BIM - Die Vision vom Digitalen Bauen

BIM – Die Vision vom Digitalen Bauen

 

Von Prof. Dr.-Ing. Alexander Malkwitz und Johann Ehlers M. Sc.

Was in anderen Industriezweigen schon lange genutzt wird, findet langsam den Weg in die Bauwirtschaft. Das digitale Bauen und Simulieren von Herstellungsprozessen, wird in der Automobil- und Flugzeugwirtschaft seit Jahren erfolgreich angewendet. Eine ähnliche Methodik ist in der Bauwirtschaft und damit in der Unikatherstellung ebenfalls möglich. Das Building Information Modeling (BIM) bildet eine neue Methodik, mit der der gesamte Lebenszyklus eines Bauprojekts abgebildet wird, ab. Von der Idee bis hin zum Abriss können alle Information des Gebäudes in einem virtuellen Modell hinterlegt und transparent dargestellt werden. Die Autoren erläutern in diesem Artikel was BIM ist mit Berücksichtigung rechtlicher Fragestellungen.

 

 

Building Information Modeling (BIM) Methode

Building Information Modeling (BIM) beschreibt eine Methode mit der die Konzeption eines Gebäudes von der Idee bis hin zum Abriss beschrieben werden kann.

Auf Basis eines virtuellen Gebäudemodells wird die Planung, Ausführung und Bewirtschaftung eines Gebäudes simuliert und bewertet. In diesem Modell werden alle Bauwerksinformationen bauteilorientiert geometrisch beschreibend in das Modell integriert. In dem BIM-Modell, auch Gebäudeinformationsmodell genannt, können alle geometrischen Informationen hinterlegt werden. In das 3D-Modell können außerdem weitere Komponenten wie die Terminplanung (sogenanntes 4D-Modell), Kosten (sogenanntes 5D-Modell) und weitere Informationen integriert werden. In der Literatur wird das Gebäudeinformationsmodell dann auch als n-Dimensionales-Modell beschrieben. Dies soll verdeutlichen, dass nahezu alle relevanten Informationen des gesamten Lebenszyklus in das Modell eingepflegt werden können. Diese Information stehen jedoch nicht für sich alleine, sondern werden alle miteinander kombiniert. Eine Änderung an einem Bauteil kann diverse Änderungen an einem Bauobjekt haben. Mit dem verknüpften Gebäudeinformationsmodell werden jegliche Änderungen unmittelbar in das Gesamtmodell integriert. Wenn nun Änderungen erfolgen werden diese direkt mit dem Raumbuch, der Kalkulation und dem Terminplan abgeglichen. Dies ist zumindest die Vision.

 

 

Potentiale der BIM Methode

Die Potentiale von BIM sind sehr vielfältig, tlw. wird sogar schon von der dritten digitalen Revolution im Bauwesen gesprochen1. Einige wesentliche Potentiale der BIM Methode sind zum Beispiel:

  1. Transparentes Informations- und Datenmanagement über die gesamte Abwicklung eines Projekts
  2. Modelbasierte Planung in einem digitalen 3D-Modell mit Verknüpfung verschiedener Planungsparameter wie zum Beispiel Geometrien, Kosten und Terminen
  3. Immer aktueller Informationsstand aller am Projekt Beteiligten
  4. Erzeugen der Notwendigkeit Planungs- bzw. Ausführungsentscheidungen zum richtigen Zeitpunkt zu treffen
  5. Qualitätssicherung der Planung durch zum Beispiel Kollisionsprüfungen bei TGA-Gewerken
  6. Nutzung des Gebäudemodells über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks insbesondere während der Nutzungsphase

 

Digitales Gebäudemodell während des gesamten Lebenszyklus

Mit der BIM Methodik wird das Gebäudemodell kontinuierlich mit Informationen erweitert. Hierdurch kann dem Informationsverlust durch diverse Schnittstellen in einem Projekt entgegengewirkt werden. Einmal eingepflegte Daten stehen allen Projektteilnehmern zur Verfügung. Somit wächst das Modell stetig über alle Projektphasen und bietet den Beteiligten eine planungssichere Grundlage für ihre Arbeiten. Auf dieser Basis können ungenutzte Potentiale voll ausgeschöpft werden und viele Schritte während eines Projekts vereinfacht werden. Eine der grundlegenden Ideen von BIM ist es das Informationsmodell über den gesamten Lebenszyklus zu nutzen und dieses allen Beteiligten zur Verfügung zu stellen.

