BIM

Was ist BIM?

BIM (=Building Information Modeling, deutsch: Gebäudeinformationsmodell) beschreibt einen ganzheitlichen Prozess bzw. eine Methode, um alle Informationen für ein Bauwerk zu erstellen und zu verwalten. Vereinfacht gesagt handelt es sich um die digitale Darstellung eines jeden Gebäudes (z.B. Produktionshalle oder Bürokomplex) mit all seinen Bestandteilen (z.B. Grundrisse, Ausstattungselemente) und Prozessen (z.B. Wartung) über den kompletten Lebenszyklus hinweg.

Beim BIM greifen alle Baubeteiligten (z.B. Planer, Architekten, Bauherren bzw. Auftraggeber, Bauunternehmer und auch verschiedene Gewerke) auf die gesamte Datenbasis des Gebäudes zu. Damit die Beteiligten mit ihren unterschiedlichen Plattformen bzw. Softwarelösungen auf die BIM-Inhalte zugreifen können, müssen diese zuvor in ein offenes und standardisiertes Datenformat gebracht werden. Unter anderem wird dafür das IFC-Format verwendet. Dieses wurde von buildingSMART entwickelt und damit können Bau- und Gebäudemanagementinformationen beschrieben, geteilt und untereinander ausgetauscht werden.

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Welche Inhalte umfasst Business Information Modelling?

Um ein Bauwerk über den kompletten Lebenszyklus digitalisieren zu können, werden unterschiedliche Informationen wie die folgenden benötigt:

  • Geometrie oder physikalische Eigenschaften (z. B. Höhe, Länge, Breite)
  • Visuelle Informationen (z. B. rau/weich, Farbe, Material)
  • Technische Daten (z.B. CAD-Zeichnungen)
  • Funktionsinformationen (z. B. öffnet/schließt, senkt sich/hebt sich, gleitet)
  • Zeitplan- und Terminplanungsdaten (z.B. Informationen zur Bauzeitplanung)
  • Kosten- und Budgetdaten (z.B. Material- und Arbeitskosten)
  • Betriebs- und Instandhaltungsdaten (z.B. Informationen zur Wartung)
  • Umwelt- und Nachhaltigkeitsdaten (z.B. CO2-Ausstoß)
  • Rechts- und Verwaltungsdaten (z.B. Bauvorschriften, Baugenehmigungen)

Visuelle BIM-Inhalte sind die digitalen Doppelgänger der tatsächlichen Produkte. Sie lassen sich in zwei Typen untergliedern:

  • Komponenten-Objekte oder Bauprodukte mit fester geometrischer Form (z. B. Badewanne oder Dusche)
  • überlagerte Objekte oder solche mit dynamischer Form oder Größe (z. B. Bodenbelag, Fenster, Dach, Wände oder Decken)

Diese Objekte werden in zwei Kategorien unterteilt: Generische oder Bibliotheksobjekte, die als Platzhalter während der ersten Entwurfsphase dienen und spezifische oder Hersteller-Objekte, die tatsächlichen verwendet werden.

Wie sieht die Arbeit mit BIM in der Praxis aus?

Mit BIM lautet das Motto: „Erst digital planen, dann real bauen.“ Die Anforderungen des Kunden bzw. Bauherren an sein Eigenheim werden zuerst in einer Datenbank definiert.

Beispielsweise möchte er einen offenen Wohn-/Ess-/Küchenbereich und ein Badezimmer mit Whirlpool-Badewanne und begehbarer Dusche. Außerdem wünscht er sich noch ein Schlafzimmer mit begehbarem Kleiderschrank und eine große Terrasse.

Auf Basis dieser Anforderungen erstellt das Planungsteam dann einen Entwurf zum Gebäude. Das Gebäude wird mit zahlreichen digitalen Objekten in der Planungssoftware nachgebildet und mit Informationen angereichert. Bei der Planung eines Fensters z.B., fügt die Planungssoftware automatisch Infos zur Lage des Fensters hinzu. Anschließend pflegt das Planungsteam weitere Informationen bzw. Anforderungen zu den Maßen, der Materialart, den Beschlägen, der Oberfläche, der Farbe und zum Wärmedurchgangskoeffizienten.

Der Architekt platziert das BIM dann auf einer digitalen Karte. Dadurch weiß der Bauunternehmer sofort, wo das Haus gebaut werden soll.

Der Bauunternehmer bzw. das Projektorganisations-Team nutzt das BIM-Modell, um Angebote einzuholen. Darauffolgend kann dann eine erste Kostenabschätzung erfolgen. Nach der Beauftragung werden weitere Informationen zu den Bauelementen, z.B. das genaue Modell der Dachziegel im BIM ergänzt. Anschließend werden die Gewerke für den Bau geplant und koordiniert.

