Building Information Modeling

Die neue Arbeitsweise fasziniert, verunsichert aber auch – zumal BIM manchmal neue Planungswerkzeuge und immer eine engere Abstimmung der Projektbeteiligten voraussetzt, organisatorische und rechtliche Fragen aufwirft (siehe auch FACILITY MANAGEMENT 4/2015: BIM, BAM, BOOM!). Große Büros mit großen Projekten profitieren mehr als kleine, denn sie können die gesamte BIM-Werkzeugpalette nutzen: für Visualisierungen und Animationen, um Bauherren und Investoren zu überzeugen, für Kollisionskontrollen, um Bau- und Montageabläufe sicherer zu machen, für Gebäudesimulationen, Finite-Elemente-Berechnungen oder CFD-Strömungssimulationen, um Gebäude energetisch statisch, akustisch, lüftungs- oder brandschutztechnisch zu optimieren. Kleine und mittlere Büros mit 1 bis 10 Mitarbeitern, die etwa 95 Prozent aller Planungsbüros ausmachen, nutzen nur Teile davon. Sie sehen vor allem den zusätzlichen Schulungs- und Investitionsbedarf sowie den höheren Eingabeaufwand. Welche Erfahrungen haben Planungsbüros unterschiedlicher Größe mit der Einführung und dem Einsatz von BIM bisher gemacht?

ATP architekten ingenieure

Beim international tätigen Gesamtplaner ATP architekten ingenieure aus Innsbruck wird BIM laut Dr.-Ing. Gerd Maurer, ATP-Geschäftsführer, für sämtliche Projekte eingesetzt.

Bereits in der Vorplanung nach Leistungsphase 2 wird ein gemeinsames BIM-Modell für die integrale Architektur-, Tragwerks- und TGA-Planung genutzt. Eingesetzt wird ein dem „BIM-Standard“ des Unternehmens adäquates Programmpaket, das alle Anforderungen an eine integrale, lebenszyklusorientierte Planung, fachübergreifende Auswertung etc. erfüllt. Industrielle Auftraggeber geben teilweise auch andere Softwarewerkzeuge und Datenformate vor. Vorteile der neuen Arbeitsweise sieht das Unternehmen vor allem in der Kollisionskontrolle zwischen Architektur, Tragwerk und Haustechnik, im Effizienzgewinn durch das parametrische Planen, in den Massenermittlungen oder Visualisierungen. In Zukunft sollen auch Bauablaufsimulationen oder teilautomatisierte Ausschreibungserstellungen eine größere Rolle spielen. Teilweise werden Pläne per IFC-Schnittstelle mit externen Partnern ausgetauscht, in der Regel wird die Architektur, Haustechnik und das Tragwerk jedoch bürointern geplant. Die TGA- und Tragwerksplaner im Unternehmen schätzen die Möglichkeiten der gemeinsamen Arbeit am BIM-Gebäudemodell für Berechnungen zur Heiz- und Kühllastermittlung, für Energie-Nachweise oder für thermische Simulationen. Vermisst wird die Möglichkeit der Abgabe eines BIM-Modells als „digitaler Bauantrag“, aus dem alle Bauantragsformulare abgeleitet und die Einhaltung aller baurechtlichen Vorschriften überprüft werden. Nur die konsequente Anwendung einheitlicher BIM-Standards bietet eigenen Erfahrungen zufolge die Gewähr für ein stets konsistentes Gebäudemodell, an dem interdisziplinär gearbeitet werden kann. Dabei müssen BIM-Modelle kontinuierlich auf geometrische Stimmigkeit und Plausibilität überprüft werden – entweder manuell oder per halbautomatischer Fehlerkennung. Dieses „BIM-Management“ ist nicht immer einfach und stellt eine Herausforderung für alle Beteiligten dar.