 

Informations- und Datenmanagement

Wesentlicher Vorteil der BIM Methode ist, dass alle Projektteilnehmer permanent auf dem gleichen Informationsstand sind und alle nötigen Informationen transparent zur Verfügung stehen. BIM wird dadurch die Abwicklung von Projekten deutlich erleichtern. Insbesondere durch die steigende Komplexität von Bauprojekten ist eine immer größere Anzahl von Schnittstellen, Gewerken und Beteiligten zu koordinieren. So müssen heute üblicherweise Planeingangslisten geführt, immer auf dem neusten Stand gehalten und alle Beteiligten zugesendet werden. Dabei kommt es immer wieder zu Informationslücken. Der aktuelle Planstand ist bei der BIM Methode jedem Projektbeteiligten immer transparent erkennbar. Diskussionen über verschiedene Planungsstände und welcher Planungsstand wann gültig war, wird es damit nicht mehr geben. Insgesamt kann BIM das Dokumenten- sowie Informationsmanagement deutlich erleichtern. Hier ist eine klare Vereinfachung der Kommunikation zwischen den Projektteilnehmern erkennbar.

Ein weiterer Vorteil ist hier, dass die Digitalisierung der Daten und somit ein direktes Reporting vollzogen wird und nicht, wenn überhaupt, nach dem Projekt.

 

Kollisionsprüfung

Gerade bei den TGA-Gewerken kann die BIM Methode wesentliche Vorteile realisieren. Mit dem BIM-Modell kann z.B. eine sogenannte „Clash-Detection“ (Kollisionsprüfung) erfolgen. Hier werden alle voneinander abhängigen Gewerke in dem Modell 3D abgebildet und sozusagen übereinander gelegt. Unter Berücksichtigung aller Randbedingungen können somit, einfacher und deutlich sicherer als mit 2D Plänen, Problematiken bei der Ausführung erkannt werden. Somit kann mit Hilfe dieser Prüfung im Vorfeld sicher geprüft werden, ob sich verschiedene Gewerke gegenseitig behindern bzw. ob diese wie geplant überhaupt ausführbar sind.

 

Sichere Kalkulation

In der Kalkulationsphase können durch die Nutzung des 3D-Modells deutliche Zeitersparnisse realisiert werden. Baumassen können aus dem Modell abgelesen werden und nach der Beschaffenheit klassifiziert werden. Änderungen des Auftraggebers können deutlich schneller eingearbeitet werden, da das Modell ebenfalls mit dem Raumbuch und dem Leistungsverzeichnis verknüpft ist. Wenn nun z. B. auf einer Ebene die Türen geändert werden, wird dieses direkt mit jeweiligen Türen LV abgeglichen. Hierdurch entsteht ein neuer Preis und etwaige Angebote an Nachunternehmer können schneller geändert werden. Durch diese Nutzung können etwaige Fehler bei der Massenermittlung ebenso reduziert werden.

 

Bauablauf optimieren

Die BIM-Methodik eignet sich nicht nur während diverser Planungsschritte, sondern ebenfalls um den Bauablauf zu unterstützen. Die Zusammenführung von Zeit und Kosten mit dem 3D-Modell zu einem 5D-Modell optimiert das Controlling auf der Baustelle ungemein. Aus normalen Balkenplänen und Terminlisten kann der Bauleiter nicht genau erkennen wieweit der jeweilige Bausoll zu einem bestimmten Zeitpunkt sein muss. Mit dem 5D-Modell jedoch erkennt der Bauleiter direkt was in welcher Ausführung wo und wieweit gebaut sein muss. Hier können frühzeitig Terminüberschreitungen festgestellt werden und unmittelbar gegengesteuert werden. Der Terminplan kann permanent angepasst werden und ermöglicht somit den Beteiligten mehr transparent während der Ausführung.

Nutzung von BIM während der Nutzungsphase

Die Gebäudebewirtschaftung während der Nutzungsphase kann erhebliche Kosten verursachen. Hier ist es möglich im Vorfeld sehr genau mit Hilfe des Gebäudeinformationsmodells eine Kosten- und Leistungsaufstellung der jeweiligen Facility Management Dienstleistungen zu erstellen. Genaue Flächen- und Höhenangaben sind genauso ablesbar wie Materialbeschaffenheit und Gebäudeaufteilungen. Mit diesen Informationen im Vorfeld können die Kosten reduziert werden. Über die reine Bewirtschaftung eines Gebäudes hinaus ist es ebenfalls möglich z. B. für Einkaufszentren oder Industrieanlagen die Logistik für Anlieferungen von Waren zu planen. Da Gebäude häufig während der Nutzungsphase saniert, modernisiert oder umgebaut werden, können hier erneut direkt mit Hilfe des Modells alle notwendigen Informationen herausgefiltert werden.

