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Matthias Wittmann

Mengen effizient ermitteln

Prozessoptimierung

Wird die Mengenermittlung durch BIM leichter oder effizienter? Experte Matthias Wittmann beschreibt die BIM-Anwendungsfälle modellbasierte Mengenermittlung und mobile Qualitätssicherung am Beispiel des Projekts Mercedes Platz in Berlin-Friedrichshain.

 

 

BIM steht für die Digitalisierung der Baubranche und ist deren Aushängeschild für die digitale Zukunft. Dabei ist BIM mehr als nur ein 3D-Modell. BIM ist eine Einstellung, BIM ist aktive Kommunikation, BIM ist mehr Kooperation.

Am Anfang steht das 3D-Modell

Eine zentrale Rolle spielen bei BIM strukturgebende 3D-Modelle. Während der Planungsphase wächst es durch immer mehr Modellelemente und deren umfangreiche Eigenschaften zu einem komplexen digitalen Gebäudemodell heran.

Die Modellerstellung und die damit einhergehende modellbasierte Mengenermittlung für das Projekt Mercedes Platz in Berlin-Friedrichshain realisierte die Hochtief Building-Niederlassung Berlin für den Rohbau und den Ausbau mit Nemetschek Allplan und Nevaris Build. Aufbauend auf Grundrissplänen des Planers wurden 3D-Modelle für 14 Kinosäle, den darunterliegenden Bowlingbereich, eine Music Hall, zwei Hotels und ein Bürogebäude erstellt.

Vom Groben ins Feine

Wichtig ist, beim Erstellen solch komplexer Modelle vom Groben ins Feine zu gehen. Der Fokus lag deshalb zu Beginn auf der modellbasierten Mengenermittlung. Auf diese Weise standen schnell zuverlässige Daten zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.

Zu Beginn der Modellerstellung werden die Ebenen korrekt eingestellt. Dieser erforderliche Schritt ermöglicht es, die Höhen von 3D-Elementen später ohne großen Aufwand zu ändern. Dafür ist es jedoch notwendig, alle Elemente an eine Ebene oder ein Ebenenpaar (OK/UK) zu binden. Durch Vorlage-Elemente, den sogenannten IBD-Assistenten von Allplan, verfügen Modellelemente bereits über umfangreiche Attribute, die während des Modellierens projektspezifisch angepasst werden können. Dadurch ist es möglich, unmittelbar nach dem Import der Grundrisspläne mit dem Modellieren zu beginnen.

Beim Projekt Mercedes Platz hat der Planer festgelegte Kurzbezeichnungen z. B. für den Trockenbau vorgegeben, die bei den projektspezifischen Trockenbauassistenten zum Einsatz kamen. Somit besitzt jeder Trockenbauwandtyp einen eindeutigen Code, der jederzeit zugeordnet und zu Mengen- und Qualitätschecks verwendet werden kann.

Kurzbezeichnungen als Codes

Ein Meilenstein ist erreicht, wenn alle raumbildenden Modellelemente verfügbar sind. Dazu zählen u. a. alle Rohbau- und Trockenbauelemente, aber auch Öffnungen wie Türen und Fenster. Sind diese Elemente im Modell verfügbar, können die projektspezifischen Raumassistenten, eine Art Projekt-Vorlageraum, mit Hilfe der automatischen Flächensuche in das Modell eingefügt werden.

Für den Ausbau standen ebenfalls Kurzbezeichnungen zur Verfügung, die den jeweiligen Boden- oder Deckenaufbau klar definieren. Dieser Code wurde als Attribut der Boden- und Deckenbeläge hinterlegt. Mit Hilfe der Flächenvisualisierung war jederzeit farblich erkennbar, um welchen Belagtyp es sich handelt.

Attribute reduzieren das Datenvolumen

Informationen, die über Attribute verfügbar sind, können besser verarbeitet werden als Informationen, die über die geometrische Eigenschaft des Modellelements gestreut werden. Am Beispiel des Kragplatten-Dämmelements lässt sich das sehr gut erläutern.

Das Dämmelement ist in Allplan als Objekt verfügbar und könnte manuell an Deckenelemente als eigene Schicht modelliert werden. Sinnvoller ist es jedoch, das Dämmelement in den Attributen der Kragplatte zu aktivieren. Diese Vorgehensweise hat folgende Vorteile: Die Mengen werden schnell und korrekt abgerufen, und die Modelldatei wird nicht unnötig aufgebläht, was bei komplexeren Gesamtmodellen zu längeren Rechenzeiten führen kann.

Build digitally first

3D-Modelle bieten sowohl für große als auch für kleinere Projekte den erheblichen Vorteil, dass das zu errichtende Bauwerk bereits in einer frühen Planungsphase vorab digital gebaut und dadurch greifbar und plastisch wird. Das bringt gerade im Bereich der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) enorme Chancen mit sich.