Bauingenieur Kraneis

Neben der Architektur- und Tragwerksplanung liegt der Fokus von Bauingenieur Detlev Kraneis aus Leverkusen unter anderem auf der Gebäudeenergieberatung, dem Wärme- und Schallschutz sowie der Erstellung von Gutachten. Daneben ist Kraneis BIM-Lehrbeauftragter an der Fakultät Architektur der RWTH Aachen. Für die BIM-Planung setzt er Revit Building Design Suite von Autodesk, für die Erstellung von Kostenschätzungen, ‑berechnungen und Ausschreibungen iTWO von RIB-Software ein. Seiner Ansicht nach könnte BIM hierzulande schon weiter sein, wenn man sich an bestehenden BIM-Standards anderer Länder orientieren würde, wie zum Beispiel den für die gewerkübergreifende Auswertung von Gebäudedaten so wichtigen BIM-Bauteilattributen. Für den BIM-Einstieg wichtig ist seiner Ansicht nach, dass man mit kleinen Projekten beginnt und schrittweise hineinwächst: Zunächst 3D-CAD, anschließend mit Zuweisung und Auswertung von Bauteilattributen für AVA oder Kosten, später der IFC-Datenaustausch mit TGA- und Tragwerksplanern. Wer ein BIM-fähiges CAD einsetzt, sollte Kraneis zufolge allerdings wissen, was er tut und welche Konsequenzen das für nachfolgende Auswertungen und Berechnungen hat. Das beginnt schon mit der Wand: Wo beginnt, wo endet sie? Wie sieht die Wandecke oder der Wandanschluss im Detail aus? Sind Raum­geometrien oder Raumflächen und ihre Eigenschaften, wie etwa Nebenraumbeziehungen, korrekt definiert? Gilt das auch für Installationsschächte, Hohlräume unter abgehängten Decken etc.? Werden diese und weitere Details bei der BIM-Modellierung nicht beachtet, kommt es zu zwangsläufig Auswertungs‑ und Übergabefehlern. Das ist dann aber kein BIM- oder IFC-Problem, sondern mangelndes BIM-Wissen. Trotz dieser und weiterer Hürden beim BIM-Ein­stieg sieht Kraneis in der BIMMethode die Zukunft. Sie schafft mehr Planungssicherheit bei der Auswertung, beim Kostenmanagement und verbessert die Planungsqualität, weil Fehler, insbesondere bei Planänderungen, minimiert werden.

Getto + Schmitt Architekten

Das junge Architekturbüro aus Nürnberg nutzt BIM seit Bürogründung vor zweieinhalb Jahren derzeit noch als „Little BIM“, also als bürointerne Insellösung, ohne einen Datenaustausch mit Fachplanern. Als Planungswerkzeug kommt Revit LT von Autodesk zum Einsatz. Alle Projekte werden nach Möglichkeit nach der BIM-Methode geplant, unabhängig von deren Größe. Lediglich kleine Projekte, die bereits als vollständige DWG/DXF-Zeichnungen vorliegen, plant das Büro konventionell weiter. Als wichtigsten Vorteil nennt Büroinhaber Gunther Schmitt die ganzheitliche Planung in einem BIM-Modell, was die Konsequenzen einer Änderung in ihrer vollen Tragweite erkennbar macht. Als weiteren Vorteil sieht Schmitt die Vermeidung von „Übertragungsfehlern“ – beispielsweise wenn ein Bauteil im Grundriss verschoben wird, es jedoch vergessen wird, diese Änderung auch in allen Ansichten und Schnitten zu übernehmen. Gerne würde das Team von Getto + Schmitt seine BIM-Software auch für die Massen- und Kostenermittlung einsetzen, allerdings muss die Massenermittlung aufgrund erheblicher Defizite (Auswertungsfehler, mangelnde Transparenz etc.) nach wie vor manuell überprüft werden. Die IFC-Schnittstelle wurde bislang nicht genutzt, da der Datenaustausch mit Fachplanern gerade bei kleineren Projekten meist über DWG-Dateien erfolgt. Als Problem sieht Schmitt die noch geringe BIM-Verbreitung, insbesondere bei kleineren Büros und die damit verbundenen eingeschränkten Möglichkeiten. In frühen Projektphasen sieht das Büro bei der Erstellung der BIM-Modelle einen erhöhten Mehraufwand, da mehr Informationen in das Modell eingegeben werden müssen. Dieser Mehraufwand macht sich oft erst in späteren Projektphasen bezahlt. Grundsätzlich sieht das Büro trotz einiger Kinderkrankheiten in BIM jedoch die richtige Entwicklung – ein Wechsel zu herkömmlicher CAD-Software wäre ein Rückschritt.

