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BIM

BIM: Methode, nicht Software

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Ganzheitlich planen: Die automatische Generierung von Plänen und Visualisierungen ist einer der vielen Vorteile von BIM.

Building Information Modeling (BIM) stellt neue Anforderungen an Programme, Anwender und Projektbeteiligte.

Text: Marian Behaneck

Building Information Modeling, was übersetzt etwa „Bauwerksdatenmodellierung“ bedeutet, ist keine Software. Darunter versteht man vielmehr jene Planungsmethoden und Prozesse, die für die Erstellung, Koordination und Übergabe konsistenter, für alle Beteiligten zugänglicher digitaler Gebäudedatenmodelle erforderlich sind. Häufig wird BIM als Synonym sowohl für die Planungsmethode als auch für das Gebäudedatenmodell verwendet. BIM ist in erster Linie ein Informations-, Koordinations- und Managementprozess, weshalb man treffender von „Building Information Management“ sprechen müsste. Technisch gesehen, steht BIM für die Ablage planungs-, ausführungs- und nutzungsrelevanter Bauwerksinformationen in fachspezifischen Datenbanken (Fachmodellen). Dahinter steckt die Idee, den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks ganzheitlich zu betrachten – von der Konzeption über die Konstruktion, Erstellung und Wartung bis zu dessen Entsorgung respektive Wiederverwertung.

BIM-Vorteile und Anforderungen

Der Bausoftwarebranche zufolge soll die BIM-Planungsmethode zeitraubende Mehrfacheingaben und eine fehlerträchtige, redundante Datenhaltung vermeiden, Arbeitsabläufe transparenter und effizienter gestalten und die Planungs- und Ausführungsqualität steigern. Gebäude, Bauteile und die Haustechnik sollen einfacher auf zeitliche und geometrische Kollisionen gewerkübergreifend überprüft werden können. Gebäudeentwürfe sollen sich effizienter gestalterisch, statisch, bau- und haustechnisch, bauphysikalisch oder energetisch optimieren lassen. Kosten sollen präziser vorhergesagt, Bauzeiten verlässlicher geplant werden können. Während der Planung sukzessive in das Gebäudedatenmodell eingepflegte Informationen sollen Bau- und Bewirtschaftungsprozesse optimieren. Auf Grundlage des Modells simulierte Bau- und Montageabläufe sollen vor Baustellen-Überraschungen schützen.

Bevor man von diesen Vorteilen profitieren kann, müssen Programme, Anwender und Projektbeteiligte allerdings bestimmte Anforderungen erfüllen. Software muss „BIM-fähig“ sein, was beispielsweise für CAD-Programme bedeutet, dass sie über parametrisierbare 3D-Objekte mit assoziierten alphanumerischen Objektinformationen verfügen. Weitere Anforderungen sind eine die Planung vereinfachende Bauwerksstrukturierung, automatische Planableitungen und Auswertungen, aktuelle IFC-Schnittstellenstandards für den Datenaustausch und mehr. Die meisten bauspezifischen CAD-Programme bieten dies bereits, aber längst nicht alle. Deshalb muss manchmal in neue Software investiert werden, teilweise aber auch in neue Hardware – etwa dann, wenn der Datenumfang großer BIM-Projekte die Rechenleistung älterer Rechner in die Knie zwingt. Auch Anwender und Beteiligte müssen „BIM-bereit“ sein. Das bedeutet nicht nur, dass sie BIM-fähige Software bedienen können, sondern auch, dass sie mit der BIM-Arbeitsweise vertraut sind. Die neue Planungsmethode funktioniert nämlich nur, wenn sich alle Beteiligten abstimmen, BIM-Modellierregeln, Kommunikations-, Koordinations- und Informationsstandards festlegen und sich auch daran halten.

BIM ist omnipräsent

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Alles im Blick: Über BIM-Modelle lässt sich die gesamte Prozesskette abbilden – von der Erstellung über die Ausführung und Nutzung bis zum Rückbau von Bauwerken.