Für das Projekt Mercedes Platz haben die Fachplaner zunächst TGA-Modelle erstellt, die mit Autodesk Navisworks Manage weiter genutzt wurden. Auf der Basis dieser Software wurden die Mengen mit Navisworks modellbasiert ermittelt und Kollisionsprüfungen durchgeführt. Das heißt, die Modelle wurden auf Kollisionen der TGA-Gewerke untereinander und mit dem Architekturmodell geprüft.

Das Lokalisieren von Kollisionen unterschiedlicher Modellelemente funktioniert in der Software sehr präzise. Sehr wichtig ist, die ermittelten Kollisionen richtig zu bewerten und an die verantwortlichen Fachplaner korrekt und detailliert weiterzuleiten. Für die Kommunikation mit dem Fachplaner verwenden wir in Navisworks Ansichtspunkte. Gute Erfahrung haben wir auch mit dem BIM Collaboration Format (BCF) erzielt. BCF ist ein Format, mit dem nicht nur Screenshots der Kollisionen, sondern auch zugehörige Kamerapositionen (Koordinaten) im 3D-Modell an den Fachplaner weitergeleitet werden. Dieser findet somit deutlich schneller die Position der Kollision und kann diese sofort bearbeiten.

Da Hochtief von den Vorteilen von BIM überzeugt ist, überprüfen wir alle Projekte auch in der Niederlassung Berlin auf geeignete BIM-Anwendungsfälle. Ist vom Bauherrn kein konkreter BIM-Einsatz gefordert, geschieht dies über interne BIM-Abwicklungspläne, sodass mögliche BIM-Anwendungsfälle frühzeitig geklärt sind. Dadurch lassen sich die für die weiteren Prozesse notwendigen Projektbeteiligten rechtzeitig einbinden. Anforderungen späterer Anwendungsfälle an das 3D-Modell können nun meist sinnvoll umgesetzt werden, da sie bereits mit den Modell-Autoren abgestimmt sind. 3D-Modelle stehen uns bereits ab der Angebotsphase zur Verfügung, weil schon in dieser Phase ausschließlich modellbasiert gearbeitet wird.

Mit dem Tablet kommen die Daten auf die Baustelle

Der Tablet Computer wird im Zuge der Digitalisierung zum wichtigen Arbeitsgerät auf der Baustelle und unterstützt die Mitarbeiter mithilfe von Apps. Erprobte Prozesse gibt es in der Niederlassung Berlin bei der mobilen Qualitätssicherung und beim Mängelmanagement. Genutzt werden die Daten aber selbstverständlich auch, um sich im TGA-Dschungel anhand der TGA-Modelle besser orientieren oder entsprechende Bauteile kontrollieren zu können.

Für die Qualitätssicherung stehen den Bauleitern mobile Formulare zur Verfügung. Die Verortung zu Räumen erfolgt per Scan eines QRCodes. Anschließend wird das passende Formular am Tablet ausgefüllt, gegebenenfalls mit Fotos versehen und automatisch auf entsprechende Server hochgeladen. Hierbei unterstützt die Konzerntochter Hochtief ViCon mit ihrem Knowhow und ihrer langjährigen Erfahrung bei der Implementierung von BIM-Prozessen.

Im Bereich des Mängelmanagements greifen wir ebenfalls auf App-basierte Systeme zurück. Über die Browserintegration am Arbeitsplatz sind zudem alle Mängel übersichtlich und strukturiert einsehbar. Mängel werden per Smartphone oder Tablet direkt vor Ort aufgenommen und über einen Server einem zuständigen Nachunternehmer weitergeleitet.

Werden Nachunternehmer in das Mängelmanagementsystem direkt integriert, bietet dies enorme Vorteile. Der größte: eine einfache und klare Kommunikation. Der Nachunternehmer verwaltet auf seinem Tablet oder Smartphone jederzeit seine Mängel und gibt sie schnell frei. Der zuständige Bauleiter kann alle aufgenommenen Punkte über die Browser-Anwendung einsehen und bearbeiten. Den Überblick erhält er durch die integrierten Auswertungsfunktionen der jeweiligen Plattform. Um zu gewährleisten, dass Nachunternehmer durch das System mitgetragen und nicht abgeschreckt werden, sollte man jedoch darauf achten, dass man sich durch die schnelle Mängelaufnahme nicht dazu verleiten lässt, den Nachunternehmer mit zu vielen Mängelpunkten zu erschlagen. Auch hier hilft die frühzeitige und offene Kommunikation mit den zukünftigen Anwendern und Mitarbeitern.

