BIM ist in der TGA-Planung zwar schon angekommen, aber noch längst nicht im SHK-Handwerk. „Zu viel Aufwand, zu wenig Nutzen“, ist häufig zu hören. Dabei hat BIM auch für ausführende Gewerke vieles zu bieten: BIM-Modelle können von Planern übernommen werden, aus denen man präzise Massen, Mengen, Stücklisten, Kosten, teilweise auch schon konkrete Anlagendaten ableiten kann. Automatisch generierte Termin-, Bau- und Montageablaufplanungen, Änderungsverfolgungen, Baufortschritts-, Kollisions-, Plausibilitäts- und Qualitätskontrollen, attraktive 3D-Visualisierungen oder VR-Präsentationen der Badplanung für Kunden sind weitere Vorteile. Das wichtigste Argument aber ist: An BIM kommt keiner mehr vorbei, weil es über kurz oder lang zu einem Standard wird.
BIM boomt (bald)!
Auch wenn große Bauunternehmen wie Hochtief, Max Bögl, Wolff & Müller, Züblin und andere bereits zahlreiche BIM-Projekte erfolgreich realisiert haben – über die gesamten baulichen Aktivitäten betrachtet, ist BIM in Deutschland noch wenig verbreitet. Umfragen zufolge liegt der aktuelle Anteil von BIM-Projekten am gesamten Projektvolumen bei rund 10 %.
Dennoch kommt BIM voran, zwar langsam, aber stetig – nicht zuletzt aufgrund der strategischen politischen Förderung. So ist BIM bei der Realisierung öffentlich finanzierter Bau- und Infrastrukturprojekte in Deutschland Standard. Seit 2020 kommt das digitale Planen und Bauen mit BIM bei allen neuen Verkehrsinfrastrukturprojekten des Bundes verbindlich zum Einsatz. Zahlreiche Institutionen und Verbände unterstützen BIM – darunter die deutsche Reformkommission für Großprojekte, die Deutsche Gesellschaft zur Digitalisierung des Planens, Bauens und Betreibens (planen-bauen 4.0), das Zentrum für die Digitalisierung des Bauwesens „BIM Deutschland“ oder Mittelstand Digital. Diverse Forschungs- und Pilotprojekte des Bundes (BBSR, BMVI, Bahn, DEGES etc.), die mit Nachdruck vorangetriebenen Normenentwicklungen und die zunehmende Nachfrage nach Fachpersonal lassen erwarten, dass BIM schon bald auch in Deutschland zum Standard wird.
Wozu dient BIM?
Ein wesentliches Ziel der BIM-Planungsmethode ist die Steigerung der Planungsqualität, die Vermeidung von Fehlern, die Senkung von Baukosten und eine Optimierung von Bauzeiten. Erreicht wird dies unter anderem durch eine modellorientierte Planung auf Grundlage eines in seiner Informationstiefe stetig wachsenden BIM-Datenmodells und dessen Auswertung. Anhand dieses Modells kann das Bauvorhaben vorab gestalterisch, statisch, bau-, gebäude- und brandschutztechnisch, bauphysikalisch oder energetisch optimiert werden. Bauzeiten und Kosten, Massen und Mengen oder Stücklisten werden ebenso aus dem 3D-Modell halbautomatisch generiert und bei Änderungen aktualisiert wie alle Fertigungs- und Montagepläne, sodass auch bei mehrfachen Planungsänderungen Fehler weitgehend vermieden werden können.
3D-Visualisierungen oder VR-Präsentationen vereinfachen die Kommunikation mit Projektbeteiligten und helfen, Missverständnisse zu vermeiden. Die parallel ablaufenden Planungsprozesse von Fachplanern werden besser kontrolliert, koordiniert und so Abstimmungsfehler vermieden. Wird das BIM-Planungsmodell mit dem Baufortschritt kontinuierlich aktualisiert, kann es als „As-built“-Modell („wie gebaut“) die Gebäudebewirtschaftung ebenso unterstützen wie spätere Umbau-, Erweiterungs-, Modernisierungs- oder Sanierungsmaßnahmen.
Bild: Faro
Was hat das Handwerk davon?
Für SHK-Handwerker hat die BIM-Planungsmethode ganz konkrete Vorteile: Dazu zählen präzisere, direkt aus dem 3D-Gebäudemodell generierbare, nach Bauteilen strukturierte Mengen für eine erste Angebotskalkulation, eine genauere Terminplanung durch das um Bauzeitendaten erweiterte 3D-BIM-Modell (4D BIM), die Übernahme von Bestell-, Produktions- und Fertigungsdaten der im 3D-Modell verbauten BIM-Bauteile oder digitalen Bauprodukte (BIM-Objekte) oder die Übertragung von BIM-Planungsdaten auf die Baustelle.