BIM ist mittlerweile in vielen Bausparten präsent – im Hoch- und Tiefbau ebenso wie im Massiv-, Betonfertigteil-, Stahl- oder Holzbau. Wird das dreidimensionale BIM-Datenmodell mit unterschiedlichen Parametern verknüpft, entstehen vielfältige Einsatzmöglichkeiten: Erweitert man es beispielsweise um die vierte Dimension „Zeit“, kann der komplette Bauablauf geplant und visualisiert werden. Damit lassen sich geometrische Konflikte gewerkübergreifend aufdecken oder Baustellen-, Montage- und Logistikabläufe optimieren. Die 5D-Simulation berücksichtigt neben dem 3D-Gebäudemodell und der Zeit auch Mengen, Baukosten und Ressourcen, wie etwa Baustoffe, Maschinen oder Personal. Damit lassen sich Bau-, Montage- und Installationsprozesse vorab simulieren, Abläufe und Termine präziser vorhersagen, Kollisionen und Probleme frühzeitig erkennen. Werden zusätzlich Lebenszyklusaspekte wie die Gebäudebewirtschaftung, der Abriss und die Entsorgung/Materialwiederverwertung berücksichtigt, erhält man 6D-BIM. Auch 7D-BIM gibt es bereits: dabei werden im Hinblick auf eine möglichst effiziente Gebäude- und Liegenschaftsverwaltung (Facility Management) Aspekte der Gebäude-Nutzung wie Wartung und Instandhaltung berücksichtigt.

Viele Software-Werkzeuge orientieren sich am BIM-Standard, insbesondere CAD-Programme für die Gebäudeplanung, Tragwerks- oder Haustechnikplanung. BIM-Daten nutzen auch Programme für die Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung, für Kostenplanung und -steuerung, für Bauzeiten- und Ressourcenplanung für bauphysikalische Untersuchungen, energetische Gebäudeoptimierungen und mehr.

Little oder big, closed oder open?

BIM-Vorteile und Möglichkeiten können in der Praxis häufig nicht greifen, weil Pläne immer noch zeichnungsorientiert erstellt werden, Bauwerksdaten aufgrund von Schnittstellenproblemen von den Projektbeteiligten mehrfach eingegeben, Geometrie-, Objekt- und Berechnungsdaten getrennt gehalten, Änderungen auf der Baustelle nicht konsequent in der Planung nachvollzogen werden und anderes mehr. Mit BIM wird nicht automatisch alles besser, aber man kann diese und andere Probleme weitgehend vermeiden, Fehlerquellen minimieren, die Produktivität steigern und Arbeitsabläufe effizienter gestalten. Das lässt sich jedoch nur mit Hilfe von „Big BIM“ erreichen. Darunter versteht man die fachübergreifende Zusammenarbeit aller an der Planung, Ausführung und Nutzung eines Bauwerks beteiligten Partner und deren Softwarewerkzeuge unterschiedlicher Hersteller. Das ist derzeit noch weitgehend Vision, wird aber in Teilbereichen, wie etwa zwischen Tragwerks- und Haustechnik-Planern, schon praktiziert.

Weitaus häufiger ist derzeit „Little BIM“ in den Unternehmen vertreten: Darunter versteht man den BIM-Einsatz als „Insellösung“ innerhalb eines Unternehmens oder einer Planungsdisziplin und einer Softwarelösung eines Herstellers. Planer, die eine parametrische, dreidimensionale und bauteilorientierte CAD-Software der zweiten Generation einsetzen und die während der Planung generierten 3D-Gebäudedaten und Bauteilattribute für halbautomatische Beschriftungen, Listen, AVA– und Kostenauswertungen nutzen, erfüllen bereits elementare Voraussetzungen für Little BIM. Parallel zum Begriffspaar „Little BIM“ und „Big BIM“ gibt es auch die auf die Software bezogene Bezeichnung für ­eine geschlossene (Closed BIM) oder offene Softwarelandschaft (Open BIM). Voraussetzung von Big beziehungsweise Open BIM sind offene Datenaustausch-Standards wie IFC (Industry Foundation Classes), gbXML (Green Building XML) oder BCF (BIM Collaboration Format) für den Austausch von BIM-Daten, Berechnungs- und Analysedaten oder Nachrichten zwischen BIM-Viewern und ‑Anwendungsprogrammen und mehr.