Neben den Projektkosten können über das BIM auch Lebenszykluskosten, Energiewerte und andere Umweltfaktoren für Zertifizierungen analysiert werden.

Wenn die Planung und Organisation des Gebäudes über das BIM fertiggestellt wurden, wird das BIM an die Baubehörden vor Ort gesendet, damit diese die Baugenehmigung erteilen können.

Wie eingangs bereits erläutert wird das BIM über den gesamten Lebenszyklus eines Bauobjekts verwendet – also auch nach der Fertigstellung des eigentlichen Gebäudes. Beispielsweise wenn eine Tür nach einigen Jahren beschädigt wurde. Mithilfe des BIM kann der Haustechniker oder Hausbesitzer per Handy die Türe identifizieren und den Schaden erfassen. Es liegen sofort sämtliche Informationen über Hersteller, Modell und Farbe der Tür vor. Folglich können sofort neue Teile bestellt werden. Im Anschluss wird der Schaden vom Fachmann beseitigt. Diese Veränderung und alle neuen Informationen werden dann wieder ins BIM eingetragen.

Wie wird BIM implementiert?

Damit BIM so erfolgreich in der Praxis funktionieren kann, müssen sich die dahinterstehenden Arbeitsweisen und Anforderungen genauer angeschaut werden. Denn BIM ist nicht gleich BIM.

Auch die Datenanforderungen bzw. das Datenmanagement sind ein wichtiger Bestandteil in der BIM-Implementierung.

Welche Arbeitsweisen gibt es?

Es gibt verschiedene Arbeitsweisen, die bei der Umsetzung von BIM eine Rolle spielen. Dazu gehören Open mit den Pendant Closed BIM so wie Little und Big BIM.

Little BIM

Bei Little BIM erfolgt eine beschränkte Anwendung des Business Information Modellings auf ein Gewerk. Ein Beispiel dafür wäre eine einfache 3D-Modellierung eines Einfamilienhauses, erstellt von einem Architekten. Es enthält grundlegende Informationen wie Abmessungen, Platzierung von Wänden, Fenstern und Türen sowie Sanitär- und Elektroinstallationen und kann für Visualisierung und Dokumentation genutzt werden. Im Vergleich zu größeren Modellen ist Little BIM einfacher und schneller zu erstellen.

Big BIM

Big BIM bedeutet eine durchgängige und fachübergreifende Anwendung der BIM-Methodik. Die Modellierung und Verwaltung aller Aspekte eines großen Bauprojekts wie eines Krankenhauses, Flughafens oder Wolkenkratzers ist ein Beispiel dafür. Das Modell enthält alle Informationen über Architektur, Konstruktion, Elektrotechnik, Mechanik, Sanitär, Brandschutz, Gebäudemanagement und andere relevante Aspekte des Gebäudes. Big BIM erfordert Zusammenarbeit und Koordination zwischen verschiedenen Fachleuten und Unternehmen und hilft, Fehler und Verzögerungen im Bauprozess zu minimieren.

Closed BIM

Bei Closed BIM nutzen alle Projektbeteiligten dieselbe Softwareplattform. Das macht es einfacher, Daten auszutauschen, da keine Schnittstellenproblematik auftritt. Jedoch bedeutet es auch weniger Flexibilität bei der Auswahl der Software, da verschiedene Bedürfnisse berücksichtig werden müssen. Auch bei der Zusammenarbeit mit externen Akteuren bietet die Closed BIM Variante weniger Möglichkeiten. Folglich kann dies die Zusammenarbeit erschweren.

Open BIM

Open BIM basiert darauf, dass Gebäudemodelle unabhängig von der verwendeten Softwarelösung zwischen den Projektbeteiligten offen ausgetauscht werden können. Dafür werden herstellerneutrale Dateiformate (z.B. IFC/BCF) und Workflows genutzt. Durch Open BIM kann jeder die Software nutzen, die für ihn am besten geeignet ist. Im Gegensatz zu Closed BIM, bietet es dahingehend mehr Freiheiten. Allerdings erfordert Open BIM auch einen erhöhten Aufwand bei der Entwicklung von Richtlinien, Anweisungen und Übergaberoutinen, um sicherzustellen, dass die Informationen ohne Verluste übergeben werden können.