Zeitsparer IFC-Datei

Die Baubranche äußert sich bisweilen negativ zum IFC-Dateiformat, weil das IFC-Modell sich zwar einlesen, aber nicht ohne umfangreiche manuelle Anpassung für weitere Anwendungen nutzen lässt. Anpassungen sind bereits für die modellbasierte Mengenermittlung notwendig.

Wir nutzen seit einigen Jahren IFC-Modelle, um den eigenen Modellierungsaufwand möglichst gering zu halten. Zuletzt wurde im Rahmen einer Pre-Construction-Phase von unserem ARGE-Partner ein IFC-Rohbaumodell zur Verfügung gestellt. Dieses IFC-Modell umfasst circa 1.200 Modellelemente bei einer Bruttogeschossfläche von etwa 90.000 Quadratmeter. Nach dem Qualitätscheck mit dem Solibri Modell Checker haben wir die IFC-Datei in Allplan importiert. Anschließend konnten mit Hilfe der IBD-Planungsdaten sowie der Filtereinstellungen der Software die notwendigen Bauteilattribute sehr schnell auf die jeweiligen IFC-Modellelemente übertragen werden.

Nach der finalen Kontrolle begannen die Erstellung der Räume und die Festlegung der Ausbauqualitäten. Erwähnenswert ist ebenfalls, dass nach dem Übertragen der Attribute auf die IFC-Modellelemente ein Allplanmodell zur Verfügung stand, mit dem unsere BIM-Experten optimal weiterarbeiten konnten. Aufbauend auf diesem Modell haben sie daraufhin eine modellbasierte Mengenermittlung durchgeführt. Dieses Beispiel zeigt deutlich, wie stark der Modellierungsaufwand durch das Anwenden des IFC-Formates reduziert werden kann.

Ein IFC-Modell ist allerdings immer nur so gut wie sein modelliertes Ursprungsmodell. Es muss sauber, das heißt, konsequent geschossweise und mit den richtigen Modellelementen modelliert sein. Das Modellelement einer Stütze muss auch die Attribute einer solchen erhalten und nicht die eines Wandelements. Nur so können – mit umfangreichen Filtern – problemlos und schnell die richtigen Attribute und die damit verbundenen Mengen übertragen werden. Bei den IBD-Planungsdaten der Software handelt es sich um Assistenten für den Bereich Hochbau und Massivbau, aber auch für Holz- und Stahlkonstruktionen. Diese Modellelemente verfügen bereits über eine Vielzahl von Attributen, die sofort ausgewertet werden können. Zum Beispiel werden für eine Stahlbetonwand Informationen zur Betongüte- und menge sowie zur Schalungsfläche und Bewehrungsmenge ausgegeben.

Fazit

Die Digitalisierung der Baubranche wird von großen Herausforderungen begleitet. Die Vielzahl der existierenden Softwarelösungen ist hier nur ein Beispiel. Doch gilt es zu bedenken, dass all diese Produkte die zukünftigen Werkzeuge von Ingenieuren und Architekten sein werden.

Wir sollten die Digitalisierung und die damit verbundenen Umwälzungen unserer Branche als Chance sehen, um enger zusammenzurücken und gemeinsam den digitalen Weg zu beschreiten. BIM hat das Potenzial, die oft konfliktorientierten Bedingungen, unter denen Projekte heute realisiert werden, nachhaltig zu verbessern.

 

Bilder
Allplan-Modell der Music Hall (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Allplan-Modell des Kinogebäudes (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Ausbauinformationen kommen über das Raummodell - Rohbau inkl. Trockenbau (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Ausbauinformationen kommen über das Raummodell - Rohbau inkl. Trockenbau
Build digitally first - 3D-Modell mit TGA (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Build digitally first - Reales Gebäude noch ohne TGA (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Erleichterte Kontrolle der TGA mit Hilfe von 3D-Modellen (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Erleichterte Kontrolle der TGA mit Hilfe von 3D-Modellen (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Knotenpunkt TGA - Besseres Begreifen von komplexen TGA-Knotenpunkten (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Leitungsverlauf im 3D-Modell (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
Leitungsverlauf real (Bild: Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause)
© Hochtief, experts jens neder; Fotos: ZWP Ingenieure-AG, Dipl.-Ing. (FH) Frank Krause
Komplexes TGA-Modell des Kinogebäudes
Autor

Matthias Wittmann ist BIM-Koordinator bei Hochtief Building Berlin. Seit vier Jahren fokussiert er sich auf die Themen BIM und BIM-Implementierung sowie modellbasierte Mengenermittlung. Darüber hinaus erwarb er zusätzliche Kenntnisse durch das BIM-Professional-Zertifikat der Ruhr-Universität Bochum.

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