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Building Information Modeling:

 Wie wird ein digitaler Bau realisiert?


Inhaltsverzeichnis

1. Building Information Modeling in der TGAFehler! Textmarke nicht definiert.

1.1 Begriffserklärung. Fehler! Textmarke nicht definiert.

1.2 Anlass von Building Information Modeling. Fehler! Textmarke nicht definiert.

1.3 Vorgehensweise und Strukturierung mit BIMFehler! Textmarke nicht definiert.



1. Building Information Modeling in der TGA

1.1 Begriffserklärung


Das Building Information Modeling deckt ein großes Spektrum ab, demzufolge ist es schwierig eine Definition zu kreieren. Dementsprechend haben sich die verschiedensten Gremien zusammengesetzt und haben versucht BIM zu erläutern bzw. zu definieren. Im weiteren Verlauf werden verschiedene Definitionen aufgezählt:

Das Bundesministerium für Infrastruktur und Verkehr entwickelte vor etwa 2 Jahren folgende Definition ,,Building Information Modeling bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik, mit der auf der Grundlage digitaler Modelle eines Bauwerks die für seinen Lebenszyklus relevante Informationen und Daten konsistent erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten ausgetauscht oder für die weitere Bearbeitung übergeben wird‘‘[1].

In einem Institut der USA ist BIM eine Methode zur Darstellung von physikalischen und funktionalen Eigenschaften von der Grundlagenermittlung bis zum Rückbau. Anhand dieser Auffindung der Informationen der technischen Eigenschaften in einem Datenmodell, kann dies als Werkzeug für die Zusammenarbeit der Projektbeteiligten nutzbar gemacht werden.[2]

Hinzu kommt, dass in einem Nachschlagwerk für Bauherrn für jeden einzelnen Buchstaben von BIM eine kurze Erläuterung vermittelt wurde. Für B steht das Lebenszyklus des Bauwerkes im Vordergrund, sodass das Bauvorhaben wirtschaftlicher und nachhaltiger geplant, sowie erbaut werden kann.

Mit dem I für BIM werden alle Informationen des Bauwerkes vermittelt, wobei hauptsächlich die technischen, geometrischen und funktionellen Daten im Austausch zwischen den einzelnen Projektbeteiligten sind.  Der letzte Buchstabe M steht für das Modellieren der Informationen im Vordergrund.

Darunter ist zu verstehen, dass die Kosten- und Terminplanung in einem Datenmodell durchgeführt werden können, sodass die Informationen sicher gebracht werden können. Außerdem kann die Kollisionsplanung realisiert werden, sodass jeder Fachplaner seine Planung nach den anderen Gewerken anpassen kann und Fehler vorzeitig vermeiden kann.[3]

In einem Werk von Schiller und Faschingbauer wird BIM als digitales bzw. virtuelles Bauen bezeichnet. Dabei werden die bauspezifischen Informationen mit ‘‘geistigen‘‘ Werkzeugen bearbeitet und als digitalen Produkt für die Projektbeteiligten veröffentlicht.

Das ‘‘I‘‘ bei dem Begriff BIM ist als höchste Priorität anzusehen, weil anhand der Informationen das Datenmodell aufgebaut wird und demnach wird das digitale Bauwerksmodell als ‘‘in Form gebrachtes Wissen‘‘ bezeichnet.[4]


‘‘Building Information Modeling ist keine Software – Software kann BIM-fähig sein‘‘. Es ist eine modellbasierte Planungsmethode, wobei die einzelnen Projektbeteiligten in ihrer Planung schnell vorankommen und darin erhebliche Potenziale vorsehen können.[5]


Die Abbildung 1 zeigt die Verbindung zwischen einem digitalen Datenmodell und den einzelnen Projektbeteiligten in einem Bauvorhaben.

Abbildung 1: Mitwirkung aller Projektbeteiligten in einem BIM Prozess


Anhand der Definitionen haben die Forscher für die Arbeitsmethodik BIM verschiedene Modelle entwickelt, die eine entsprechende Fähigkeit haben den Planungsprozess transparenter zu gestalten, sodass die einzelnen Schnittstellen miteinander kombiniert werden.

Das Modell BIM 3D stellt die dreidimensionale Zeichnung mit den Vektoren zusammen. Das BIM 4D ist die zusätzliche Hinterlegung von einem Terminplan in dem Datenmodell. BIM 5D ist neben der 3D Zeichnung, die Hinterlegung von Kosten zu allen Bauteilen. Somit kann der Bauherr verfolgen, was für eine Summe sich während der Planung entwickelt.

Des Weiteren wird im Markt von einem 6D Modell gesprochen, wo die Beifügung der Wartungszeiten in der Datei durchgeführt wird, sodass der Bereich Facilty Management mit in die Planung aufgenommen wird. Zu den Details werde ich mich in den kommenden Abschnitten befassen.[6]


Zusammenfassend ist in Abbildung 2 eine Übersicht über die verschiedenen Arten von BIM.