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Diskussionspunkte bei der Einführung der BIM Methodik

Um die BIM Methode einzuführen sind jedoch einige Randbedingungen sowie Voraussetzungen zu beachten. Beispielhaft seien hier einige Themen genannt, die zurzeit intensiv diskutiert werden.

Planungsmehraufwand und Effizienzgewinne bei der Ausführung

Durch die Planung in einem 3D Gebäudemodell steigt der Planungsaufwand an. Dies ist unbestritten nach Meinung aller Fachleute der Fall. Allerdings werden durch die verbesserte Planung auch erhebliche Effizienzreserven während der Bauausführung realisiert werden können. Insgesamt soll natürlich ein Effizienzgewinn möglich werden. In welcher Höhe Effizienzgewinne während der Ausführung und Nutzung anfallen lässt sich allerdings heute noch nicht abschätzen. Erste Pilotprojekte werden hier Anhaltspunkte geben können.

Ein anderes Thema ist die Tatsache, dass heute nicht alle auszuführenden Leistungen zeichnerisch dargestellt werden, d.h. die Planung geht bis zu einer bestimmten Detailtiefe und darüber hinaus wird die Leistung dann ausschließlich über Leistungsverzeichnisse beschrieben (insbesondere für Ausbaugewerke etc.) Fraglich ist daher, ob nun bei Anwendung der BIM Methode wirklich alle auszuführenden Leistungen auch zeichnerisch erfasst und in das 3D Gebäudemodell integriert werden müssen. Insbesondere für die Rohbauerstellung scheint dies aber zunächst relativ unproblematisch zu sein.

Auswirkung auf die Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI)

Die Problematik der HOAI aus Sicht der BIM Methode besteht darin, dass von der Grundlagenermittlung bis hin zur Objektbetreuung/Dokumentation alle Phasen einzeln betrachtet und vergütet werden. Wenn mit der BIM Methode gebaut wird, bedeutet dies jedoch eine aufwändigere, tiefere und intensivere Planung (und im Übrigen ebenfalls den Auftraggeber beinhaltet und ihn zwingt sein Bauvorhaben frühzeitiger zu spezifizieren), auf der anderen Seite wird die Objektüberwachung einfacher abzuwickeln sein. Damit ist eine Verschiebung der Arbeiten von Planungsleistungen und der Aufwände entlang der gesamten Projektabwicklung die Folge. Das sogenannte „Frontloading“ wird mit der BIM-Methode deutlich ansteigen. Damit müsste die HOAI und insbesondere die Kostenaufteilung entlang der einzelnen Phasen angepasst und verschoben werden.

Vergabeproblematik

Vergaberechtlich muss zwischen öffentlichen und privaten Ausschreibungen unterschieden werden. Private Auftraggeber können alle BIM Schritte beauftragen und eine angepasste Vergütung vertraglich bestimmen. Dies ist in erster Linie unproblematisch, da Vertragsfreiheit bei privaten Auftraggebern vorherrscht.

Die Art der Vergabe bei öffentlichen Auftraggebern richtet sich allerdings nach der VOB/A und anderen vergaberechtlichen Vorgaben. Dabei steht im Vordergrund gleiche Wettbewerbschancen für alle Bieter, also auch für klein- und mittelgroßen Unternehmen, sicherzustellen. Damit kann in der Ausschreibung nicht einfach die BIM Methode vorgegeben werden (wie dies zum Beispiel in den USA geschieht). Eventuell wären dann Bieter die keine BIM Methodik anwenden aus den Verfahren von Vornherein ausgeschlossen. Hier müssen noch Lösungen gefunden werden, wie solche Bieter unterstützt werden können, an Projekten mit BIM Methode teilzunehmen.

 

Zugriffsrechte

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Bestimmung von Zugriffsrechten an dem Informationsmodell. Es muss eindeutig bestimmt werden, wer was und an welcher Stelle an dem Modell ändern darf bzw. muss. Jeder Bearbeiter darf nur das bearbeiten, welche im Rahmen seines Leistungsumfanges bearbeitet werden muss.