Arbeit verlagert sich nach vorn

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Räumlich abbilden: Wird das BIM-Modell dreidimensional geplant und visualisiert, lässt es sich funktionell wie ästhetisch analysieren.

BIM generiert auch Probleme oder, um im korrekten BIM-Wording zu bleiben, „Herausforderungen“. So ist der Aufbau und die Pflege des BIM-Datenmodells aufwendiger als bei der zeichnungsorientierten Arbeitsweise. Dieser Mehraufwand wird allerdings später ausgeglichen, da nachfolgende Phasen profitieren. Zudem verschiebt sich der Arbeitsaufwand: So bekommt die Vor- und Entwurfsplanung ein stärkeres Gewicht, weil in dieser Phase das BIM-Basismodell generiert wird. Das hat zur Folge, dass der Entwurfsverfasser viel Zeit in das 3D-Modell investieren muss, ohne daraus unmittelbar einen Nutzen ziehen zu können. Andererseits vermindert sich der Aufwand für die Genehmigungs-, Ausführungs- und Fachplanung, da sich vieles aus dem Modell ableiten lässt. Zu einer Herausforderung können auch der Datenumfang und das Datenmanagement werden. Insbesondere Großprojekte müssen gewerk-/fachbereichsweise in Fachmodelle unterteilt werden, damit sie bearbeitbar bleiben.

BIM-Entwicklungen und Trends

In anderen Wirtschaftszweigen wie der Maschinenbau-, Anlagenbau- und Automobilindustrie haben sich schon seit vielen Jahren die synonymen Begriffe PDM und PLM (Product Data Management und Product Lifecycle Management, übersetzt: Produktdaten- und Produktlebenszyklus-Management) etabliert. Dagegen steht BIM weltweit und erst recht in Deutschland in seiner Entwicklung noch am Anfang. Entsprechend groß sind die Potenziale. Simulationsprozesse etwa, die eine haustechnische, brandschutztechnische, energetische, lichttechnische, bauphysikalische oder akustische Optimierung von Bauwerken zum Ziel haben, werden zu einem gängigen Werkzeug in der Bauplanung werden, da sich der Eingabeaufwand mit BIM-Modellen und Schnittstellen erheblich reduzieren lässt.

Die Verknüpfung von BIM– mit LCC-Daten (Life Cycle Costing) sowie energetischen, ökonomischen und ökologischen Informationen bietet erstmals die Möglichkeit, die lebenszyklusorientierte Planung sowie Nachhaltigkeitsaspekte von Bauwerken auf eine quantitativ messbare Grundlage zu stellen. Auch die Verknüpfung von BIM

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Schwachstellen erkennen: Auch zur Untersuchung geometrischer Probleme taugt das dreidimensionale Modell.

Bauwerksdaten mit Geografischen Informationssystemen (GIS) zur Erfassung und Verwaltung von Sach- und Geometriedaten mit ihren logisch-inhaltlichen und räumlichen Zusammenhängen wird neue Möglichkeiten in der Stadt- und Bauleitplanung, Regionalplanung oder Verkehrsinfrastrukturplanung eröffnen. So wird man etwa bei der Planung von Verkehrswegen in Wohngebieten auf verlässlichere Gebäudedaten zurückgreifen und die Auswirkungen der Lärm- und Schadstoffausbreitung wirksamer reduzieren können. Auch weitere aktuelle Entwicklungen wie der „Digitale Bauantrag“, die „Digitale Fabrikation“, die Visualisierung und 3D-Präsentation innerhalb virtueller oder erweiterter Realitäten (Virtual Reality, Augmented Reality) sowie die dreidimensionale Ausgabe von Bauprodukten oder kompletter Bauwerke über 3D-Drucker erhalten durch BIM neue Impulse.