Welche Anforderungen haben BIM-Modelle

Um sicherzustellen, dass die BIM-Modelle die notwendigen Informationen enthalten, die für die Planung, Ausführung und Instandhaltung von Bauwerken benötigt werden, gibt es bestimmte Anforderungen. In diesem Zusammenhang spielen die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA), der BIM-Abwicklungsplan (BAP), sowie die Fach- und Koordinationsmodelle eine wichtige Rolle.

AIA (Auftraggeber-Informations-Anforderungen)

Bei den AIA handelt es sich um die Anforderungen des Auftraggebers zum Thema BIM an das Projekt. Diese sind Teil des Lastenheftes. Hier befinden sich folgende Inhalte:

  • BIM Ziele aus Sicht der Aufraggeber
  • Beschreibung der Akteure/Verantwortlichkeiten/Rollen
  • Informationsmanagement
  • Technischen Rahmenbedingungen, z.B. Nutzung bestimmter Schnittstellen
  • Datenanforderungen

Zusätzlich zu den genannten Inhalten umfassen die AIA auch Informationen zu verschiedenen Aspekten der Modellierung, wie das Level of Information Need (LOIN).

LOIN erläutert, wie detailliert digitale Modelle sein müssen. Er setzt sich aus dem LOG (Level of Geometry = geometrisches Detailniveau), LOI (Level of Information = Detaillierungsgrad der Informationen) und DOC (Dokumentation) zusammen:

Der LOG beschreibt dabei, wie genau das Objekt modelliert wird. Ein Beispiel für unterschiedliche LOGs wäre die Darstellung eines Gebäudes als simple Raumkästen (LOG 100) oder als detaillierte 3D-Modellierung mit realistischen Texturen und Oberflächen (LOG 400).

LOI definiert im BIM den Informationsgehalt eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt im Projektverlauf. Er umfasst alle notwendigen Informationen für die Planung, Konstruktion, Wartung, Kosten und den Betrieb eines Gebäudes oder einer Anlage. Auch hier gilt je höher das LOI-Level, desto höher der Informationsgehalt. Bei einem LOI 100 würden bei einer Tür, z.B. nur Name, Objektart und Nutzeranforderungen dargestellt werden, während bei einem LOI von 500 alle Produktinformationen auf dem Niveau „as built“ erfasst. “As-built” in Bezug auf BIM-Daten bedeutet, dass die digitale Darstellung eines Gebäudes oder einer Anlage dem tatsächlich gebauten Zustand entspricht.

DOC steht für die Dokumentation, die notwendig ist, um das digitale Modell zu verstehen und zu verwenden. Das können zum Beispiel technische Zeichnungen oder Anleitungen sein.

BAP (BIM-Abwicklungsplan): Die Antwort der Auftragnehmer auf die AIA ist der BAP. Er gehört zum Teil des Pflichtenhefts. Er beinhaltet folgendes:

  • BIM-Ziele aus Sicht der Aufragnehmer
  • Projektorganisation und Zusammenarbeit
  • Informationsmanagement und Kommunikation
  • Datenmanagement und -Qualitätssicherung

Neben den Pflichten und Lasten durch AIA und BAP, gibt es zwei unterschiedliche Modelle: Fachmodelle und Koordinationsmodelle.

Fachmodelle: Fachmodelle sind digitale 3D-Modelle, die spezifische Informationen zu einem bestimmten Gewerk oder einer bestimmten Disziplin im Bauprojekt enthalten. Sie enthalten beispielsweise Informationen zu den Rohrleitungen, der Elektroinstallation oder der Heizungsanlage.

Koordinationsmodelle: Koordinationsmodelle integrieren alle Fachmodelle und ermöglichen die koordinierte Darstellung des gesamten Bauprojekts. Sie dienen dazu, Kollisionen und Konflikte zwischen Gewerken zu erkennen und zu lösen, um Verzögerungen und Fehler in der Bauausführung zu vermeiden.

Was bedeutet BIM für das Datenmanagement?

Damit BIM in der Praxis funktioniert muss jeder Baubeteiligte Zugriff darauf haben. Folglich erfolgt der Austausch verschiedener Inhalte untereinander. Dazu bedarf es der Aufbereitung von CAD-Zeichnungen, technischen Informationen und Materialbeschreibungen, zusammen mit der nötigen Informationsanreicherung.

Ein wesentlicher Bestandteil des BIM-Datenmanagements ist das Common Data Environment (CDE), welches als zentrales Datenmanagement-System dient. Im CDE können alle am Business Information Modelling-Prozess beteiligten Parteien auf eine gemeinsame Datenbasis zugreifen und somit eine reibungslose Zusammenarbeit und Datenaustausch gewährleisten.

Da beim BIM der Austausch vieler unterschiedlicher Inhalte notwendig ist, erfordert es oft unterschiedliche Datenaustauschformate.

