Plädoyer für BIM –

BIM nur eine Modeerscheinung?

von: Dipl. Ing. Bernhard Bayer, BIB GmbH, Offenburg

Building Information Modeling (BIM) hat das Potenzial, einen Quantensprung bei der Planung und Durchführung von Baumaßnahmen zu bewirken. Was ist zu tun, um diese Chance in Deutschland zu nutzen oder sollten wir lieber warten, bis der Hype vorbei ist? Was ist eigentlich „BIM“? Warum sollten am Bautätige Beteiligte plötzlich erprobte Wege verlassen und sich diesem neuen Trend anschließen? Wem nützt BIM etwas? Unser Hauptaufsatz hinterfragt das Building Information Modeling und seine Bedeutung in der Bauwirtschaft – eine Entscheidungshilfe für alle am Bau Beteiligten, ob es sich lohnt, in Sachen BIM aktiv zu werden oder aber doch lieber zu warten, bis diese mögliche Modeerscheinung wieder vorübergezogen ist…


Was ist BIM?

Ein Bauwerk zunächst digital zu bauen, bevor es auf der Baustelle realisiert wird, das meint Building Information Modeling eigentlich. Jeder Planer, der Architekt, der Tragwerksplaner und der Planer für die Gebäudetechnik bildet seine Planung in einem dreidimensionalen Datenraum ab. Alle Projektbeteiligten haben dieses Modell im Zugriff und alle verfügen über die identischen Informationen bezüglich der visuellen Darstellung, aber auch über die geplanten Qualitäten, die geplanten (nicht geschätzten) Baukosten und der angedachten zeitlichen Abwicklung des Bauwerks. Jede Änderung im Modell führt zu direkten Auswirkungen bezüglich der Geometrien, der Kosten und womöglich der Folgen für die Bauzeit.

In der Bauwirtschaft ist ein solches abgestimmtes Vorgehen neu. Neue Automobile werden auf diesem Weg in ca. 50% der Zeit gegenüber vor 10 Jahren und zugleich in der doppelten Anzahl von Varianten serienreif entwickelt. Automobilbau ist nicht Bauwesen, so ist dann der Einwand, der zu hören ist, und man lehnt sich entspannt zurück, weil man ja hoffen mag, es muss sich im Bauen nichts ändern. Bereits 1980 war es auch in Deutschland möglich, Bauwerke mit Computern dreidimensional zu entwerfen. Seit diesem Zeitpunkt gab es Rechner und Software-Lösungen, die man für den Modeling-Prozess einbinden konnte. Man muss sie allerdings auch anwenden, um einen Nutzen für sich daraus ziehen zu können.

Warum dann jetzt BIM?

Nachdem nun in den vergangenen Jahren so manches Großprojekt über Deutschlands Grenzen hinaus berühmt – nicht selten auch berüchtigt – wurde, weil mal die Kosten, mal die Termine, manchmal sogar die Funktionen und oft gar alles aus dem Ruder liefen, machen sich Baufachleute Gedanken, was geändert werden müsste, damit solche Probleme zukünftig vermieden werden. Beobachtet man große Bauprojekte im Ausland, dann ist zu sehen, dass in den USA, in England und in den nordischen Ländern längst verbindlich gemacht wurde, was hierzulande nicht zu funktionieren scheint. Ein Beispiel: In den USA kann inzwischen niemand an einem öffentlichen Bauvorhaben mitwirken, der die Bedingungen der BIM-Methode nicht erfüllt. In England gibt es bereits Gesetze, die das Bauen mit BIM regeln. Warum sollte also hierzulande nicht funktionieren, was bereits nachweislich im Ausland zu Erfolgen führt? Es scheint so zu sein wie mit den Sicherheitsgurten beim Autofahren. Diese wurden erst akzeptiert, als sie gesetzlich vorgeschrieben wurden. Der „Sicherheitsgurt Kosten BIM“ wird derzeit freiwillig nur von wenigen Fachleuten angewandt, obwohl dies bereits seit ca. 1980 möglich ist.

BIM – nützlich für alle am Bau Beteiligten

Jeder Projektbeteiligte hat einen erheblichen Vorteil an Transparenz, Datensicherheit und Zugriff auf die jeweils aktuellsten Informationen inklusive Datenabgleich bei Planänderungen. Für die drei wichtigen Player des Bauprojektes können sich jeweils unterschiedliche Vorteile ergeben:

Investoren: Verlässliche Kosten- und Terminpläne

Der Investor erhält verlässliche (belastbare) Kosten- und Terminpläne, die sich aus den Daten des BIM-Modells ableiten lassen. Somit ist ein hohes Maß an Sicherheit gegeben; Risiken und Fehlinvestitionen lassen sich vermeiden. Dies gilt besonders dann, wenn auch bereits Baunutzungskosten in die Planung einbezogen werden. Insoweit hat es der Investor eigentlich in der Hand, hier Sicherheit zu schaffen. Er ist derjenige, der die Spielregeln im Bauprozess bestimmt. Wer Transparenz will, sollte die BIM-Methode verbindlich in die Verträge schreiben.