Wenn nun alle Akteure während der Entstehung bis hin zur Fertigstellung eines Gebäudes an einem Datenmodell arbeiten, können hierdurch Zuweisungen bei Fehlern durchaus problematisch werden. Bei normalen Planungsphasen eines Gebäudes gibt es klare zugeordnete Planungssphären. Mit BIM jedoch arbeiten diverse Fachplaner tlw. parallel an einem Datenmodell und damit würde die Gefahr bestehen, dass etwaige Haftungsgrenzen während der Zusammenarbeit verschmelzen. Ebenfalls darf hier nicht der Eindruck erweckt werden, dass mit BIM niemand mehr für seinen eigenen Teilbetrag verantwortlich ist bzw. die Haftungsrisiken auf irgendeine Art und Weise weiter geschoben werden können. In dem Gebäudeinformationsmodell muss eine klare Zuordnung der Teilaufgaben immer möglich sein.

Bestimmte Inhalte, etwa vertraglicher Art, sollten darüber hinaus auch nur von denjenigen einsehbar sein, die dazu berechtigt sind. All diese Punkte sind jedoch bereits jetzt im Rahmen der IT Softwarelösungen gut abbildbar.

 

Urheberrecht

Ebenfalls muss im Vorfeld abgestimmt werden, wer das Gebäudedatenmodell schlussendlich nutzen darf bzw. das Urheberrecht am Gebäudemodell erhält. In Deutschland herrscht dabei die Meinung vor, dass das Gebäudemodell ausschließlich dem Auftraggeber zusteht. In anderen Ländern ist auch ein gemeinsames Urheberrecht aller Beteiligten vereinbart.

Rein formal bestehen damit im weitesten keinerlei Neuerungen. Diese Vereinbarung muss auch nach der traditionellen Erstellung vereinbart werden.

Hinzu kommt jedoch, dass das Gebäudemodell im Idealfall über den gesamten Lebenszyklus verwendet wird und gerade in Bezug auf die spätere Nutzung hier ggf. Sonderrechte ausgesprochen werden könnten.

 

 

Insgesamt kann erkannt werden, dass die BIM Methode tatsächlich die Abwicklung von Bauprojekten signifikant verbessern kann. Es lohnt sich in jedem Falle auch der Blick über den Tellerrand in andere Länder, wo die BIM-Methodik bereits erfolgreich genutzt wird und damit deutlich wird, dass prinzipiell die BIM Methode den Praxistest bereits bestanden hat.

Die Einführung ist nicht ohne weiteres möglich, allerdings stehen der Einführung der BIM Methode nach Ansicht der Autoren keine unüberwindlichen Hindernisse entgegen. Auf jeden Fall ist die BIM Methode eine faszinierende Vision vom digitalen Bauen, die unsere Projektabwicklung grundlegend verändern und optimieren kann.

 

Quellen:

[1] Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR): Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung, 2011

[2] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS): Maßnahmenkatalog zur Nutzung von BIM in der öffentlichen Bauverwaltung unter Berücksichtigung der rechtlichen und ordnungspolitischen Rahmenbedingungen, Zwischenbericht 2013

[3] Naumann, Rene: Neue Planungswerkzeuge im Schlüsselfertigbau – Visionen, Herausforderungen und Grenzen, 2011

[4] Liebich, Thomas: Thesen zu Building Information Modeling, 7. buildingSMART BIM Anwendertag 2011

 

 

 

Zu den Autoren:

  • Prof. Dr.-Ing. Alexander Malkwitz: Foto und Kurzvita aus Artikel Malkwitz/Poloczek
  • Johann Ehlers M. Sc., studierte Bauingenieurwesen mit der Vertiefung Baubetrieb und Wirtschaftswissenschaften an der Universität Duisburg-Essen, seit April 2012 wissenschaftlicher Mitarbeiter des Instituts für Baubetrieb und Baumanagement (IBB), war nebenberuflich in einem mittelständischen Bauunternehmen tätig und arbeitet freiberuflich für ein Ingenieurbüro für Projektmanagement- und Beratungsleistungen (M+P).

1 Neben der Einführung von CAD und neue Möglichkeiten durch Internet, E-mail und neuen Kommunikationsmöglichkeiten Möglichkeiten

1. WVPM

Präsident
Prof. Dr.-Ing. Norbert Preuß

1. Vorsitzender
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2. Vorsitzender
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2017  1. Wissenschaftlichen Vereinigung Projektmanagement - 1wvpm