Wie die Gebäudedatenmodellierung (BIM) die Bauindustrie verändert

Seit Jahren verändert der datengesteuerte Ansatz von BIM die Art und Weise, wie wir verschiedene Aspekte des Bauprozesses planen, bauen und verwalten. Die Vorteile sind scheinbar endlos, denn sie ermöglichen effizientere Abläufe, eine bessere Zusammenarbeit und niedrigere Budgets.

Etwa 75 % der Unternehmen, die BIM eingeführt haben, berichten über positive Investitionsrenditen, beschleunigte Bauprozesse, weniger Papierkram und geringere Materialkosten. Bei solchen Ergebnissen ist es nicht verwunderlich, dass immer mehr Länder diese Praxis übernehmen:

  • 73 % der britischen Bauunternehmen verwenden es, und für staatliche Projekte ist es sogar vorgeschrieben.
  • Finnland, Singapur und Südkorea haben sie für einige oder alle öffentlichen Projekte verbindlich vorgeschrieben. 
  • 70 % der deutschen Unternehmen verwenden BIM, und für Projekte mit einem Wert von über 100 Mio. € ist es obligatorisch.
  • Mehr als 50 % der französischen Bauunternehmen verwenden es, und ab 2022 wird es obligatorisch sein.
McAuley, B., Hore, A. und West, R. (2017) NICP Global BIM Study

In den USA steht BIM kurz davor, zum Industriestandard zu werden. 100 % der großen Architekturbüros und mehr als ein Drittel der kleinen Büros nutzen es für abrechenbare Arbeiten. Das alles führt zu einer unvermeidlichen Schlussfolgerung: BIM ist dabei, die Branche grundlegend zu verändern.

Um Ihnen ein besseres Verständnis der Funktionsweise von BIM zu vermitteln, haben wir diesen praktischen Leitfaden erstellt, in dem wir Ihnen erklären, was BIM ist, wie es entstanden ist, welche Vorteile es bietet, wie es für den Bau auf und außerhalb der Baustelle eingesetzt werden kann und was es bedeutet, BIM-konform zu sein.

Beginnen wir mit einigen Grundlagen.

Was ist BIM? 

BIM steht für "Building Information Modelling" und ist eine intelligente, auf 3D-Modellen basierende Methodik, die verschiedene Prozesse, Vereinbarungen und Technologien für die Planung, den Entwurf, den Bau und die Verwaltung von Bauprojekten kombiniert. Es entsteht ein "digitaler Zwilling" des Bauwerks, der es den verschiedenen Beteiligten ermöglicht, zusammenzuarbeiten, auf wichtige Informationen zuzugreifen und auf der Grundlage fundierter Entscheidungen voranzukommen.

BIM-Modelle werden mit Hilfe von "BIM-Objekten" erstellt, bei denen es sich um digitale 3D-Darstellungen von physischen Produkten handelt, die mit geometrischen Informationen und technischen Merkmalen versehen sind. BIM-Objekte können sein:

  • Bauteilobjekte - mit festen geometrischen Formen (z. B. Fenster, Türen, Heizkessel usw.)
  • Geschichtet - ohne feste geometrische Form (z. B. Dach, Wände, Decken usw.)
BIM-Zeichnung

Alle Informationen werden über einen Online-Raum, die so genannte gemeinsame Datenumgebung (CDE), ausgetauscht und sind damit leichter zugänglich als herkömmliche Optionen. Durch die Zentralisierung der Informationen zu jedem Schritt im Lebenszyklus eines Bauwerks erleichtert BIM einen besser koordinierten und effizienteren Arbeitsablauf zwischen Architekten, Ingenieuren, Bauunternehmern und anderen Dienstleistern.

Die Geschichte von BIM.

Wie die meisten bahnbrechenden Methoden ist auch BIM nicht neu. Es geht auf die 70er Jahre zurück, als der Professor und Pionier des computergestützten Designs (CAD) Charles M. Eastman es erstmals als Building Description System (BDS) beschrieb. Das Konzept war weit entfernt von den traditionellen 2D-Bauplänen.

In den 80er Jahren gab es mehrere frühe CAD-Anwendungen wie Really Universal Computer-Aided Production System(RUCAPS), Sonata, Reflex und ArchiCAD. Diese Anwendungen gelten als frühe Vorläufer des heutigen BIM.

Es sollte noch über ein Jahrzehnt dauern, bis neue technische Fortschritte BIM wirklich auf dem Radar der Branche erscheinen ließen. Im Jahr 2002 veröffentlichte Autodesk ein White Paper mit dem Titel "Building Information Modelling", das den Begriff standardisierte und das Interesse verschiedener Anbieter und Softwareentwickler weckte.

Seitdem haben neue Software-Fortschritte und eine breitere technologische Akzeptanz BIM auf eine ganz neue Ebene gehoben. Zu den neuen Interessensgebieten gehören die Kombination von BIM mit AR, modularem Bauen, 3D-Druck und Reality Capture.

Was sind die Vorteile von BIM?