  • IFC-Format: Ist am besten geeignet für den Austausch von geometrischen Daten und Informationen über Gebäudekomponenten.
  • COBie: Konzentriert sich auf Betriebs- und Wartungsdaten.
  • GAEB: Ist speziell für die Ausschreibung und Abrechnung von Bauprojekten.
  • BCF (BIM Collaboration Format): Ermöglicht Projektbeteiligten, Probleme, Fehler und Anmerkungen im digitalen Gebäudemodell zu markieren und mit anderen Projektbeteiligten zu teilen.

Im BIM werden unterschiedliche Daten, wie Daten für die Komponenten des Heizsystems, für Trink- und Abwasser gepflegt. Klassifizierungen und Richtlinien ermöglichen eine standardisierte und einheitliche Beschreibung der BIM-Inhalte. Der Datenaustausch zwischen verschiedenen Softwareanwendungen und Projektbeteiligten erleichtert sich dadurch, und Fehler minimieren sich.

Folgende Richtlinien und Klassifikationssysteme werden dabei häufig eingesetzt:

VDI-Richtlinie 3805 und ISO-Norm 16757

Die VDI-Richtlinie 3805 und die zukünftige ISO-Norm 16757 beschreiben die Strukturierung von Daten für die technische Gebäudeausrüstung (TGA) und die Verwendung von standardisierten Klassifikationssystemen. Sie helfen bei der einheitlichen Erfassung und dem Austausch von TGA-Daten im BIM.

IFC (Industry Foundation Class)

IFC dient nicht nur als Austauschformat, sondern auch als Klassifikationssystem. Es bietet eine hierarchische Strukturierung von Objekten, die es den Projektbeteiligten ermöglicht, Objekte nach Kategorien wie Wände, Decken, Türen usw. zu klassifizieren. Die IFC-Klassifikation ist in der Lage, komplexe Informationen wie die Leistungsmerkmale von Objekten oder die Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, was eine detaillierte Analyse und Planung von BIM-Projekten ermöglicht.

ECLASS/ETIM

ETIM und ECLASS können auch Bauprodukte im BIM klassifizieren. Hierfür hat ETIM mit den Modelling Classes (MC) eine spezielle Erweiterung für Business Information Modelling geschaffen. ETIM MC bezieht sich dabei auf die Erfassung von geometrischen Produktmerkmalen. Diese ermöglichen die Erstellung eines 3D-Objekts des jeweiligen Produkts.

Je nach BIM-Projekt gibt es ganz unterschiedliche Anforderungen an die Datenaustauschformate und Klassifizierung der Produktdaten.

 

Welche Schritte sind bei der ersten Implementierung erforderlich?

Wer das erste Mal ein BIM-Projekt starten möchte, sollte sich nicht nur mit Daten und Modellen auseinandersetzen, sondern auch mit Prozessen, Arbeitsabläufen und unterstützender Software. Folgende fünf Schritte helfen dabei, Business Information Modelling richtig zu implementieren:

    1. Prozesse und Arbeitsabläufe dokumentieren.
    2. Zwischen Teilprozessen erforderliche Information-Austausch-Anforderungen definieren.
    3. Datenformate identifizieren, um Informationen auszutauschen (z.B. IFC oder COBIE) .
    4. Softwarewerkzeuge auswählen, die dabei helfen die Informationen für das BIM anzureichern und auszutauschen.
    5. Auswahl von Klassifizierungssystemen (z.B. ETIM oder ECLASS) und Merkmalskatalogen für das einheitliche Verständnis von Daten

Welche Möglichkeiten und Herausforderungen bietet BIM?

Durch das Business Information Modelling ergeben sich viele Möglichkeiten, aber natürlich bringt es gerade in der Einführung auch ein einige Herausforderungen mit sich.

Welche Vorteile hat Business Information Modelling?

Zum einen lassen sich Planungsfehler vermeiden. Denn wenn alle Baubeteiligten mit dem gleichen Modell arbeiten, haben alle immer den gleichen Informationsstand. Die Kommunikation verbessert sich dadurch deutlich. Es wird außerdem schnell ersichtlich, wo es in der Bauausführung zu Problemen kommen kann und wie die bestmögliche Reihenfolge der Gewerke bei der Umsetzung des Bauvorhabens ist. Durch Business Information Modelling lassen sich nicht nur Kollisionen im Bauablauf vermeiden, die Bauabläufe und der Einsatz von Arbeitskräften und Baustoffen werden insgesamt effizienter. Folglich verringern sich die Kosten. Gleichzeitig erhöht sich dadurch auch die Terminsicherheit.