Inti-Plan

Der Einstieg beim TGA-Planer Inti-Plan aus Freyung verlief laut Geschäftsführer Alexander Binder problemlos, da seit Bürogründung im Jahr 2011 dreidimensional mit der BIM-fähigen Planungssoftware DDS-CAD geplant wurde. Zusätzlich kommt die Lichtsimulations-Software DIALUX zum Einsatz. Alle Projekte werden nach dem BIM-Standard geplant und realisiert. Soweit möglich, werden auch die BIM-Dateien anderer Projektbeteiligter für Kollisionsprüfung genutzt. Die Massen und Mengen der eingesetzten Bauteile werden teilweise automatisch für die Ausschreibung ausgewertet. Auch für die mobile Visualisierung und Präsentation der Projekte auf dem Touch-Display wird das BIM-Modell genutzt. Wird ein BIM-Modell vom Architekten bereitgestellt, kommt die IFC Schnittstelle zum Einsatz. Andernfalls werden die 3D-Bauwerksdaten auf der Grundlage von 2D-Plänen selbst erstellt. Werden die Grundrisse im weiteren Planungsverlauf geändert, ist es Binder zufolge zwar aufwendig, diese Änderungen im 3D-Model nachzuvollziehen. Aber dieser in das Projekt investierte Zusatzaufwand ist seiner Ansicht nach immer noch besser, als daraus resultierende Probleme später während der Bauleitung bereinigen zu müssen. Den wesentlichen Vorteil der neuen BIM-Arbeitsmethode sieht Binder in der Möglichkeit, mit allen Projektbeteiligten die Dateien in einem einheitlichen Standard austauschen zu können, beispielsweise für Kollisionsprüfungen. Das Hauptproblem von BIM ist laut Binder die mangelnde Akzeptanz bei allen Projektbeteiligten. Hier müssten beispielsweise Softwarehersteller aktiver werden und BIM den Anwendern schmackhafter machen. Dass viele Mitbewerber sich beim Thema BIM derzeit noch zurückhalten, sieht Binder andererseits als einen Vorteil für das eigene Büro.

nees Ingenieure

Die Beratenden Ingenieure und Sachverständige für Brandschutzplanung, Tragwerksplanung und Bauphysik aus Münster setzen BIM vorwiegend für Industriebau-Projekte ein. Zunehmend werden aber auch Hochbau-Projekte nach der BIM-Methode geplant, beispielsweise ein Autohaus- oder Krankenhaus-Neubau. Zum Einsatz kommt die BIM-fähige Konstruktionssoftware Tekla Structures von Tekla – sowohl als Insellösung im Sinne des „Little BIM“ als auch in Kooperation mit Projektpartnern als ganzheitliches „Big BIM“. So wird beispielsweise am 3D-Gebäudemodell des Krankenhaus-Neubaus in enger Abstimmung mit externen Fachingenieuren geplant. Allerdings setzt laut Nees die Konvertierung aus den IFC-Bauteilen in „echte“ modellorientierte Teile teilweise eine manuelle Nachbearbeitung voraus. Vermisst wird auch ein übergreifender Material- und Profilkatalog. Hinzu kommt, dass kombinierte Bauteilaufbauten, beispielsweise ein aus mehreren Schichten bestehender Wandaufbau, im Austausch mit anderen Planern manchmal zu Problemen führen. Auch übergreifende Attribute wie Positionsnummern oder Brandschutz-Anforderungen sind in vielen Programmen nicht vorhanden oder im IFC-Datenmodell nicht enthalten. Insgesamt ist man bei Nees Ingenieure von den Vorteilen der neuen Arbeitsweise überzeugt. Als besondere Vorteile werden vor allem die gewerkübergreifende Kollisionskon­trolle, der Datenaustausch mit Berechnungsprogrammen sowie die automatische Massenermittlung gewertet. Nees ist überzeugt, dass BIM-Kenntnisse und ‑Erfahrungen Wettbewerbsvorteile für ein Büro sind.

