Kompakt informieren
- In vielen TGA-Büros werden bereits heute mehr oder weniger unbewusst wichtige Vorteile der BIM-Methode genutzt, als „Little BIM“ oder Büro-intern als „Big BIM“ bzw. „Closed BIM“.
- Große Potenziale von BIM lassen sich aber erst erschließen, wenn alle relevanten Akteure für die Planung, Errichtung und den Betrieb Software übergreifend an und mit einem gemeinsamen Datenmodell arbeiten (Open BIM).
- Der TGA kommt bei BIM eine Schlüsselrolle zu, muss dafür aber viel früher als bisher in die Gebäudeplanung einbezogen werden.
- Eine große Herausforderung für die Verbreitung von BIM ist die digitale Transformation der kleinteiligen TGA-Branche in den Segmenten Planung und Installation. Ein wichtiger Schritt dafür ist eine zielgerichtete Weiterbildung, um den individuellen Schulungs- und Investitionsbedarf zu ermitteln.
Die Planung von Gebäuden und Liegenschaften erfolgt in Deutschland meist durch spezialisierte Planungsbüros, selten durch Generalunternehmer. Auch diese ziehen – zum Beispiel in der Ausführungsplanung – kleinere und mittelständische TGA-Planungsbüros oder Fachbetriebe hinzu. Weitere Fachbetriebe wirken in der Bau- und Betriebsphase mit.
Somit ist an der Realisierung eines Gebäudes immer eine Vielzahl von Unternehmen involviert. Sie müssen sich regelmäßig und eindeutig abstimmen, um Mängel und Verzögerungen zu vermeiden. Die Auswirkung ungenügender Absprachen verdeutlicht Abb. 1: Die Produktivität tritt im Baugewerbe seit Jahren auf der Stelle, weil Informationen und Änderungen nicht ausreichend kommuniziert und dokumentiert werden [1].
Die BIM-Methode
Eine Methode, um hier Verbesserungen zu erzielen, ist das Building Information Modeling (BIM). Es soll die Planungs- und Kostensicherheit stärken [2]. Gelingen kann dies über eine kooperative Arbeitsweise und die systematische Erfassung und Verwaltung aller relevanten Informationen und Daten in einem digitalen Gebäudemodell.
Nebeneffekt: Durch die Bereitstellung eines „digitalen Zwillings“ sind Virtual- und Augmented-Reality-Anwendungen in die Planung integrierbar: So können Bauherren beispielsweise am 3D-Modell verschiedene Gestaltungsvarianten begutachten. Änderungen in diesen frühen Phasen beeinflussen dann nicht den Bauablauf und können zeitig berücksichtigt werden.
BIM ist nicht nur die Anwendung geeigneter Software, sondern in erster Linie eine Methode, Gebäude oder Infrastrukturprojekte zu planen, zu bauen, zu betreiben und ihren Rückbau sicher zu gestalten. Denn erst die zentrale Erfassung aller relevanten Daten ermöglicht eine gewerkeübergreifende Zusammenarbeit in allen Phasen des Lebenszyklus.
Gebäude und Infrastrukturprojekte sind auf eine lange Nutzungsdauer ausgelegt. Deshalb ist es naheliegend, dass die Techniken und Methoden sich hier langsamer anpassen und verändern als in anderen Industriebereichen. Im Gegensatz zur Gebäudehülle erfährt die Technische Gebäudeausrüstung jedoch im Laufe der Nutzung zahlreiche Veränderungen und Erneuerungen. Trotzdem lehnen sich die TGA-Prozesse bisher stark an die der Bauwerke an.
In diesem Spannungsfeld ermöglichen nun das Digitale Bauen und die BIM-Methode ein integrales Vorgehen, bei dem alle Beteiligten kontinuierlich involviert und informiert sind: Ein gewerkeübergreifendes digitales Modell bindet unter anderem 3D-CAD-Zeichnungen, Datenbanken, Projektpläne und Checklisten ein. BIM kann mit unterschiedlichen Ausprägungen genutzt werden. Dabei werden typischerweise vier Hauptvarianten mit spezifischen Merkmalen unterschieden Abb. 2.