BIM ist nicht zuletzt ein Teilaspekt der aktuellen (Bau-)Industrie-4.0-Diskussion. Durch die Verzahnung vorhandener Technologien wie BIM, RFID (Radio-Frequenz-Identifikation) zur berührungslosen Identifizierung und Lokalisierung von Bauteilen, Werkzeugen oder Maschinen sowie von Mobile und Cloud Computing sind medienbruchfreie digitale Prozessketten – und damit ein wichtiger Teilaspekt von „Industrie 4.0“ – heute schon möglich. Doch für die praktische Umsetzung fehlen Standards. Die Herausforderung liegt darin, die Vielzahl an Arbeitsschritten, Akteuren, Softwarewerkzeugen, Abhängigkeiten und unterschiedlichen qualitativen Anforderungen abzustimmen und in einem digitalen Modell abzubilden. Hinzu kommt, dass Rationalisierungspotenziale nur dann maximal ausgeschöpft werden können, wenn sich alle planenden und ausführenden Unternehmen daran beteiligen.

BIM kann nicht alles

BIM weist in die richtige Richtung, ist aber nicht die Lösung aller Probleme am Bau. Die BIM-Methode kann nicht Zeitdruck, mangelndes Nachdenken, eine fehlende Detailplanung und erst recht nicht ständige „baubegleitende“ Planungsänderungen auffangen. Zudem liegen Theorie und Praxis teilweise noch weit auseinander. Halbwegs reibungslos

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Austausch: Dreidimensionale BIM-Modelle ermöglichen gemeinsame Besprechungen auf einer identischen Datenbasis.

funktioniert BIM derzeit nur, wenn alle Beteiligten Produkte desselben Softwareherstellers nutzen. Da in der Realität stets mehrere Unternehmen und mehrere, häufig nicht BIM-konforme Programme parallel an der Planung beteiligt sind, führt das zwangsweise zu Daten-Inkonsistenzen. Sobald Daten zwischen Berechnungs- oder Simulationsprogrammen unterschiedlicher Hersteller ausgetauscht werden müssen, knirscht es.

In der Praxis wurde die BIM-Methode deshalb weltweit bisher bei keinem einzigen Vorhaben durchgängig und konsequent mit allen am Bau Beteiligten eingesetzt. Insbesondere ausführende Bauunternehmer und Handwerker, aber auch Bauherren und Facility Manager können mit BIM derzeit wenig anfangen. Trotz aller Einschränkungen und Herausforderungen: technische Entwicklungen haben die Eigenschaft, dass sie nicht aufzuhalten sind. Wer nicht zumindest sein BIM-Wissen auf dem Laufenden hält, gerät in Gefahr, technologisch abgehängt zu werden.
Marian Behaneck ist freier Fachjournalist in Jockgrim (Pfalz).
BIM-Glossar*
BIM: Building Information Modeling. Lebenszyklusorientierte, rechnergestützte Planungsmethode für eine optimierte architektonische, statische, energetische oder haustechnische Planung und Ausführung sowie spätere Bewirtschaftung von Gebäuden.
Little/Big BIM: Unter Little BIM versteht man den BIM-Einsatz als „Insellösung“ innerhalb eines Büros, einer Planungsdisziplin und einer Softwarelösung. Big BIM umfasst dagegen die Zusammenarbeit aller an der Planung, Ausführung und Nutzung eines Bauwerks beteiligter Partner und deren Softwarewerkzeuge unterschiedlicher Hersteller über ein gemeinsames BIM-Datenmodell.

Open/Closed BIM: Parallel zum „Little/Big BIM„-Begriff auf die Software bezogene Bezeichnung für eine offene (Open BIM) oder geschlossene Softwarelandschaft (Closed BIM). Open BIM bezeichnet ferner auch eine Marketinginitiative von BuildingSmart und mehreren Softwareanbietern, die das offene BuildingSmart-Datenmodell mit dem Ziel unterstützen, BIM in der gesamten Baubranche weltweit voranzutreiben.