Hier sind nur einige der Vorteile, die BIM mit sich bringt:

Kosteneffizienz

Die von den BIM-Objekten bereitgestellten technischen Informationen ermöglichen die Verwendung von Berechnungssoftware, um fast jeden Aspekt des Projekts während der Entwurfsphase zu optimieren. Dieser Ansatz ermöglicht es den Beteiligten, wertvolle Iterationen vorzunehmen und mehr Optionen zu erkunden, ohne die Zeit, das Geld und die Mühe aufwenden zu müssen, die ein tatsächlicher Neubau erfordern würde.

Zeitersparnis

BIM ermöglicht einen schnellen Informationsaustausch, effizientere Informationsüberprüfungen und schnellere Iterationen in Bezug auf Struktur, Architektur und Technik. 

Zentralisierte Informationen

Mit BIM wird jeder Schritt des Bauprozesses in einem umfassenden 3D-Modell erfasst und zentralisiert, so dass es leicht zu finden, zu überprüfen und zu konsultieren ist, und zwar bei jedem Schritt.

Präzise Berechnungen

BIM-Objekte liefern detaillierte Informationen, mit denen sich normalerweise komplexe technische Berechnungen in Bereichen wie Belüftung, Heizung und Sanitäranlagen schneller, einfacher und präziser durchführen lassen. Sie können auch Energieberechnungen unter Verwendung von geometrischen und räumlichen Informationen durchführen, die zuvor in das Modell eingegeben wurden.  

Vorteile von BIM

Geringere Kohlenstoffemissionen

Präzise Berechnungen ermöglichen Architekten, Ingenieuren und Bauunternehmern eine genauere Kalkulation der benötigten Materialien. Das Ergebnis. Weniger Abfall, weniger Reisezeit und weniger Energieaufwand für unnötige Materialien.  

Genaue Kostenvoranschläge

BIM erleichtert die Integration von Kosten- und Planungsdaten und ermöglicht genaue Online-Kalkulationen, so dass die Kosten besser vorhergesagt werden können. 

Der Einsatz von BIM im On-Site- und Off-Site-Bau.

Obwohl BIM sowohl beim Bau auf der Baustelle als auch beim Bau außerhalb der Baustelle äußerst nützlich sein kann, birgt das traditionelle Szenario doch einige Herausforderungen.

Die Verwendung von BIM für Vor-Ort-Projekte bietet den Beteiligten in der Entwurfsphase eine nahezu vollständige Kontrolle, aber mit fortschreitendem Lebenszyklus werden die Dinge schwieriger zu handhaben. Denn je weiter das Projekt voranschreitet und je mehr Leute mitarbeiten, desto schwieriger wird es, Dinge zu verfolgen, die nicht wie geplant ablaufen (z. B. wenn der Klempner etwas vom Drehbuch abweicht oder der Bauunternehmer eine Wand mit anderen Maßen setzt usw.).

Beispiel für einen BIM-Entwurf

Das Problem verschärft sich noch bei großen Vor-Ort-Projekten, die ein Enterprise Resource Planning (ERP) erfordern. Eine genaue und akkurate Planung ist aufgrund der unzuverlässigen und oft unvorhersehbaren Natur von Vor-Ort-Projekten eine Herausforderung.

Bei Off-Site-Projekten sieht es ganz anders aus, denn der gesamte Prozess ist automatisiert und sehr viel präziser. In den meisten Fällen wird bei Off-Site-Projekten die "Planungsphase" durch eine "Herstellungsphase" ersetzt, die außerhalb der Baustelle in einer Fabrik stattfindet. Dies verringert die Fehlermarge, ermöglicht es den Nutzern, die Vorteile von BIM voll auszuschöpfen und führt zu Gebäuden, die genau so gebaut werden, wie sie ursprünglich gezeichnet wurden.  

Was sind BIM-Stufen?

BIM-Stufen bieten Standardbegriffe, die die Zusammenarbeit in der Architektur-, Ingenieur- und Baubranche (AEC) erleichtern. Derzeit gibt es vier BIM-Stufen (beginnend bei 0), die jeweils eine Reihe spezifischer Fähigkeiten und Vorteile aufweisen, die angeben, wo man sich im BIM-Spektrum befindet. Bevor wir jedoch auf die einzelnen BIM-Stufen eingehen, ist es wichtig, die Dimensionen zu verstehen, in denen sie arbeiten:

BIM-Abmessungen

2D-BIM 

2D ist die einfachste Form eines Konstruktionsmodells, das in der Regel von Hand oder anhand von CAD-Zeichnungen erstellt wird. 

3D-BIM

3D-BIM zeigt Strukturen dreidimensional, unter Verwendung der X-, Y- und Z-Achse (2D verwendet nur X und Y). Der Prozess umfasst die gemeinsame Nutzung von Projektplänen, Zeichnungen und Dokumentation in einer gemeinsamen Datenumgebung (CDE). Zu den Vorteilen von 3D-BIM gehören eine bessere Visualisierung sowie eine bessere Koordination und Kommunikation zwischen den verschiedenen am Projekt beteiligten Profilen.  

4D-BIM

4D BIM bringt die Zeit in die Gleichung ein und ermöglicht es, mit dem zusätzlichen Vorteil von Planungsdaten zu arbeiten.

