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Die Zukunft des Planens und Bauens

BIM: Erst digital, dann real bauen
Die Zukunft des Planens und Bauens

BIM ist ein Trendthema. Im Bauhandwerk ist es allerdings noch ein Fremdwort. Wie funktioniert die Planungsmethode Building Information Modeling? Was haben die Tischler, Schreiner und Fensterbauer davon und weshalb sollte man sich schon jetzt damit beschäftigen? Marian Behaneck

I Experten zufolge www.google.de ist Building Information Modeling (BIM) aktuell das wichtigste Bau-Trendthema, das die Bauplanung, Realisierung und Nutzung nachhaltig verändern wird. BIM ist keine Software, sondern eine kooperative Arbeits- oder Planungsmethode für die Erstellung, Koordination und Übergabe eines fachübergreifenden virtuellen 3D-Bauwerksmodells. Nach der BIM-Methode wird ein Gebäude zuerst virtuell gebaut und dann auf dieser Grundlage realisiert. Hinter dem Schlagwort steckt auch eine ganzheitliche Betrachtung des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks – von der Konzeption und Planung über die Konstruktion, Realisierung und Instandhaltung bis zum Rückbau und Recycling.

BIM ist und wird Standard
Nach der BIM-Methode wurden in den USA, in Asien oder im Nahen Osten schon zahlreiche Projekte realisiert. In Großbritannien, den Niederlanden, Dänemark, Finnland und Norwegen ist BIM bei der Realisierung öffentlich finanzierter Bau- und Infrastrukturprojekte inzwischen Standard. Das Europäische Parlament, die deutsche Reformkommission für Großprojekte oder die Deutsche Gesellschaft zur Digitalisierung des Planen, Bauens und Betreibens (planen-bauen 4.0) unterstützen und forcieren BIM ebenso wie bspw. das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI). So sieht ein BMVI-Stufenplan die Einführung von BIM in drei Schritten vor: Nach einer Vorbereitungsphase bis 2017 und einer Pilotphase soll BIM ab 2020 bei allen neuen Projekten des BMVI eingesetzt werden. Diverse Forschungs- und Referenzprojekte des Bundes, neue BIM-Regelwerke (ISO, CEN, DIN, VDI etc.) und die zunehmende Nachfrage nach BIM-Schulungsangeboten und Planungsleistungen lassen darauf schließen, dass BIM mittel- und langfristig auch in Deutschland zum Standard wird.
BIM verspricht Vorteile
BIM hilft, Mehrfacheingaben zu vermeiden, Arbeitsabläufe werden effizienter, die Produktivität wird verbessert, Planungs- und Ausführungsqualitäten werden gesteigert. Projektdaten können von Fachplanern quasi parallel bearbeitet werden. Planungsalternativen lassen sich schneller entwickeln, analysieren und bewerten. Gebäude, Bauteile, die Statik und Haustechnik können im Vorfeld auf Kollisionen überprüft werden. Auch die statische, bau- und haustechnische, bauphysikalische oder energetische Optimierung von Gebäudeentwürfen wird einfacher. Projektbeteiligte greifen auf stets aktuelle BIM-Modelle respektive daraus automatisch abgeleitete Pläne zu, was zahlreiche Fehler aufgrund veralteter Planstände ausschließt. In der Realisierungsphase ist eine präzisere und schnellere Kostenkalkulation, Ausschreibung und Bauzeitenplanung möglich. Werden auch alle für die Produktion, Lieferung, Montage und Nutzung relevanten Infos in das BIM-Modell sukzessive eingepflegt, lassen sich entsprechende Prozesse optimieren. So können etwa Bau- und Montageabläufe anhand des BIM-Modells simuliert werden. Was wann wo gerade produziert, geliefert oder montiert wird, ist ebenso ersichtlich wie technische Daten zu eingebauten Fenstern, Wartungs- oder Pflegehinweise.
BIM fordert aber auch
BIM stellt alle Beteiligten auch vor neue Herausforderungen. Schon der Aufbau und die Pflege des BIM-Modells sind aufwendiger als bei der zeichnungsorientierten Planung. Und es gibt auch Konflikte: So setzt das BIM-Modell manchmal Informationen voraus, die zum Planungszeitpunkt noch nicht feststehen. Außerdem verschiebt sich der Arbeitsaufwand: Vor- und Entwurfsplanung erhalten ein stärkeres Gewicht, weil hauptsächlich in diesen Phasen das BIM-Basismodell generiert wird. Das hat zur Folge, dass der Entwurfsverfasser (meist der Architekt) viel Zeit in das 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 BIM-Modell ableiten lässt. Zu einer Herausforderung können auch der Datenumfang, das Datenmanagement oder der Koordinierungsaufwand werden. Insbesondere Großprojekte müssen gewerk-/fachbereichsweise in sogenannte Fachmodelle unterteilt werden, damit sie bearbeitbar bleiben. Projektbeteiligte müssen sich kontinuierlich absprechen und Arbeitsschritte abstimmen, denn jede Aktion hat Auswir-kungen auf die Arbeit des anderen.