4D/5D/6D/7D BIM: Wird das dreidimensionale BIM-Datenmodell um die vierte Dimension „Zeit“ erweitert (4D BIM), kann vorab der Bauablauf visualisiert werden. 5D-BIM berücksichtigt zusätzlich auch Mengen, Baukosten und Ressourcen, womit Bau- und Montageprozesse simuliert werden können. Mit 6D BIM werden auch Lebenszyklusaspekte wie die Gebäudebewirtschaftung, der Abriss und die Entsorgung/Materialwiederverwertung einbezogen. 7D-BIM berücksichtigt Aspekte der Gebäude-Nutzung (Facility Management) wie Wartung, Instandhaltung etc.

IFC: Industry Foundation Classes. Offener, von BuildingSmart international definierter Datenstandard zur digitalen Beschreibung von BIM-Datenmodellen, inklusive aller Gebäudestrukturen und Bauteileigenschaften, um Planungsdaten zwischen unterschiedlichen Bausoftwaresystemen verlustfrei austauschen zu können.

Weitere Infos, Literatur und Quellen*

bimundumbimherum.wordpress.com – BIM-Blog

www.5d-initiative.eu – 5D-Initiative von ENCORD

www.aec3.de – BIM-Prozessoptimierung

www.bim-information.com – Video-Anwenderberichte

www.bim-me-up.com – BIM-Blog

www.bim4you.de – 5D BIM-Lösung BIM4You

www.bimserver.org – BIM-Modelserver

www.buildingsmart.de – IFC/BIM-Anwendergruppe

www.buildingsmart-tech.org – BuildingSmart International

www.mefisto-bau.de – Bauablaufsimulations-Projekt

www.planen-bauen40.de – Inititiative Planen Bauen 4.0
www.wikipedia.de – Suchwort „BIM“ etc.
www.youtube.de – Suchwort „BIM“ etc.

Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR, Hrsg.): Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung, Eigenverlag, Berlin 2011

Dittmar, T.: BIM und Recht, aus: BTGA-Almanach 2015, Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.V. (Hrsg.), Strobel-Verlag, Arnsberg 2015,
Download: www.btga.de

Egger, M., Hausknecht, K., Liebich, T./ Przybylo, J, Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR, Hrsg.): BIM-Leitfaden für Deutschland, Eigenverlag, Berlin 2014,
Download: http://bit.ly/1tDYG5Y

Ernst & Sohn (Hrsg.): BIM – Building Information Modeling 2015, Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, Berlin 2015

Eschenbruch, K., Malkwitz, A, Grüner, J., Poloczek, A., Karl, Ch. K., Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR, Hrsg.): Maßnahmenkatalog zur Nutzung von BIM in der öffentlichen Bauverwaltung unter Berücksichtigung der rechtlichen und ordnungspolitischen Rahmenbedingungen, Eigenverlag, Berlin 2014,
Download: www.bbsr.bund.de, Suche: Maßnahmenkatalog BIM

Günthner, W./Borrmann, A.: Digitale Baustelle – innovativer Planer, effizienter Ausführen, Werkzeuge und Methoden für das 21. Jahrundert, Springer, Heidelberg 2011

Hausknecht, K., Liebich, T.: BIM-Kompendium. Building Information Modeling als neue Planungsmethode, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2016

Przybylo, J., DIN e.V (Hrsg.): BIM – Einstieg kompakt: Die wichtigsten BIM-Prinzipien in Projekt und Unternehmen, Beuth, Berlin 2015

Wernik, S./May, I., buildingSmart e.V.: Building Information Modeling: Das steckt hinter BIM und darum sollten Sie sich damit befassen, aus: Planungsbüro professionell 10/2014, IWW, Würzburg,
Online: www.iww.de, Suche: ID 42937295

Westphal, T./ Herrmann, E.M. (Hrsg.): BIM – Building Information Modeling I Management, Edition Detail, Institut für internationale Architektur-Dokumentation, München 2015

* Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit. Stand: 05/16.

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