Nicht nur die Effizienz ist eine Stärke, sondern auch die Transparenz. Das Business Information Modelling erfasst sämtliche Kosten und Materialeigenschaften. Bauherren können sich so z.B. unterschiedliche Varianten ihres Bauobjekts simulieren lassen, z.B. verschiedene Fensterlösungen. Das BIM zeigt ihnen sofort die aktualisierten Energiewerte und Kosten.

Außerdem werden Informationen besser und im Idealfall auch ohne Verluste weitergegeben.

Zudem ermöglicht das BIM eine bessere Visualisierung des Bauobjekts. Dies erleichtert nicht nur die Planung, sondern hilft den Bauherren sich das Endergebnis besser vorzustellen. Auf dieser Grundlage vereinfacht sich auch die Entscheidungsfindung.

Dadurch, dass das BIM einen ganzheitlichen Ansatz über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes verfolgt, sichert es auch eine zukunftssichere Planung. Nach Abschluss der Bauphase liegt das digitale Gebäudemodell mit all seinen Bauteilen jederzeit vor und hilft dabei, Veränderungen oder Wartungsarbeiten am Gebäude sicher vorzunehmen. Auch in Sachen Nachhaltigkeit wird BIM von wesentlicher Bedeutung sein. Denn über das Business Information Modelling sind sämtliche Informationen über die Bauteile und wie diese nach aktuellen Rechtsgrundsätzen recycelt werden müssen.

Welche Nachteile hat Business Information Modelling?

Zum einen bedeutet die Arbeit mit BIM erst einmal, eine Veränderung der bisherigen Arbeitsweise. Eine einfache Umstellung ist häufig nicht möglich. Oft muss eine Investition in zusätzliche Software erfolgen. Zudem müssen auch alle Baubeteiligten in den Prozess miteinbezogen werden.

Folglich bedeutet dies im Umkehrschluss, einen hohen Investitionsbedarf bei der ersten Implementierung . Dabei geht es nicht nur um Kosten für Programme und Technologien, sondern auch die Schulung der Mitarbeiter bzw. die Umstellung der Arbeitsweise kostet Zeit und Arbeit.

Business Information Modelling kann effizient sein, wenn es effizient angegangen wird. In der Praxis fehlt vielen das Wissen über den richtigen Einsatz bzw. die Konfiguration der wichtigen Schnittstellen. Die eingesetzten Programme/Werkzeuge müssen miteinander richtig kommunizieren. Dabei hilft z.B. die IFC-Schnittstelle. Bei der richtigen Verwendung ist diese Schnittstelle sehr mächtig.

Wie sieht die Zukunft von Business Information Modelling aus?

Alles wird digitaler und zunehmend vernetzter. Daher wird das “Business Information Modelling” in Zukunft mehr die Regel als die Ausnahme in der Baubranche sein. Seit Anfang 2021 gilt für die Vergabe von öffentlichen Aufträgen bereits eine BIM-Pflicht. Geltungsbereiche sind Infrastrukturbau und der infrastrukturbezogene Hochbau.

Wer als Hersteller von Bauprodukten oder als Unternehmen im Bauwesen vorne dabei sein möchte, sollte sich daher so früh wie möglich mit dem Thema BIM bzw. der Erstellung von BIM-Inhalten auseinandersetzen. Nur dadurch ist gewährleistet, sich zukünftig neue Projekte zu sichern und erfolgreich zu bleiben.

BIM-Portal des Bundes

Auch der Bund fördert das Thema. Seit 2022 bietet dieser mit dem BIM-Portal eine Plattform, um den Einstieg zu erleichtern und den Wissensaustausch zu fördern.

Der Bund stellt hierbei verschiedene nützliche Hilfsmittel zur Verfügung. Hierzu zählen beispielsweise Klassifikationen, Merkmale, Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) und Objektvorlagen. Diese Hilfsmittel helfen öffentlichen Auftraggebern, wie zum Beispiel im Tiefbau, dabei, zu definieren, welche Informationen sie benötigen, und Auftragnehmer dabei, qualitativ hochwertige digitale Modelle zu liefern.

Ziel ist es, eine einheitliche Vorgehensweise in der deutschen Baubranche zu etablieren und die Effizienz und Qualität von Bauprojekten zu verbessern.

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Wer hat‘s geschrieben?
Julia Neuhäuser
julia.neuhaeuser@nexoma.de

Julia ist seit März 2022 in unserem Marketingteam. Als Bachelor of Arts im Dienstleistungsmarketing versorgt Julia euch u. a. mit Inhalten zu Marketingthemen, Success-Storys und zur NEXIpedia.