Abbildung 2: Die verschiedenen Modelle von BIM

Die Abbildung 3 visualisiert den Vergleich von heutigen Planungsprozessen zu der zukünftigen Planung mit BIM.


Abbildung 3: Vergleich der Planungsprozesse


Zu erkennen ist, dass die Definitionen sich sehr ähneln. Somit wird klar, dass BIM nicht nur eine 3D-Zeichnung ist, sondern zugleich wichtige und relevante Informationen für das folgende Bauvorhaben in einem Datenmodell beinhaltet.

Wichtig dabei ist, dass durch die Übersicht in einem Datenmodell dazu führt, dass der Bauherr während des Auftrages eine Arbeitsweise nach BIM fordern kann. Dementsprechend müssen sich die Firmen anpassen, um vorerst den Auftrag zu erhalten. Um BIM für den Planungsprozess durchsetzen zu können, müssen alle Projektbeteiligten mitwirken, sowie mitmachen.

Außerdem soll der BIM-Prozess dafür sorgen, dass die Verknüpfung untereinander transparenter gestaltet werden soll. Das gleiche Procedere soll auch in der Gebäudeausrüstung geschehen, sodass die einzelnen Bauteildaten übersichtlich im Datenmodell hinterlegt werden.

Hinzu kommt, dass vor der Planung eines Neubaus über den Energieverbrauch Aussagen getroffen werden, sodass die Energie eingespart wird. Anhand von BIM können energieeinsparende Maßnahmen getroffen werden und der Energieverbrauch somit reduziert werden. Demzufolge ist es sehr bedeutsam den Bauherrn von Anfang an mit in die Planung aufzunehmen, sodass ein Sicherheitsgefühl sich beim Bauherrn entwickelt.

1.2 Anlass von Building Information Modeling

Die Digitalisierung in der Gebäudetechnik hat zugenommen. In den kommenden Jahren wird neben der Digitalisierung die Arbeitsmethodik mit Building Information Modeling sich zum Standard der TGA entwickeln. Dementsprechend sind die Ingenieurbüros vor einer großen Herausforderung gegenübergestellt, falls der Bauherr eine Arbeitsmethodik mit BIM vertraglich macht und die Büros der Vereinbarung nachgehen.

Dabei ergibt sich die Frage, warum eigentlich die Bauherren in Zukunft mit BIM arbeiten würden, als mit der herkömmlichen Arbeitsweise.[7]

Die herkömmliche Arbeitsweise weist mehrere Defizite auf. Beispielsweise die gedruckten Baupläne, die mit bestimmten Informationen gefüllt sind, werden vom Ingenieur zum Zeichner weitergeleitet und manuell geprüft. Demzufolge entwickelt sich ein Schnittstellenproblem und die Informationen gehen in den Bauplänen verloren, weil es manuell überprüft wird und der Mensch von Natur aus Fehler macht.

Ein Nachtrag wirkt sich negativ auf die Kosten, die der Bauherr bezahlen muss. Hinzu kommt, dass derart von Informationsbrüchen den gesamten Planungsprozess aufhalten, sodass die Termine nicht eingehalten werden können.[8],[9]

Abbildung 4: Problematik zwischen verschiedenen Architektenzeichnungen


Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Arbeitsweise ist, dass zur Berechnung, Simulation und Analyse des Bauvorhabens zusätzliche Softwareprogramme als Werkzeug genutzt werden. Dies hat zur Folge, dass während der Übergabe zum Bereich Facility Management viele Informationen verloren gehen, weil die Daten unabhängig von der Zeichnung in ein Programm eingetragen wurden.

In der folgenden Abbildung können die Verluste während der Übergabe in den einzelnen Planungsprozessen erkannt werden.

Abbildung 5: Informationsverluste während der Übergabe

Die BIM-Arbeitsmethodik greift in diesen Schnittstellenproblemen ein, sodass die Planung transparent unter den Projetbeteiligten verläuft. Durch die computergestützte Methodik sind bestimmte Informationen des Gebäudes für die Weiternutzung als Bauwerksmodelle definiert, sodass jeder Beteiligte die Details für seine Planung verwenden kann.

Dadurch können bei bestimmten Übergaben von Informationen weniger Fehler auftreten, weil alles in einem Datenmodell realisiert wird. Zu erwähnen ist, dass der Bauherr somit auch in die Planung mit aufgenommen werden kann, sodass bei Änderungsvorschlägen sofort eingreifen kann und somit die Wünsche zum Ausdruck bringen kann. [11]





Die folgende Abbildung visualisiert die Verbindung zwischen verschiedenen Projektbeteiligten mit dem zentralen Gebäudemodell.


 

Abbildung 6:  Informationsaustausch zwischen Projektbeteiligten und dem Gebäudemodell

Durch die Verbesserung des Informationsaustausches in einem Gebäudemodell, werden die Termine eingehalten und der Bauherr kann die Kosten in dem Datenmodell steuern. Die Termineinhaltung wird stabiler, da die Mengen der Bauteile genauer ermittelt werden und demzufolge weniger Nachträge vorhanden sind.