Bei dieser „BIM to Field“ genannten Methode werden zum Beispiel Bohrpunkte für die Installationsführung exakt auf eine Rohbaudecke oder Wand projiziert, ohne dass diese vor Ort umständlich eingemessen werden müssen. Ist die CAD-Software des TGA-Planers über eine Schnittstelle mit der ERP-Software des SHK-Handwerkers verknüpft, kann die Bauwerksgeometrie als präzise Grundlage für die detaillierte Planung, Bestellung und Montage/Installation der Anlagentechnik genutzt werden. Mit dreidimensionalen Visualisierungen oder Animationen kann der Handwerker auf Grundlage des 3D-Badmodells einfacher Kunden überzeugen und sogar begeistern. Vor der Fertigung und dem Einbau, zum Beispiel der Klimatechnik, kann das BIM-Modell mit 3D-Laserscans des Rohbaus überlagert werden. So werden Ungenauigkeiten, Abweichungen, Ausführungsfehler und damit potenzielle Konfliktpunkte mit der Anlagentechnik rechtzeitig erkannt. Bestehende Anlagen können über Laserscanner in die BIM-Planung einbezogen werden.
Welche BIM-Regeln sollte man kennen?
Ausführende Unternehmen, die an BIM-Projekten teilnehmen wollen, sollten grundlegende Abläufe, Regeln und Details der modellorientierten Planungsmethode kennen. Zu den wichtigsten Änderungen zählt eine neue Kommunikationskultur, denn BIM funktioniert – insbesondere im Sinne einer fachübergreifenden Zusammenarbeit (auch: Big BIM/Open BIM) – nur über eine intensive Kommunikation, Abstimmung, Koordination und Information aller Beteiligten. So müssen Absprachen getroffen werden über Prozesse, Verantwortlichkeiten, Koordinationsabläufe, das Änderungsmanagement oder Anforderungen an die Struktur, den Inhalt und die Qualität der Informationen. Dazu gehören der Fertigstellungs- und Detaillierungsgrad der BIM-Gebäudemodelle (Level of Development, LOD), eine koordinierte Strukturierung der Modelle nach Räumen oder Komponenten sowie Softwarewerkzeuge zur Vollständigkeits-, Konsistenz- oder Kollisionsüberprüfung, sogenannte „Modell-Checker“.
Die Palette der weiteren Absprachen reicht von der Zuweisung von Verantwortlichkeiten im Projekt über die Kooperationsstrategie, die Auswahl und Verwendung der am Projekt beteiligten BIM-fähigen Programme – Datenaustauschformate oder Projektplattformen für die Zusammenarbeit im Team – bis hin zu technischen Details wie der Ablagestruktur, Dateiversionierung oder Namenskonventionen bei der Bezeichnung von Dateien, Bauteilen, Ebenen etc. Deshalb werden zwischen den Projektbeteiligten in den sogenannten Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) und dem daraus abgeleiteten BIM-Abwicklungsplan (BAP) verbindliche Absprachen getroffen. Darin werden alle oben genannten Spezifikationen definiert. Wer sich an BIM-Projekten beteiligt, muss all diese Vorgaben berücksichtigen.
Einen besonderen Koordinierungsaufwand erfordert auch das BIM-Gebäudemodell, denn jeder Fachplaner generiert in der Regel sein eigenes „Fachmodell“, für das er auch verantwortlich ist: der Architekt sein Architekturmodell, der Statiker sein Tragwerksmodell, der TGA-Planer sein TGA-Modell und so weiter. Diese BIM-Fachmodelle werden in vereinbarten Abständen zusammengeführt, um sie auf mögliche Fehler, Inkonsistenzen oder Kollisionen zu prüfen, Planungsstände abzugleichen etc. Für SHK-Handwerker relevant ist das TGA-Modell, das alle Angaben zu Räumen, zur Anlagentechnik und teilweise auch schon Angaben zu konkreten Produkten enthält.
Wie werden BIM-Daten ausgetauscht?
Damit der Austausch der Fachmodelle und deren Zusammenstellung in einem Koordinierungsmodell mit allen Projektbeteiligten möglichst reibungslos funktioniert, müssen bestimmte die Modellierung betreffende Standards eingehalten werden. Diese werden zu Projektbeginn definiert und ebenfalls im BIM-Projektabwicklungsplan festgehalten. Beispiele für fachmodellübergreifende Modellierungsstandards sind eine einheitliche Gliederung in Bauabschnitte, Gebäudeteile, Geschosse, Räume, Bauteile etc., einheitliche Namenskonventionen oder der Detaillierungsgrad der Gebäudebauteile.