BIM-Varianten
Beim „Closed BIM“ nutzen alle Projektbeteiligten eine gemeinsame Softwareplattform in puncto Datenverwaltung und -austausch. Dies lässt sich ohne Weiteres innerhalb eines Planungsbüros oder einer Abteilung eines Generalunternehmers realisieren.
Kommen aber Gewerke „von außerhalb“ hinzu, die mit anderen Programmen arbeiten, muss zwangsläufig ein offenes Datenformat genutzt werden. Solch ein „Open BIM“ lässt sich über klar definierte Schnittstellen für den Datenaustausch realisieren. Die sogenannten IFC (Industry Foundation Classes) nach DIN EN ISO 16 739 [1] erlauben den softwareübergreifenden Datentransfer, wie er schon seit langer Zeit im Bereich der Zeichnungen mit *.dwg- oder *.step-Dateien praktiziert wird.
Beim „Little BIM“ werden nur einzelne Gewerke mit BIM geplant (zum Beispiel zur Berechnung der Statik oder des Luftleitungsnetzes in der Klimatechnik).
„Big BIM“ schließt hingegen alle Gewerke ein. Es beschränkt sich aber meist noch auf die HOAI-Leistungsphasen 1 bis 5, also bis zur Ausführungsplanung. Sinnvoll wäre es aber, die einmal generierten Daten auch durchgängig für das Facility Management und den Rückbau zur sortenreinen Entsorgung der Baumaterialien zu nutzen.
Im einfachsten BIM-Fall entsteht ein 3D-Gebäudemodell mit weiterführenden Daten zu den modellierten Teilen und Komponenten. Wenn die Daten so aufbereitet werden, dass eine einfache Mengenermittlung möglich ist, spricht man bereits von 4D-BIM.
Wird der Datensatz auch zur Kostenermittlung genutzt, erhält man 5D-BIM. So lässt sich das BIM-Projekt in neue Dimensionen erweitern, um die Projektsteuerung zu integrieren und später die Bewirtschaftung der Liegenschaften mit dem Planungsmodell fortzusetzen. Dies setzt voraus, dass alle Beteiligen in ihren Fachmodellen arbeiten, die letztlich zu einem Gesamtmodell (das sogenannte Koordinationsmodell) führen.
Die dazugehörigen Abstimmungen werden vom BIM-Koordinator oder -Manager übernommen. Im internationalen Umfeld werden die erweiterten Funktionen in drei Ebenen (Level 1 bis 3) eingeteilt Abb. 3. Level 0 stellt dabei den konventionellen Prozess dar.
Weitere Hilfsmittel für eine konfliktfreie Datennutzung sind:
- Die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA); damit werden bereits zu einem frühen Zeitpunkt alle relevanten Wünsche des Bauherrn erfasst und in BIM-Anforderungen „übersetzt“.
- Der BIM-Abwicklungsplan (BAP); er dient dem Projektmanagement und beschreibt das Zusammenspiel der Beteiligten.
Einsatz von BIM in Deutschland
Obwohl die Möglichkeiten vielfältig sind und es zahlreiche kreative Geschäftsideen gibt, setzt sich die BIM-Methode hierzulande nur sehr langsam durch. Die Öffentliche Hand will als Vorbild vorangehen. So hat beispielsweise das Land Nordrhein-Westfalen (NRW) ab 2020 BIM als Voraussetzung für Infrastrukturprojekte bei Straßen.NRW sowie seinem Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW benannt [3]. Die Beteiligten in den Behörden sind jedoch – genauso wie die Planungsbüros – noch nicht durchgängig in die „Digitale Transformation“ eingestiegen. Es fehlt am nötigen Wissen, die BIM-Methode und die Möglichkeiten von digitalen Gebäudedaten sinnvoll zu integrieren.
