weg knirscht es schon mal. Wer allerdings die Entwicklung und Umsetzung von IFC seit 2005 aus der Nähe verfolgt und die sehr erfolgreichen Auswirkungen der Software-Zertifizierung seitdem erfahren hat, wird bestätigen, dass sehr viel erreicht wurde. In vielen Unternehmen und Projekten wird heute IFC ganz selbstverständlich verwendet, es gibt sogar zunehmend Anwender, die gar nicht mehr wissen, dass das von buildingSMART entwickelt wurde und wird.

Die eingereichten Beiträge bei BIM-Wettbewerben, wie den „BIM-Champions“ von buildingSMART, zeigen eindrücklich, wie Open BIM heute funktioniert.

Die nächste Stufe, die wir in Open BIM erklimmen müssen, hat weniger mit technischen Datenstrukturen als viel mehr mit den Informationen in den Prozessen zu tun. Die heutige Herausforderung besteht darin zu verstehen, wer wann von wem welche Informationen benötigt. Das muss exakt beschrieben werden, wenn der Informationsaustausch mit Hilfe von Daten gelingen soll. IFC bietet flexible Strukturen (sogenannte PropertySets und Proxies), mit denen man auch projektspezifische Informationen austauschen kann, die im Standard nicht explizit beschrieben werden. Wenn man sich aber nicht auf die erforderlichen Informationen in den Prozessschritten einigt, kann auch über IFC nichts Vernünftiges übertragen werden. An der Standardisierung dieser Anwendungsfall-spezifischen Informationen wird zurzeit beim Use Case Management von buildingSMART und in der Unterreihe VDI 2552-Blätter 11 ff. gearbeitet.

Ein weiterer Punkt, der für erfolgreiches Open BIM entscheidend ist, betrifft die Begriffe, mit denen wir Dinge benennen. Es muss gelingen, dass wir uns entweder auf wenige Klassifikationssysteme einigen oder zumindest diese einander zuordnen können. Ein Mittel dazu ist das bSDD (buildingSMART Data Dictionary), dessen Wert erst zunehmend erkannt und das von den Softwaresystemen noch zu wenig implementiert wird.

IFC ist ein Daten-Transportmedium für Bauwerks- und Bauteil-Informationen. Die Informationen, die damit ausgetauscht werden, kommen von den Anwendern. Nur sie wissen, welche Informationen sie wann in welcher Tiefe benötigen. Mit IFC kann man unterschiedliche Informationen austauschen. Wie diese konkret für ein spezifisches Bauvorhaben in einem bestimmten Prozess aussehen, muss von den Anwendern beeinflusst werden. Deshalb halte ich den Schulterschluss zwischen Technik und Anwendern für so wichtig, und es ist unser stetes Bemühen bei buildingSMART, dafür ein förderliches Umfeld zur Verfügung zu stellen.

Das Wesen von Standardisierung ist, gerade in so jungen Bereichen wie BIM, dass ein Ende der erforderlichen Standardisierung nicht abzusehen ist. Bei der dynamischen Weiterentwicklung der Digitalisierung wird man auf absehbare Zeit wohl kaum an den Punkt kommen, an dem man mit einem letzten Kraftakt mit der Standardisierung fertig ist. Die im letzten Jahr von DIN, buildingSMART, VDI und Experten entwickelte BIM-Standardisierungs-Roadmap zeigt, dass noch sehr viel zu tun ist.

Nach spätestens 5 Jahren muss man überprüfen, ob eine VDI-Richtlinie noch dem Stand der Technik entspricht oder vielleicht sogar überhaupt nicht mehr benötigt wird. Allein daraus entsteht schon ein laufender Modernisierungs- und Anpassungsbedarf.

Der Fokus der momentanen Arbeit liegt bei der VDI 2552 in der 11-er-Blätter Unterreihe. Hier beschäftigt man sich für BIM-Anwendungsfälle, wie Schlitz- und Durchbruchsplanung, Koordinierung der Aufzugsplanung, Ökobilanzierung, Brandschutz, Schalungs- und Gerüsttechnik usw. mit den spezifischen erforderlichen Informations-Austausch-Anforderungen. Da kommt noch einiges auf uns zu.

Ziel ist es, dass man zum Beispiel künftig in BIM-Software-Systemen prüfen kann, ob für einen Anwendungsfall nach VDI 2552 Blatt 11.x alle erforderlichen Attribute mit Werten belegt wurden. Und dann sollte man auf Knopfdruck IFC-Daten erzeugen können, die genau die Informationen enthalten, die den Anforderungen entsprechen.