Da nicht immer alle beteiligten Planer in der Lage sind, BIM-konforme Fachmodelle in der vereinbarten Qualität zu liefern, kommt es in der Praxis zu Behinderungen in der BIM-Projektabwicklung und zu Inkonsistenzen in der Datenhaltung. Auch der softwareübergreifende Austausch von BIM-Daten ist in der Praxis häufig eine Herausforderung, denn mit der BIM-Planungsmethode stehen nicht mehr einfache 2D-Pläne im Zentrum des Informationsaustausches, sondern komplexe 3D-Gebäudedatenmodelle. Ausgetauscht werden sie über das IFC-Datenformat, das neben der Grafik auch Bauteil- oder Objektdaten überträgt. Das IFC-Datenformat (Industry Foundation Classes) ist ein offener, ISO-zertifizierter Standard von buildingSmart International für den softwareübergreifenden Austausch von Bauwerksdatenmodellen.
Vom IFC-Datenformat abgebildet werden Gebäudestrukturen und logische Wechselbeziehungen, zugehörige Eigenschaften (Attribute) sowie Geometrien. Seit Einführung des IFC-Standards wurden sukzessive neue Versionen entwickelt, verbreitet ist die Version IFC 2x3, aktuell ist der 2014 eingeführte Nachfolger IFC4. Damit der Datenaustausch klappt, muss man beim IFC-Export und -Import auf viele Details achten, die meist in den Handbüchern der beteiligten Programme beschrieben sind.
Bild: Graphisoft Building Systems
Welche BIM-Ausbildungsangebote gibt es?
BIM kann man nicht kaufen, BIM muss man erlernen – im Selbststudium mithilfe von Fachliteratur, über Webinare oder im Rahmen von BIM-Kursen, Seminaren und Workshops. Für Planer oder Gebäudebetreiber ist das Angebot sehr umfangreich, speziell für Handwerker eher bescheiden. Es wächst aber kontinuierlich, ebenso wie die Zahl an Ausbildungsanbietern. Dazu gehören Institutionen, Initiativen, Verbände und Organisationen, Softwareunternehmen, Ausbildungsstätten und kommerzielle Anbieter. Beispiele sind die DEUBIM-Akademie und die TÜV-Süd-Akademie, EDUBIM, die Akademie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) zusammen mit planen-bauen 4.0 und Hochtief ViCon, BIMwelt, Mensch und Maschine und viele weitere. Auch Handwerksverbände entdecken mit der Digitalisierung zunehmend BIM als wichtigen Ausbildungsinhalt.
Dazu gehören beispielsweise die Bildungszentren des Baugewerbes (BZB), Mittelstand Digital, die Zentralstelle für die Weiterbildung im Handwerk (ZWH) oder regionale Handwerkskammern. Der Umfang und die Qualität des Angebots der genannten Anbieter sind sehr unterschiedlich, deshalb sollte man auf Inhalte und Ausbildungsstandards wie die VDI/BS 2552 8.1 achten. Neben der Unterscheidung nach Zielgruppen (Architekten/Fachingenieure, Bauunternehmer/Handwerker, Facility-Manager etc.) sollten sich die Lehrinhalte auch an den verschiedenen Zuständigkeiten und Verantwortungsbereichen orientieren, also dem BIM-Konstrukteur, BIM-Koordinator oder BIM-Manager.
Fazit: Am BIM-Ball bleiben!
BIM ist ein wesentlicher Baustein der Digitalisierung im Bauwesen. Allerdings kann auch BIM nicht alle aktuellen Probleme am Bau lösen, wie etwa den Material- und Personalmangel, gestiegene Baukosten oder den Kosten- und Termindruck. Aber BIM und die dahinterstehenden Strukturen, Regeln und Abläufe können Fehlerquellen minimieren – etwa bei „baubegleitenden“ Änderungen – und damit neben der Planungs- auch die Ausführungsqualität steigern. Der BIM-Einstieg ist allerdings, das sollte man nicht verschweigen, zeit-, personal- und kostenintensiv. Mitarbeiter müssen geschult und motiviert, die Hard- und Software muss gegebenenfalls aufgerüstet werden. BIM setzt außerdem eine intensivere Zusammenarbeit mit Projektpartnern, eine engere Abstimmung und einen strukturierten Austausch von Informationen voraus. Zudem sind viele Herausforderungen zu meistern: Nicht immer sind AIA/BAP-Vorgaben sinnvoll und zielführend, nicht immer liefern Planer brauchbare BIM-Gebäudemodelle und selten klappt die IFC-Übergabe auf Anhieb. BIM wird sich in absehbarer Zeit dennoch durchsetzen, weil es Bauherren und Investoren zunehmend einfordern werden. Dann sind Unternehmen mit BIM-Erfahrung im Vorteil.
