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25.07.2019 | Malte Leffers

Verschenktes Potenzial

BIM-Modelle im Lebenszyklus nutzen

Dass die BIM-Modelle bisher kaum während der gesamten Lebenszyklusphasen genutzt werden, ist eine Verschwendung ihrer enormen Möglichkeiten.

Das BIM-Modell kann als Grundlage für verschiedenste Zwecke nach der Baufertigstellung genutzt werden. Im Bauwesen ergeben sich vor allem für das Facility Management viele Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise sind aussagekräftige BIM-Modelle im Service Management, im Space Management, in der Wartung und Instandhaltung oder der Gebäudeautomation von großem Nutzen. Auch in der Verwaltung, im Portfoliomanagement und in der Mieterakquise von Immobilien können BIM-Daten von Vorteil sein. Des Weiteren können die Modelle für zukünftige Renovierungen und An- bzw. Umbaumaßnahmen eines Gebäudes genutzt werden.

Die Daten eines BIM-Modells lassen sich in verschiedene Computersimulationen in den Bereichen Energie, Sicherheit oder Logistik einspeisen. Nicht nur geschäftsinterne Prozesse können von BIM-Modellen profitieren. BIM-Einbindungen sind auch in anderen Bereichen vorstellbar, z. B. im Smart Home, bei Kundenservice-Apps oder der Navigation innerhalb eines Gebäudes anhand von 3D-Daten. Darüber hinaus sind Verknüpfungspunkte mit dem Internet der Dinge bzw. generell mit Gebieten fernab des Bauwesens denkbar.

Im Folgenden werden mögliche BIM-Implementierungen in der Nutzungsphase genauer analysiert. In Kooperation mit der DB Station&Service AG wurden einzelne Nutzungsmöglichkeiten eines BIM-Modells anhand eines fertiggestellten Gebäudes untersucht. Hierfür diente der 2016 fertiggestellte Bahnhof Lutherstadt Wittenberg. Der mehrfach ausgezeichnete Bahnhof wurde als zweiter sogenannter „Grüner Bahnhof“ mit dem Ziel der Klimaneutralität von Beginn an mit BIM geplant.

BIM-Bestandsmodelle

Um ein Gebäude möglichst effizient zu nutzen oder zu verändern, ist man von der Betriebsphase bis zum Abriss eines Gebäudes immer auf korrekte Informationen über das Gebäude angewiesen. Generell kann die Beschaffung dieser Informationen sehr zeit- und auch kostenintensiv sein. Gegebenenfalls müssen Informationen neu erstellt werden.

Das große Plus des BIM-Modells besteht in der Fülle der abrufbaren Informationen an einem Ort. Dies macht das BIM-Modell, dass sowohl dreidimensionale als auch parametrische Inhalte enthält, zu einem ausgezeichneten Bestandsmodell im Vergleich zu hunderten traditionellen Gebäudeplänen und Unterlagen pro Gebäude.

 

BIM-Bestandsmodell des Bahnhofs Wittenberg
BIM-Bestandsmodell des Bahnhofs Wittenberg (Bild: DB Station&Service AG)

Das BIM-Bestandsmodell ist die Basis für alle eventuell folgenden BIM-Nutzungen und muss deshalb weitgehend komplett sein (as-built; LOD 500). Nach dem Bau eines Gebäudes muss das digitale Modell zudem mit Daten zum Betrieb, der Instandhaltung und Wartung gefüttert bzw. verknüpft werden (6D und 7D BIM). Ein komplettes BIM-Bestandsmodell kann man sich als digitalen Zwilling (Digital Twin) des realen Gebäudes vorstellen. Im Praxisversuch stellte sich heraus, dass es sehr umfangreich ist, im Nachhinein einzelne Gewerke zu ergänzen, wenn der Fachplaner nicht BIM-konform geplant hat. Die nachträgliche Modellierung eines Bestandsgebäudes von Null an ist demzufolge mit einem großen Aufwand verbunden.

Wartung mit Hilfe des BIM-Modells

Die Wartung von baulichen und technischen Anlagen erfolgt traditionell auf Grundlage von 2D-Plänen und Datenblättern, sofern sie vorhanden sind. Der Ausführende hat je nach Gewerk etliche Pläne und Dokumente zu studieren, ehe die eigentliche Arbeit beginnen kann. Zusätzlich ist noch die bauliche und technische Umgebung zu beachten.

Der große Vorteil eines BIM-Modells ist hier die zusätzliche Visualisierungsmöglichkeit in 3D. Dies allein erleichtert die Lokalisierung der zu wartenden Teile bereits enorm. Um zu erkennen, ob und wodurch ein zu wartendes Teil eventuell verdeckt ist, müssen in 2D mehrere Schnitte und Grundrisse in verschiedenen Ebenen kontrolliert werden. Die Betrachtung in 3D bringt nicht nur zeitliche und demzufolge¬ monetäre, sondern auch sicherheitstechnische Vorteile (z. B. keine Beschädigung von neben dem Objekt liegenden Stromkabeln oder Gasleitungen).