Konkret arbeitet man an diesem Thema in der VDI 2552 Blatt 11.4 „Informations-Austausch-Anforderungen für die Ökobilanzierung“. Einer der Gewinner des buildingSMART-Wettbewerbes „BIM Champions“ konnte mit seinem Beitrag zeigen, dass man mit geeigneten Attributen aus einem BIM-Modell eine Ökobilanzierung ableiten kann, ähnlich wie eine Mengenermittlung. Ob man Euros oder CO zählt, ist in der technischen Umsetzung grundsätzlich sehr ähnlich. Diese Erkenntnisse fließen in die VDI 2552 Blatt 11.4. und die danach strukturierten Informationen können dann künftig standardisiert mit Hilfe von IFC ausgetauscht, weiterverarbeitet und bewertet werden. Damit wird es wesentlich einfacher, Varianten zu validieren und die ökologisch beste Lösung zu finden.

Im Großen und Ganzen haben wir aufgeholt und in einigen Punkten sind wir sogar auf der Überholspur. Wir merken das auch an der Entwicklung von buildingSMART-Deutschland, das inzwischen mit zu den erfolgreichsten Chaptern von buildingSMART zählt.

Wir haben als erstes Chapter seit 2018 die BIM-Weiterbildung mit dem international anerkannten buildingSMART/VDI Zertifikat „Professional Qualification Foundation“ ausgerollt und inzwischen 5.600 Teilnehmende erfolgreich zertifiziert. Maßgeblich hat buildingSMART Deutschland auf Grund der drängenden Nachfrage das darauf aufbauende buildingSMART/VDI Zertifikat „Professional Qualification Practitioner“ entwickelt, das gerade eben ausgerollt wird.

Mit etwas Neid vernimmt man dann die Meldung aus Skandinavien, dass dort die Baugenehmigung für ein Wohnhaus auf Basis einer automatischen Prüfung von IFC-Daten auf Knopfdruck erteilt wurde. Aber immerhin sind die Diskussionen zum digitalen Bauantrag auch bei uns im Gange.

Der jüngste Beschluss des Bundeskabinetts zur Digitalisierungsmaßnahme, nach dem BIM bis 2025 in Projekten der Schiene und Bundesfernstraßen als Standard eingesetzt werden muss, ist schon bahnbrechend, da gibt es in dieser Konsequenz wenig Vergleichbares in anderen Ländern.

Die Prinzipien von BIM begleiten mich seit meinem ganzen Berufsleben. Als ich 1985 als Allplan-Entwickler begann und den ersten 3D-Kern für einen B-Rep-Modellierer und einen Hiddenline-Algorithmus entwickeln durfte, war mein Denken noch sehr von der Geometrie geprägt. Schon sehr bald haben wir im Entwicklungsteam von „Elementen“ gesprochen und damit Geometrie + Eigenschaften beziehungsweise Parameter gemeint. Dann habe ich STEP kennen gelernt das mit dem 3D AP 225 immer noch sehr geometrielastig war.

In den Forschungsprojekten der 90-er reifte dann die Erkenntnis, dass man die Gebäudestruktur und die Elemente und deren Abhängigkeiten als zentralen Aspekt verstehen muss, und Geometrie nur eine untergeordnete Rolle spielt – ein Element sogar verschiedene geometrische Repräsentationen oder auch gar keine haben kann.

Prof. Georg Nemetschek hat Forscher aus aller Welt, die sich mit semantischen Produktmodellen beschäftigt haben, zu Workshops eingeladen. Darunter waren Leute wie Prof. Chuck Eastman und Prof. Richard Junge, von denen ich viel gelernt habe. Es wurden in den 90-ern verschiedene Begriffe für diese Technologie verwendet, Semantic Product Model, Semantic Building Model, Building Model, Digital Building Model, Virtual Model. Ich denke, es war das vielbeachtete Interview von Jerry Laiserin, in dem man sich darauf geeinigt hatte, in dieser Stunde mal nur den Begriff BIM zu verwenden, der damals auch schon in vieler Munde war. Seitdem hat der Begriff BIM das Rennen gemacht.

Entscheidend war auch, dass man zunehmend verstanden hat, dass ein noch so großartiges Datenmodell implementiert in einem Modelserver allein nicht ausreicht. Wir haben uns die ersten 10 Jahre bei IAI fast nur darauf konzentriert, IFC zu entwickeln, und kaum jemand verstand, was man damit anfangen könnte. Nachdem die Erkenntnis gereift war, dass man für eine erfolgreiche Digitalisierung auch die Prozesse und Arbeitsmethoden darauf ausrichten muss, wurde „IAI“ in „buildingSMART“ – Clever Bauen – umbenannt.