Bild: Hilti
Bild: MagiCAD
Bild: Tacos
Berechnungsdaten enthält.
Bild: TÜV Süd
Bild: Kubus
Weitere Infos im Web
www.baunetzwissen.de Rubrik BIM
www.bim-events.de Seminare, Veranstaltungen
www.bim-me-up.com BIM-Blog
www.bimdeutschland.de BIM-Portal BMWSB/BMDV
www.bimpedia.eu BIM-Wissensdatenbank
www.buildingsmart.de BuildingSmart Deutschland
www.buildingsmart.de/bim-regional BIM-Regionalgruppen
www.youtube.de „BIM for Beginners“ etc.
Mehr Handwerk digital online
Weitere Beiträge rund um Handwerk digital online unter: www.sbz-online.de/tags/digitalisierung
Literaturtipps und Quellen
BIM-Monitor 2019: Trends und Entwicklungen, BauInfoConsult, Düsseldorf 2019
www.buildingsmart.de/normen-und-richtlinien
Borrmann, A., König, M., Koch, C., Beetz, J. (Hrsg.): Building Information Modeling. Technologische Grundlagen und industrielle Praxis, VDI-Buch, Springer, Heidelberg 2015
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
Günthner, W., Borrmann, A.: Digitale Baustelle – innovativer planen, effizienter ausführen. Werkzeuge und Methoden für das 21. Jahrhundert, 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
Essig, B.: BIM und TGA, Engineering und Dokumentation der Technischen Gebäudeausrüstung, Beuth, Berlin 2021
Schreyer, M.: BIM – Einstieg kompakt für Bauunternehmer: BIM-Methoden in der Bauausführung, Beuth, Berlin 2016
VDI/BS 2552 Blatt 8.1: „Building Information Modeling – Qualifikationen, Basiskenntnisse“: Januar 2019, Beuth, Berlin
BIM-Wörterbuch
AIA/BAP: In den Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) werden die Ziele des BIM-Einsatzes festgelegt. Der aus den AIA abgeleitete BIM-Abwicklungsplan (BAP) definiert BIM-Ziele im Detail (Leistungen, Verantwortlichkeiten, Detaillierungsgrade des BIM-Modells, Softwareanforderungen, Übergabeformate etc.) und deren technische Umsetzung.
BIM: Building Information Modeling. Rechnergestützte Planungsmethode für eine architektonisch, statisch, energetisch oder haustechnisch optimierte Gebäudeplanung und -realisierung.
BIM to Field/Field to BIM: bezeichnet die BIM-Modelldatenübertragung auf die Baustelle. Beispiele sind die modellbasierte Absteckung oder die Baumaschinensteuerung. „Field to BIM“ steht für das Einpflegen von Baustellendaten in das BIM-Modell, etwa für Soll-Ist-Vergleiche.
BCF: BIM Collaboration Format. Offenes Datenformat für den Austausch von Nachrichten zwischen BIM-Projektbeteiligten, beispielsweise um auf Unstimmigkeiten im BIM-Modell hinzuweisen.
Little/Big BIM: Unter Little BIM versteht man den BIM-Einsatz als „Insellösung“ innerhalb eines Unternehmens, einer Planungsdisziplin und einer Softwarelösung. Big BIM umfasst dagegen die Zusammenarbeit aller an der Bauplanung, -ausführung und -nutzung beteiligten Partner und deren Softwarewerkzeuge.
LOD/LOG/LOI: Der Fertigstellungs- oder Modelldetaillierungsgrad (Level of Development, LOD) bestimmt, wie detailliert das BIM-Modell konstruiert wird. Der LOD setzt sich zusammen aus dem geometrischen Informationsgrad (Level of Geometry, LOG) und dem alphanumerischen Informationsgrad (Level of Information, LOI).
Open/Closed BIM: Parallel zum „Little/Big BIM“-Begriff auf die Software bezogene Bezeichnung für eine offene (Open BIM) oder geschlossene Softwarelandschaft (Closed BIM).
IFC: Industry Foundation Classes. Offener, ISO-zertifizierter Datenstandard von BuildingSmart international zur digitalen Beschreibung und zum Austausch von BIM-Datenmodellen zwischen unterschiedlichen Bausoftwaresystemen.
XD-BIM: Wird das BIM-Modell um die vierte Dimension „Zeit“ erweitert (4D-BIM), kann vorab der Bauablauf visualisiert werden. 5D-BIM berücksichtigt zusätzlich Mengen, Baukosten und Ressourcen. Beim 6D-BIM werden auch Simulationen und Lebenszyklusaspekte einbezogen. 7D-BIM berücksichtigt die Gebäudenutzung, Wartung und Instandhaltung.
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