5D-BIM

5D BIM umfasst Budgetfunktionen, die es den Teams ermöglichen, Kosten zu verfolgen, genaue Kostenvoranschläge zu erstellen und ihre Ausgaben zu verfolgen.

6D BIM

6D, auch bekannt als "integriertes BIM", bedeutet, dass Teams ihren Energieverbrauch abschätzen können, bevor das Gebäude gebaut wird. Dies erleichtert die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und ermöglicht es den Beteiligten, Nachhaltigkeit in ihre Planung einzubeziehen. Die durch 6D-BIM bereitgestellten Daten unterstützen auch die Facility Manager, da sie so leichter wissen, wo Wartungsarbeiten erforderlich sind und wie viel sie dafür einplanen sollten.  

Nachdem Sie nun ein besseres Verständnis für die BIM-Dimensionen haben, finden Sie hier eine kurze Erläuterung der einzelnen BIM-Ebenen:

BIM-Stufen. Credits: Vereinigtes BIM

BIM Level 0 - Computergestütztes Design (CAD) und keine Zusammenarbeit 

Diese Stufe bedeutet, dass Sie mit 2D-CAD, papierbasierten Entwurfstechniken und Digitaldrucken arbeiten. Wie die Stufe andeutet, findet auf dieser Stufe keine digitale Zusammenarbeit statt. 

BIM Level 1 - 2D und 3D mit teilweiser Zusammenarbeit

Diese Stufe zeigt an, dass Sie mit einem Computer arbeiten: 

  • 2D-Zeichnungen für z. B. Genehmigungsunterlagen und Produktionsinformationen 
  • 3D-CAD zur Entwicklung Ihrer Konzepte

Der Datenaustausch erfolgt elektronisch über eine gemeinsame Datenumgebung (CDE), die in der Regel vom Auftragnehmer verwaltet wird. Die Zusammenarbeit auf dieser Ebene ist immer noch einfach und beschränkt sich darauf, dass jeder Beteiligte Zugang zum CDE erhält und seine eigenen Daten austauschen und verwalten kann. Der Nachteil ist, dass sich die Arbeit immer noch verzögern kann, wenn auch nur ein Beteiligter eine wichtige Information nicht weitergibt. 

BIM Level 2 - 4D und 5D mit vollständiger Zusammenarbeit

Hier beginnt die eigentliche Zusammenarbeit. Auf dieser Ebene ist 3D-CAD die Norm mit der Möglichkeit für 4D und 5D. Auch wenn das Team nicht unbedingt an einem gemeinsamen Modell arbeitet (es kann separate Modelle geben), wird doch eine zentrale Datenbank verwendet. So kann jeder Beteiligte seine Dateien über gemeinsame Dateiformate und Cloud Computing zugänglich machen. 

BIM Level 3 - 6D mit vollständiger Integration

Diese Stufe bedeutet, dass das gesamte Team an einem einzigen Modell arbeitet und alle projektbezogenen Informationen gemeinsam nutzt. Das bedeutet, dass sich jede Änderung oder neue Information im gesamten Projekt widerspiegelt, wodurch sie in Echtzeit sichtbar wird und die Gefahr von Fehlern verringert wird.

Was bedeutet es, BIM-konform zu sein?

BIM-konform zu sein bedeutet im Wesentlichen, dass Ihr Unternehmen Projekte durchführen kann, die den Anforderungen einer bestimmten BIM-Stufe entsprechen. Im Vereinigten Königreich zum Beispiel ist die Einhaltung von Level 2 für alle staatlichen Bauprojekte obligatorisch.

Die BIM-Konformität für Level 2 bedeutet, dass Ihr Unternehmen alle Schlüsselelemente dieses Levels (z. B. Zusammenarbeit, 3D-CAD-Modelle, CDE usw.) bereitstellen und befolgen kann. Unternehmen, die die Standardanforderungen nicht erfüllen, werden möglicherweise von Ausschreibungen ausgeschlossen und verpassen lukrative Möglichkeiten. 

Die Zukunft von BIM.

Klein Veldekens bei Astor

Da immer mehr Länder darauf hinarbeiten, BIM zum globalen Industriestandard zu machen, wird die Einhaltung der BIM-Vorgaben in Zukunft einen erheblichen Wettbewerbsvorteil darstellen. Unternehmen, die diese Praxis übernehmen, werden eine neue Ära im Bauwesen einleiten und den Prozess transparenter, kooperativer, kostengünstiger und effizienter gestalten. 

Darüber hinaus ist die Methodik in hohem Maße kompatibel mit einigen der interessantesten Branchentrends von heute, darunter:

  • 3D-Druck für den Bau von Gebäuden
  • Robotik
  • Nachhaltiges Bauen
  • Virtuelle Realität (VR), erweiterte Realität (AR) und gemischte Realität (MR)
  • Modularer Bau oder Bau außerhalb der Baustelle
  • IoT

In dem Maße, wie sich diese Technologien weiterentwickeln, werden auch ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Bauindustrie zunehmen, was zu unendlichen Möglichkeiten führt. 

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Autor:
Renè Strack
Technischer Vertrieb