Deshalb müssen Absprachen und Vorgaben strikt eingehalten, Arbeitsschritte im Detail abgestimmt, BIM-Modelle kontinuierlich auf Konsistenz geprüft werden und anderes mehr.
BIM ist überall und mehrdimensional
BIM ist mittlerweile in vielen Bausparten präsent – im Hoch- und Tiefbau ebenso wie im Massiv-, Betonfertigteil-, Stahl- oder Holzbau. Zahlreiche Bausoftware-Lösungen orientieren sich bereits am BIM-Standard – vom 3D-Aufmaß über die Planung, Realisierung und Nutzung bis zum Abriss.
BIM-Daten nutzen zunehmend auch Programme für die Kostenplanung und -steuerung, für die Bauzeiten- und Ressourcenplanung, für bauphysikalische Untersuchungen, die statische oder energetische Gebäudeoptimierung. Wird das dreidimensionale BIM-Modell mit verschiedenen Parametern verknüpft, entstehen neue Einsatzmöglichkeiten:
  • Erweitert man es beispielsweise um die vierte Dimension „Zeit“, kann anhand des 4D-Modells der Bauablauf geplant und visualisiert werden. Damit lassen sich geometrische oder zeitliche Konflikte gewerkübergreifend aufdecken.
  • Die 5D-Simulation berücksichtigt neben dem 3D-Bauwerksmodell und der Zeit auch Mengen, Kosten und Ressourcen. Damit lassen sich Bau-, Montage- und Installationsprozesse vorab simulieren, Abläufe und Termine präziser vorhersagen, Baustellen-, Montage- und Logistikabläufe optimieren.
  • Werden Lebenszyklusaspekte wie die Gebäudebewirtschaftung, der Abriss oder die Entsorgung/Wiederverwertung berücksichtigt, erhält man 6D-BIM. Dabei kann das Gebäude im Sinne der Nachhaltigkeit optimiert werden, um bestimmten Nachhaltigkeits-Standards (DGNB, LEED etc.) zu entsprechen.
  • 7D-BIM berücksichtigt zusätzlich Aspekte der Gebäudenutzung (Facility Management) wie Wartung, Instandhaltung, Betriebskosten usw.
  • BIM im Bauhandwerk
  • Während BIM in einigen Planungsbüros schon Fuß gefasst hat, ist der Begriff im Bauhandwerk noch weitgehend unbekannt. Dabei profitieren auch Handwerksbetriebe davon: bspw. durch die Übernahme von BIM-Gebäudedaten für eigene Kostenkalkulationen, die Angebotserstellung oder Projektvisualisierungen. Ferner können statische, energetische oder schalltechnische Berechnungen erstellt oder entsprechende Ergebnisse übernommen werden. Für Fensterbauteile heißt das etwa, dass neben Größenangaben auch Informationen zur Bauphysik, Akustik, Lüftung oder Beschattung hinterlegt sind. Diese Daten kann der Fensterbauer über die IFC-Schnittstelle (sofern vorhanden) in sein ERP-System integrieren. Gegenüber der manuellen Übertragung spart dies Zeit und senkt die Fehlerquote.
Werden alle für die Planung, Realisierung und Montage relevanten Informationen konsequent in die BIM-Bauteile eingepflegt, sorgen entsprechende Auswertungen für mehr Sicherheit bei den Kosten, Mengen, Ressourcen oder bei der Bauablauf- und Montageplanung. Anstelle von Papierplänen und Dokumenten können Handwerker digitale Bauwerksmodelle nutzen, über die aktuelle Kosten, Mengen, Materialien, Eigenschaften, Termine etc. jederzeit abrufbar sind. Bei Planänderungen wird automatisch ermittelt, wie sich Änderungen und Folgeänderungen bis auf die Gewerkebene auswirken. Entsteht in der Nutzungsphase ein Gebäudeschaden oder müssen Bauteile gewartet werden, kann der Handwerker im Idealfall alle erforderlichen Informationen und Ersatzteile aus dem BIM-Modell ableiten.
Sind Sie schon „BIM-ready“?
BIM wird auch im Zusammenhang mit der Digitalisierung am Bau als zukunftsweisende Technologie angepriesen. Gleichwohl ist BIM nicht die Lösung aller Probleme. Weder Terminstress, mangelndes Nachdenken, eine fehlende Detailplanung, Preisdumping und erst recht nicht das ständige Ändern von Plänen kann die BIM-Methode auffangen.
BIM funktioniert derzeit nur innerhalb einer Produktreihe eines Softwareherstellers einigermaßen reibungslos. Sobald Daten zwischen CAD- und Berechnungsprogrammen unterschiedlicher Hersteller ausgetauscht werden müssen, „knirscht“ es. Datenaustauschmöglichkeiten zwischen Planer- und Handwerker-Programmen fehlen häufig. Auch diverse honorar- oder vergaberechtliche Fragen etc. bedürfen noch der Klärung: Wem gehört das BIM-Modell? Wer haftet für was? Viele Anwender, aber auch einige Software-Anbieter sehen BIM deshalb noch skeptisch. Und dennoch: Technische Entwicklungen haben die Eigenschaft, dass man sie nicht aufhalten kann. Wer nicht mitmacht oder zumindest sein BIM-Wissen auf dem Lau-fenden hält, gerät in Gefahr, abgehängt zu werden. Ist die BIM-Planungsmethode Ausschreibungsbestandteil, weil es der Auftraggeber einfordert, werden Handwerksbetriebe mit BIM-Know-how künftig die besseren Karten haben. I