Aufgrund der Struktur der am Bau beteiligten Unternehmen ist nicht mit einer schnellen digitalen Transformation zu rechnen: Die beteiligten Firmen sind meist inhabergeführt und haben oft weniger als fünf Mitarbeiter (insbesondere bei Installationsbetrieben, Quelle: Fachverband SHK NRW). Für sie stellt es eine finanzielle Herausforderung dar, eine Person zum Einarbeiten in BIM-Anwendungen abzustellen und zusätzlich Hard- und Software anzuschaffen. Außerdem ist vielen Beteiligten nicht klar, welchen Mehrwert BIM bringt, sodass die Motivation für Veränderungen gering ist. Eine Umfrage der BauInfoConsult vom August 2017 [4] bestätigt dies und zeigt aus Sicht der befragten mitarbeiterstarken Architektur- und Ingenieurbüros sowie größeren Verarbeitern die drei größten Hemmnisse Abb. 4 die die Verwendung von BIM am Bau in Deutschland einschränken:
- Schulung / Weiterbildung 56 %
- Investitionen 56 %
- BIM-Potenziale 46 %
Weiterbildungsmöglichkeiten
Eine zielgerichtete Weiterbildung sollte den Mitarbeitern und Inhabern der Planungsbüros zunächst Klarheit über den Schulungs- und Investitionsbedarf vermitteln. Darüber hinaus gilt es, das Potenzial der BIM-Methode aufzuzeigen. Dies kann über E-Learning und Workshops erfolgen, die keine Zertifizierungsmaßnahmen, sondern kompakte Einführungs- und Aufklärungsveranstaltungen sind. Ohne sie wird die Schwelle zum Einstig in BIM, zum Beispiel für viele TGA-Planer, zu hoch sein. Die Ansprüche an eine spätere BIM-Qualifizierungsmaßnahme sind in der VDI-Richtlinie 2552 Blatt 8.1 seit Januar 2019 erstmals verbindlich für die Fortbildungsanbieter festgelegt.
Literatur
[1] Wernik, S.: BIM – Das Allheilmittel für die Zukunft des Bauens? Hamburg: BRZ Mittelstands-Forum, 21. November 2014
[2] Essig, B.: BIM und TGA. Berlin: Beuth Verlag, 2015
[3] Koalitionsvertrag für Nordrhein-Westfalen 2017 bis 2022, abgerufen auf www.cdu-nrw.de am 21. Februar 2018, Download: www.bit.ly/tga1121
[4] BauInfoConsult, BIM Monitor 2017, Düsseldorf: 2017
5. und 6. Juni 2019 in Düsseldorf BIM in der Gebäudetechnik
Die VDI-Fachkonferenz BIM in der Gebäudetechnik vom VDI Wissensforum zeigt am 5. und 6. Juni 2019 in Düsseldorf die Auswirkungen von BIM auf die Abwicklung von Bauprojekten. Sie fokussiert sich dabei mit zahlreichen Erfahrungsberichten auf die Gebäudetechnik. Die Teilnehmer erhalten so einen detaillierten Überblick, wie TGA-Planungsbüros Projekte mit BIM optimieren und neue Wege in der konzeptbasierten TGA-Planung gehen können – gemeinsam mit ausführenden Unternehmen sowie Anwendern in Industrie und Liegenschaften. Der Spezialtag „BIM in der Betriebsphase“ am 4. Juni ergänzt das Programm. Nähere Informationen:
Prof. Dr.-Ing. Christian Fieberg
Lehrgebiet Gebäudetechnik, Westfälische Hochschule Gelsenkirchen, Berufenes Mitglied im Beirat der VDI-Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung und Mitglied im Richtlinienausschuss zur VDI 3803-1 (Raumlufttechnische Anlagen), www.w-hs.de
2 BIM-Varianten
3 BIM-Level
4 Umfrageergebnisse aus dem BIM-Monitor 2017
Befragt wurden in telefonischen Interviews 304 mitarbeiterstarke Architektur- und Ingenieurbüros sowie größere Verarbeiter. Als Hindernisse für eine massenhafte Verbreitung von BIM wurden spontan vor allem der damit verbundene Fortbildungs- und Schulungsaufwand für die Mitarbeiter sowie hohe Investitionen für eine BIM-Einführung genannt.