Architekten und Fachplaner: Korrekte Massen und Kostensicherheit

Architekten und Fachplaner erhalten in allen Phasen des Projektverlaufs korrekte Massen und damit ein hohes Maß an Kostensicherheit. Die bisher üblichen Schätzmethoden mit den breiten Sicherheitskorridoren können und müssen entfallen. Eine korrekte Anwendung von BIM bietet die Möglichkeit, dem Auftraggeber ein optimiertes Bauvorhaben zu entwickeln, da es jederzeit möglich ist, unterschiedliche Geometrien und auch eine unterschiedliche Materialwahl in Hinblick auf Zeit und Kosten zeitnah zu analysieren. Dem Architekten bietet sich ein Wettbewerbsvorteil, den kostenbewusste Investoren sicher zu schätzen wissen. Schon heute werden bei Wettbewerben nicht nur Schönheitspreise vergeben, sondern im Hintergrund jeder Entwurf mit einem Kostenstresstest geprüft. Dies könnte zukünftig zum Standard werden.

Ausführende Firmen: Schnellere Angebotserstellung möglich

Die ausführenden Firmen können die anfallenden Arbeiten für eine Angebotserstellung schneller und damit kostengünstiger abwickeln, da der bisher sehr hohe Aufwand der Massenermittlung entfallen kann. BIM liefert fehlerfreie und VOB-gerechte Massen. Mengenvergleiche nach etwaigen Planänderungen schaffen allen Projektbeteiligten unmittelbar eine Mengen- und damit auch Kostentransparenz.

Das heißt: Der Aufwand in eine belastbare Arbeitsvorbereitung ließe sich darüber hinaus erheblich verringern. Aufgrund der BIM-gestützten Leistungsmeldung sind auch die Rechnungen zeitnah prüfbar und damit bezahlbar. Die Ausführungsqualität ließe sich erheblich verbessern, da ja auf der Baustelle die jeweils korrekten Daten vorliegen. Die Effekte, die sich aus der Anwendung von Lean Management ergeben, sind hierbei noch nicht einmal berücksichtigt, obwohl diese Früchte leicht zu ernten wären. Es gibt Projekte, die dadurch eine Fehlerquote nahe bei Null erreicht haben. Nein, dies war wohl kein Flughafen...

3-D-Modell als zentraler Baustein des BIM-Modells

Der entscheidende Hebel ist natürlich das 3-D-Modell. „Das ist viel zu aufwändig und hat ja noch nie funktioniert!“ – „Wer soll das denn bezahlen?“ – „Dafür haben wir ja gar keine Zeit, es muss doch schnell gehen!“ Diese Kette der „Argumente“ kann man beliebig fortschreiben, das ist aber nicht zutreffend. Heute wird sich kaum jemand trauen, seinem Auftraggeber zu erklären, er würde nicht CAD als Werkzeug in der Bauplanung einsetzen. Die meisten dieser Bau-CAD-Systeme können auf einfachste Weise 3-D-Modelle erstellen. Inzwischen sind die Rechner und die Softwaresysteme so leistungsfähig, dass der Auftraggeber 3D gefahrlos ins Lastenheft schreiben kann.

3-D-Modell sollte nicht überfrachtet werden

Natürlich sollte das 3-D-Modell nicht überfrachtet werden mit Details, die der Konstrukteur ohnehin nicht beurteilen kann. BIM ermöglicht es ja gerade, dass man ein Datenaustauschformat IFC (International Foundation Classes) verwendet, damit die Fachplaner diese Modelldaten verwenden, um dann die eigenen Dateninhalte zu ergänzen. Dies geht umso leichter, wenn man einen BIM-Server einsetzt, der dann möglicherweise auch das Managen von Datenupdates (Versionierungen) ermöglicht. Ein solcher Ansatz ist in Schaubild 1 abgebildet.