Im BIM-Modell können die zu wartenden Teile schnell aus einer Liste ausgewählt und automatisch in 3D oder 2D markiert werden. Nach der Lokalisierung lassen sich störende Elemente ausblenden und 3D-Schnitte erzeugen, um den Überblick zu verbessern. Diese Prozesse können live vor Ort auf mobilen Endgeräten ausgeführt werden, so dass zusätzliche Wege vermieden werden. Vor allem für ortsfremde Wartungs- und Reparaturfirmen ist dies ein Gewinn.

Mit gängigen plattformübergreifenden BIM-Viewern ist es zudem möglich, die 3D-Visualisierung mit Skizzen, Markierungen und Kommentaren an weitere Beteiligte zu versenden bzw. im Kollektiv zu teilen. Diese Methode erwies sich im Praxistest als sehr hilfreich und leicht auszuführen. Wenn zudem eine Schnittstelle zum CAFM geschaffen wird, können neben der 3D-Ansicht auch technische Daten automatisch eingeblendet werden.

Weiterhin lässt sich das BIM-Modell auch in Augmented-Reality-Anwendungen hochladen. Die realen Bilder einer mobilen Kamera oder eine Augmented-Reality-Brille können so durch digitale Inhalte ergänzt werden.

BIM-Daten für zukünftige Projekte nutzen

Wenn man vom Standard-Gebäudelebenszyklus Entwicklung -> Planung -> Bau -> Nutzung -> Umbau -> Abriss ausgeht, dann werden während der gesamten Lebensdauer kontinuierlich viele neue Informationen hinzugefügt. Andererseits werden viele Informationen auf diesem langen Weg nicht übergeben oder schlecht archiviert – kurzum: Sie gehen verloren.

Der Verlust von Informationen ist traditionell zwischen den einzelnen Phasen am größten. Doch wenn die Informationen gleich von Beginn an zentral in einem fortlaufend gepflegten BIM-Modell hinterlegt sind, lässt sich der Informationsverlust verringern. Darüber hinaus ist es möglich, den Informationskreislauf zu schließen. Die bis zum Abriss eines Gebäudes gesammelten Daten könnten z. B. zu jeder Zeit von Entwicklern und Planern eingesehen werden. Änderungen und Probleme, die während der Lebensphase entstehen, werden in das Modell übernommen und transparent für alle Projektbeteiligten dargestellt. Aufgetretene Fehler und Probleme können in zukünftigen Projekten vermieden werden.

Liegt ein weitgehend komplettes BIM-Modell vor, muss es kontinuierlich gepflegt werden, um es während der gesamten Nutzungsphase und darüber hinaus effizient nutzen zu können. So gesehen gibt es kein fertiges BIM-Modell, weil sich das Gebäude im Lebenszyklus verändert und der digitale Zwilling diese Änderungen widerspiegeln muss.

Im Feldversuch wurde getestet, wie dieser interdisziplinäre Informationsaustausch realisiert werden kann. Im speziellen Fall bestand die Idee darin, neue Daten aus dem Facility Management in ein zentrales BIM-Modell zu laden, was dann wiederum z. B. von Planern eingesehen werden kann. Die auf den ersten Blick einfachste Art des Datentransfers wäre der Export von Daten aus einer CAFM-Software direkt ins BIM-Modell.

Auf dem CAFM-Markt gibt es jedoch eine Vielzahl von Softwareanbietern mit unterschiedlichen Dateiexportmöglichkeiten. Hier war zur Zeit des Tests kein einheitliches Format erkennbar. Aus diesem Grund wurde zwischen CAFM- und BIM-Modell eine MS-Access-Datenbank geschaltet. Über diese Zwischeninstanz können sowohl Daten in das BIM-Modell importiert als auch aus dem BIM-Modell exportiert werden. Um das komplette Potenzial eines BIM-Modells zu nutzen, ist es natürlich sinnvoll, auch hier wie bereits beschrieben 3D-Geometrien zur Veranschaulichung zu nutzen. Dieser Schritt befindet sich aktuell in der Entwicklung.

Eine Anwendung in der Realität könnte künftig zum Beispiel so aussehen, dass vom Facility Management identifizierte Probleme notiert, gewertet und dann in das BIM-Modell geladen werden. Neben eine Fehlerliste könnten die problembehafteten Elemente im Modell mit definierten Farben markiert werden.

Verkauf und Mieterakquise mit Hilfe von BIM-Modellen

Neben den Betriebskosten einer Immobilie steht und fällt der Erfolg eines Projekts mit den finalen Miet- bzw. Verkaufseinnahmen. BIM-Modelle können hier gewinnbringend für eine verbesserte Vermarktung der Immobilie eingesetzt werden. Renderings und Videos lassen sich mit Hilfe von BIM-Modellen schnell erstellen.