Zusätzlich können die Kostenanschläge, die vorher für den Bauherrn durchgeführt wurden, eingehalten werden, weil der Bauherr von Anfang an bei der Planung ist.[12]

Wichtig ist, dass die einzelnen Projektbeteiligten die gleichen Standards zur Ansicht bekommen und demzufolge die Planung effizienter und qualitätsreich erfolgen kann.[13]

Die Abbildung repräsentiert den Vergleich zwischen der herkömmlichen Planung und der mit BIM in den Aspekten, wie Kosten und Zeitaufwand.


Abbildung 7: Kostenentwicklung und Zeitaufwand mit BIM und der herkömmlichen Planung

Neben der Bauindustrie beschäftigt sich die Autoindustrie seit Jahren mit der Arbeitsmethodik BIM. Durch die erheblichen Erfahrungen konnte sich Gewinne im Bereich Effizienz und Planung ergeben. Derart von positiven Beispielen zeigt, wie BIM auf die Planung eingeht.

1.3 Vorgehensweise und Strukturierung mit BIM

Die Arbeitsmethodik Building Information Modeling hört sich in der Begriffserklärung sehr positiv an und verführt die einzelnen Firmen dies umzusetzen. In der Praxis ergibt sich jedoch die Frage, wie die Arbeitsweise in der Firma integriert werden soll, sodass problemlos weitergearbeitet werden kann.

Zudem ändert sich nicht nur die Struktur, sondern auch das Klima in dem Unternehmen.[15]

Die Vorgehensweise ist so zu verstehen, dass das BIM-Modell ein Fluss in einer Landschaft ist, wo sich die Planung, das Betreiben und das Bauen befinden. Das Modell wird durch das IFC-Format weiterverwendet, sodass jeder Fachplaner, Architekt etc. darauf zugreifen kann.


Abbildung 8: BIM-Fluss in Verbindung mit den einzelnen Dimensionen

Das 3D-BIM ist definiert als das Räumliche Bauteileigenschaft mit den Mengen und Eigenschaften, wo sich die einzelnen Informationen bezüglich des Raumes und ihrer Wärmeübertragung zum Vorschein gebracht werden.[17]


Abbildung 9: Raum mit Mengen und Eigenschaften

Nachdem die einzelnen Raumdaten in das BIM-Modell eingefügt wurden, können nun die Bauleistungen in das Modell eingearbeitet werden. Dabei werden die einzelnen Leistungsverzeichnisse mithilfe von verschiedenen Programmen für jedes Gewerk erstellt (4D-BIM).[18]

Da die ganzen Informationen der Räume und der Anlagen in dem Datenmodell hinterlegt sind, kann sehr leicht darauf zurückgegriffen werden. Durch gewisse Tools, wie beispielsweise AVA-Softwaretools, können die Leistungsverzeichnisse automatisch erstellt werden.




[1] BMVi, >>Stufenplan  Digitales Planen und Bauen, << Bundeministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVi),   

   (2015, Berlin)

[2] Vgl.NBIMS-US,National BIM Standard United States Version 3,<<National Institute of Building Sciences,

  (2015, Washington D.C.)

[3] Vgl. Bredehorn und Heinz (2016), BIM Einstieg kompakt für Bauherrn, S.13

[4]Vgl, Schiller und Faschingbauer (2016), Die BIM-Anwendung der DIN SPEC 91400, S.5

[5]Vgl. BIMwelt GmbH: (2015)

[6]Vgl.HOCHTIEF VICon: (2015)

[7]Vgl. Borrmann; König/Koch/ Beetz, (2015) Building Information Modeling, S.2

[8] Vgl. Borrmann; König/Koch/ Beetz, (2015) Building Information Modeling, S.2-3

[10]Vgl. Borrmann/König/Koch/Beetz, (2015) Building Information Modeling, S.3

[11]Vgl. Borrmann/König/Koch/Beetz, (2015) Building Information Modeling, S.3

[12]Vgl, Schrammel/Wilhelm (2016), Rechtliche Aspekte im BIM, S.5

[13]Vgl.Schiller/Faschingbauer (2016), Die BIM-Anwendung der DIN SPEC 91400, S.13-14

[14]Vgl. Borrmann/König/Koch/Beetz, (2015) Building Information Modeling, S.3

[15]Vgl. Borrmann/König/Koch/Beetz, (2015), Building Information Modeling, S.7

[16] Vgl. Schiller/Faschinbauer, (2015), Die BIM-Anwendung der DIN SPEC 91400, S.18

[17] Vgl. Schiller/Faschinbauer, (2015), Die BIM-Anwendung der DIN SPEC 91400, S.18-19

[18] Vgl. Schiller/Faschingbauer, (2015), Die BIM-Anwendung der DIN SPEC 91400 S.20


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