Stiehm Ingenieurplanung

Anfang 2013 hat das Ingenieurbüro für Technische Gebäudeausrüstung aus Berlin die BIM-Software Revit MEP von Autodesk eingeführt. Das Programm wird in erster Linie für größere Neubauprojekte, wie etwa Einkaufszentren,

Bürogebäude oder Produktionshallen eingesetzt. Kleinere Projekte oder Altbausanierungen werden zeichnungsorientiert mit AutoCAD geplant. Als wichtigste BIM-Vorteile nennt Daniela Rieckemann, Leiterin Konstruktion bei Stiehm Ingenieurplanung, die bessere Koordination der Gewerke und die frühzeitige Erkennbarkeit von Kollisionspunkten im 3D-Modell. Automatismen vereinfachen den Beschriftungsprozess und Bauteiländerungen werden selbstständig angepasst. Schnitte werden aus dem 3D-Modell automatisch abgeleitet, Fehlerquellen minimiert, Massen- und Mengenlisten automatisch erstellt. Die Berechnungssoftware wird bisher nur getrennt genutzt, geplant ist aber eine direkte Anbindung von CAD und Berechnung. Als weitere BIM-Vorteile sieht Rieckemann die gemeinsame Bearbeitung mit anderen Fachplanern in einem 3D-Modell und die bessere Koordination von Architektur, Rohbau und Haustechnik. Herausfordernd waren rückblickend der Schulungsaufwand sowie die Erstellung bürointerner BIM-Vorlagen und Standards. Da die mitgelieferte Bauteildatenbank vergleichsweise klein ist und bislang nur wenige Bauprodukthersteller 3D-Bauteilfamilien zur Verfügung stellen, mussten fehlende Bauteile selbst erstellt werden. Eigeninitiative war auch im Hinblick auf eine DIN-gerechte TGA-Symboldarstellung, die Strangschema-Erstellung oder den Bauteillisten-Export gefragt. Die 3D-Planung ist laut Rieckemann zeitaufwendiger, was jedoch beispielsweise die automatische Mengenermittlung ausgleicht, sofern die Planung weit genug vorangeschritten ist. Rieckemann zieht eine positive Zwischenbilanz: BIM verbessert nicht nur die Planungsqualität, BIM motiviert auch und macht Spaß, weil man Teil einer aktuellen, innovativen Entwicklung ist, die irgendwann hierzulande, so wie in anderen Ländern auch, zum Standard wird.

BIM ist die Zukunft…

…aber nicht die Lösung aller Probleme am Bau. Weder Stress, mangelndes Nachdenken, eine fehlende Detailplanung und erst recht nicht das ständige Ändern von Plänen kann die BIMMethode auffangen. In der Praxis ist BIM weltweit bisher bei keinem einzigen Vorhaben durchgängig dem Idealbild entsprechend und mit allen am Bau Beteiligten eingesetzt worden. Im Detail knirscht es noch – etwa bei der Anbindung von Berechnungsprogrammen, ausführenden Gewerken, der Datenübergabe an Programme anderer Hersteller oder der Datenaufbereitung für CAFM-Programme. BIM wirft zudem (honorar-)rechtliche Fragen auf: Wem gehören die kooperativ erarbeiteten BIM-Daten? Wer ist bei Planungsfehlern haftbar? Wird der erhöhte Planungsaufwand honoriert? Jenseits des Idealbilds sollte man deshalb auch die Probleme (oder besser: „Herausforderungen“, um im korrekten BIM-Wording zu bleiben) der BIM-Methode kennen, bevor man sich entscheidet, Zeit und Geld in Schulungen und möglicherweise neue Werkzeuge zu investieren.