BIM als Manager und Kontrolleur für die Baukosten

Baukosten lassen sich nicht designen oder zeichnen. Sehr wohl aber kann man basierend auf dem IFC-Modell sehr schnell zu den Baukosten gelangen, indem man zum Beispiel mit dem BIM-Server die grafischen Daten mit Leistungsverzeichnistexten oder kompletten Arbeitspaketen verknüpft (z.B. BIM-Objekte oder BOBs). Letztendlich stehen dem BIM-Kostenmanager somit die kompletten Daten der DIN 276 bis in die dritte Stufe und unter Nachweis der Aufmaße zur Verfügung. Durch Umsortieren lassen sich diese Daten problemlos auch nach der Gliederung des Standardleistungsbuches oder firmeneigener Kostengliederungen abbilden. Solche Leistungen werden heute von BIM-Fachleuten angeboten. Sie sind keine Zukunftsmusik mehr. Wesentlich für den Erfolg einer solchen BIM-basierenden Kostenplanung ist eine geeignete BIM Content Datenbank. Diese Stammdaten sind von den Anwendern in aller Regel selbst zu erstellen. Ein wesentlicher Grund, dass BIM oft in den gut gemeinten Ansätzen scheitert, ist gerade das Fehlen dieser Stammdaten. Insoweit ist die Anschaffung eines BIM Content sicher sinnvoll.

BIM und Bauzeit – Verknüpfung im 4-D-Modell

Zwei wesentliche Verfahren haben sich im 4-D-Bereich (Modell wird mit der Bauzeit verknüpft) bisher bewährt. Die bisherige Praxis, in einem Bauzeitenplanungswerkzeug Vorgangsbalken zu erstellen und diese mit dem Modell zu verknüpfen, kann extrem hohen Aufwand verursachen und trifft gerade im Ausbaubereich und der Haustechnik nicht wirklich die Realität. Im Zusammenspiel des bereits zuvor genannten BIM Contents und eines intelligenten BIM-Servers ergeben sich auch im 4-D-Bereich starke Automatisierungseffekte. So wird es bereits nach dem einfachen Import eines IFC-Modells möglich, den gesamten Bauablauf zu simulieren. Dabei kann man auf Aufwandswerte zugreifen oder eigene Aufwandswerte in das Modell einpflegen. Sinnigerweise werden solche Daten dann in einem geeigneten Planungstool abgelegt, dort weiterbearbeitet und im 4-D-Simulator eingelesen. Ist 4D nur eine Show, um den Bauherrn zu beeindrucken? Viel mehr ist es wichtig, sehr früh mögliche Störungen im Bauablauf zu erkennen und womöglich bereits in der Planung auch solche Kollisionen zu vermeiden. Die hier beschriebene Methode ist keine Zukunftsmusik mehr, sondern wird bereits in zahlreichen Bauprojekten angewandt.

Wieviel "D" braucht BIM?

Wer den BIM-Markt aufmerksam verfolgt, der hört nun bereits von mehr als 5D. Es wäre aber auch möglich, den Begriff des nD Modells zu verwenden. Dies ist schon deshalb sinnvoll, weil es auch heute noch genügend Herausforderungen gibt, die dritte Dimension verpflichtend zu machen. In Abb. 2 werden die „D“ eingeordnet. Wesentlich ist, dass bereits heute neben dem 3DModell, dem Bauzeitmodell (4D) und dem Kostenmodell (5D) auch die gesamte Prozessorganisation BIM-basierend stattfindet. Dies betrifft bereits die Planung der Planung und dann die wichtigen Prozesse bei der Baudurchführung, Abnahme und Nutzung. So lassen sich auch die zu erwartenden Nutzungskosten berechnen. Einen Schritt weiter geht man dann, wenn man auch die denkbaren Rückbaukosten in etwa 30 Jahren berechnen ließe – wobei sicherlich nicht wegen der Massen, wohl aber wegen der zu erwartenden Kosten eine gewisse Unschärfe nicht zu vermeiden ist.

BIM Content – was ist das?

Mehrfach wurde im Artikel die Bedeutung eines BIM Contents angesprochen. Hierbei geht es nicht nur um den hausinternen Stamm von Texten, sondern auch um geschickte Attributierungen des Modells. Hierzu nutzt man einen grafischen Content, der in der Regel CAD-gebunden sein wird. Weitere Attributierungen müssen von den verschiedenen Fachbereichen zusätzlich erfolgen und dürfen im Änderungsmanagement nicht verloren gehen. BIM Content ist auch eine sinnige Workflow Datenbank, die vom Vertragswesen bis hin zur Bauabnahme entscheidende Prozesse regelt. Ein solcher Content kann verantwortlich weder von Informatikern, noch von Studenten in Eigenregie erstellt werden. Hier ist Fachwissen der Bauprozesse und Kenntnis der Kosten und Preisfindung erforderlich. Der Contentmanager im BIM-Prozess ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor und damit eben auch ein Wettbewerbsvorteil gegenüber all denen, die ihr Fachwissen in gut behüteten, personalisierten Excel-Tabellen vergraben haben. Wissen ist Macht, dies gilt sicherlich besonders im BIM-Prozess.