„BIM nicht einfach ignorieren“

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BM sprach mit Frank Ackermann

Die Ackermann GmbH hat an mehreren BIM-Projekten mitgearbeitet. BM hat Geschäftsführer und Schreinermeister Frank Ackermann zu seinen Erfahrungen befragt.
Was sind die wichtigsten BIM-Vorteile?
Ackermann: Fehlervermeidung, Qualitätssteigerung oder Produktivitätsgewinn, aber am wichtigsten ist mir das gemeinsame Datenmodell. Objekte entstehen nicht mehr nach der Zeichnung, sondern aus dem digitalen BIM-Modell. Es dient allen Projektbeteiligten als zentrale Informationsquelle, was Fehler vermeidet.
3D ist in vielen Betrieben Standard. Ist die Branche damit schon BIM-ready?
Ackermann: Keineswegs – viele nutzen 3D für die Visualisierung, aber nicht für die Produktion. Wir konstruieren unsere Objekte vor allem für die CNC-Fertigung. Das Modell wird in Einzelteile zerlegt, die dann in Form von Fertigungsdaten direkt an unsere CNC-Maschinen gehen. Probleme lösen wir dann am digitalen Modell.
Wie funktioniert die CAD/CAM/ERP-Datenübergabe?
Ackermann: Praktisch noch gar nicht. Es fehlen BIM-Schnittstellen zu Architekturprogrammen als auch Auswertungsmöglichkeiten für die ERP-Datenübergabe. Aber brauchen wir die komplette Kette sofort? Ich meine nein. Wichtig ist, einfach mal anzufangen und Erfahrungen zu sammeln.
Was bedeutet BIM für die Branche?
Ackermann: Man hat mehr Zeit, sich auf die Gestaltung und sein Handwerk zu konzentrieren. Der Schreinerbereich kann nicht einfach daran vorbeigehen, sonst bleibt man auf der Strecke.
Dieses Interview führte Marian Behaneck im Auftrag von BM.

Der Autor
Dipl.-Ing. Marian Behaneck ist freier Journalist mit den Schwerpunkten Software, Hardware und IT im Baubereich.
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Schallmessung in der Praxis: Michael Fuchs (r.) und Simon Holzer bei raumakustischen Messungen in einem Objekt (Friseursalon Max in Wallersdorf). Foto: Barbara Kohl, Kleine Fotowerkstatt
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