Eine bisher wenig genutzte Form der Immobilienvermarktung ist das so genannte real-time rendering. Hier kann sich der Interessent vor einem Bildschirm oder mit Hilfe eines Head-Mounted-Displays frei durch ein digitales Gebäudemodell bewegen. Das kann man sich wie ein Computerspiel vorstellen, bei dem man selbst als Protagonist durch das Gebäude läuft.

 

Real-time rendering des Bahnhofs Wittenberg
Real-time rendering des Bahnhofs Wittenberg (Bild: DB Station&Service AG)

Diese Art der Vermarktung ist interaktiver als herkömmliche Methoden und regt die Vorstellungskraft potenzieller Mieter oder Käufer an. Vor allem Interessenten ohne Erfahrung im Bauwesen bekommen dadurch einen wesentlich besseren Eindruck vom Gebäude, verglichen mit der traditionellen Akquise mit 2D-Plänen. Die DB Station&Service AG nutzt diese Vermarktungstechnik bereits mit Erfolg in der Vermarktung von freien Geschäftsflächen in Bahnhöfen.

Auch beim Verkauf und der Mieterakquise mit BIM-Modellen sind Verknüpfungen des BIM-Modells mit Augmented-Reality-Applikationen denkbar. So könnten beispielsweise bei der Besichtigung einer Immobilie Umbauten in digitaler Form auf einem Display dargestellt werden.

Bei der Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten¬ eines qualitativ hochwertigen BIM-Modells ist auch das Modell an sich ein Plus bei der Vermarktung. Der Wert einer Immobilie wird durch die Existenz eines BIM-Modells gesteigert. Es ist vorstellbar, dass BIM-Modelle bzw. deren Nutzung zukünftig mit der eigentlichen Immobilie vermietet werden. Alternativ können¬ die genannten Nutzungsmöglichkeiten eines BIM-Modells vom Eigentümer angeboten und an den Mieter verkauft werden.

Informations-, Infrastruktur- und Personalanforderungen

Um diese Nutzungsmöglichkeiten zu realisieren, ist es notwendig, Rahmenbedingungen zu schaffen. Die Qualität des digitalen Gebäudezwillings wird im Wesentlichen durch die Menge an enthalten Informationen definiert. Der digitale Zwilling sollte möglichst früh und kontinuierlich mit hochwertigen Daten gefüttert werden, um dem realen Geschwistermodell möglichst ähnlich zu sein.

Um alle Vorteile von BIM zu nutzen, sind eventuell Investitionen in Hardware (mobile Endgeräte, leistungsstarke Rechner zur Modellierung usw.), Software und Cloud Services notwendig. Zudem müssen vorhandenes Personal geschult und zusätzliches Personal eingestellt werden. BIM ist vor allem ein Werkzeug zur verbesserten Kommunikation. Gewerke- und abteilungsübergreifendes Arbeiten muss deshalb vom höheren Management gefördert werden.

In Anbetracht der Lebensdauer eines Gebäudes von mehreren Jahrzehnten werden zudem hohe Anforderungen an das Datenmanagement der BIM-Modelle gestellt. Hierfür muss eine wohlüberlegte Struktur geschaffen und befolgt werden. Um eine erfolgreiche und langfristige Nutzung zu gewährleisten, sind sowohl Datensicherheits- als auch Datenschutzaspekte zu beachten.

Fazit

Um BIM-Modelle in der Zukunft effizienter zu nutzen, ist es notwendig, eine klare Strategie¬ zu erarbeiten, um den Informations-, Infrastruktur- und Personalanforderungen gerecht zu werden. Die Nutzung von BIM-Modellen im gesamten Gebäudelebenszyklus steckt in Deutschland noch in den Kinderschuhen, aber sie bietet großes ökonomisches, ökologisches und soziales Potenzial. Es gibt zahlreiche sinnvolle Möglichkeiten, ein hochwertiges BIM-Modell nach der Fertigstellung eines Gebäudes¬ weiter zu nutzen. Aus diesem Grund ist anzunehmen, dass die Nachfrage nach BIM-Bestandsmodellen (primär im gewerblichen Bereich) ansteigen wird.

Lesen Sie auch das Interview mit Architekten und Fachplanern zum Umbau des Bahnhofs Pinneberg:
Teil 1: „O Gott, BIM! Was sind das für drei Buchstaben?“
Teil 2: „Die Welt kennt BIM noch nicht“

© DB Station&Service AG
Autor

Malte Leffers arbeitet leistungsphasenübergreifend als Architekt im Industriebau. Mit dem Prädikat „Bestabsolvent des Jahrgangs“ beendete er 2018 den internationalen Masterstudiengang „Construction and Real Estate Management“ (Metropolia Helsinki/HTW Berlin). Im Zuge der Abschlussarbeit, die in Kooperation mit der DB Station&Service AG entstand, beschäftigte er sich mit der Nutzung von BIM für den gesamten Gebäudelebenszyklus.

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