BIM verlangt nach modernisiertem Lernen

Kann man BIM lernen oder ist das so intuitiv, dass sich das von selbst erklärt? „Derzeit ist das größte Handicap bei der erfolgreichen Umsetzung einer BIM Strategie sehr oft die fehlende BIM-Kompetenz der hauseigenen Mitarbeiter.“ – „Dann holen wir uns halt Studienabgänger. Die werden schon wissen, wie es geht, die haben es ja studiert“, mag man denken. Wenn das nur so einfach wäre.

In Deutschland ändern sich Studienpläne nicht über Nacht. BIM ist eine Methode, die verschiedene Fachdisziplinen koordiniert, mit der Zielsetzung, dass alle Beteiligten das gemeinsame Ziel eines optimalen Bauprojektes verfolgen. Solche Studiengänge, interdisziplinär und an einem gemeinsamen Projekt agierend, sind in Deutschland eher selten. Hier liegt eigentlich der Schlüssel zum Wettbewerbserfolg für die junge Generation. Die Potenziale werden überwiegend aber noch nicht erkannt. Schade wäre es, wenn man diese Schlüsseltechnologie zukünftig im Ausland nutzt – und unsere jungen Studienabgänger wären nur Zuschauer statt als Player mitten im Geschehen. Eine Änderung der Ausbildungsgänge muss kurzfristig, nahezu über Nacht geschehen. Solange dies nicht der Fall ist, bleibt den Unternehmen nichts anderes übrig, als die eigene Mannschaft zu trainieren, um im Wettbewerb der BIG Data Welt nicht unterzugehen. Ja, es kostet Zeit und auch Geld, diese Ausbildung neben dem Tagesgeschäft durchzuführen. Der bereits heute schon erkennbare Fachkräftemangel verschärft diese Situation gewaltig. BIM erfolgreich umzusetzen, im Projekt oder gar im Unternehmen, ist aber genau der Schlüssel für zukünftige Wettbewerbsvorteile.

Fazit: Spart BIM Geld?

In erster Linie geht es im BIM-Prozess um Transparenz. Alle Projektbeteiligten sollen den identischen Informationsstand zum Projekt erhalten. Ein digitales Bauvorhaben kann auch dem „Stresstest“ Baukosten, Bauzeit, Nutzungskosten, aber auch möglicher Kollisionen unterzogen werden. Dies alles zerstörungsfrei und lange, bevor der Beton in die Schalung gegossen wird. Somit besteht die Möglichkeit, das Bauvorhaben zu optimieren sowie Fachplanungen im Modell zu koordinieren und nicht erst auf der Baustelle. Logistikabläufe während der Bauphase, Verkehrsströme in der Nutzungsphase und vieles mehr kann man am Modell simulieren, bevor man baut.

Durch diese sorgfältige Planung verlaufen die Abläufe auf der Baustelle störungsfreier und somit auch kostengünstiger. In zahlreichen Fällen kommt man auch zu dem Ergebnis, dass man Bauteile durch Vorfertigung präziser und schneller errichten kann. BIM muss nicht in erster Linie unter dem Gesichtspunkt der geringeren Baukosten gesehen werden. Sicher ist aber, dass durch einen störungsfreien Bauablauf erhebliche Zeiteinsparungspotentiale gegeben sind und somit auch ein nicht unerhebliches Potential zur Kosteneinsparung vorliegt. Bei einer sinnigen Vertragsgestaltung können die Projektbeteiligten am finanziellen Mehrwert beteiligt werden, eine in den USA seit langem gepflegte BIM-Praxis.

BIM – ein Modell mit Zukunft?

Die Prognose ist nicht sehr schwer: Building Information Modeling und Building Information Management sind Prozesse, die wir auch in Deutschland zukünftig intensiv nutzen müssen und nutzen werden. In diesem Beitrag konnten nicht alle Facetten des BIM betrachtet werden, schon jetzt gibt es zahlreiche weitere, modellbasierende Analyse Tools, und dennoch stehen wir erst am Anfang einer Umwälzung, die den Bauprozess erheblich verändern wird. BIM ist sicher kein modischer Hype, sondern eine Chance, alte Zöpfe abzuschneiden und partnerschaftlich, transparent und nachhaltig Erfolge für alle Projektbeteiligten zu erzielen.

 
 
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