TGA-Planer berichten über ihren BIM-Start

Kompakt informieren

• Pilotprojekte bzw. Projekte, bei denen aufgrund der Aufgabenstellung die Vorteile einer Planung mit durchgängiger 3D-Modellierung offen-sichtlich sind, sind für TGA-Ingenieurbüros der Ausschlag für den BIM-Einstieg.
• Trotz der eher ungünstigen Voraussetzungen – anspruchsvolle und eher größere Projekte sowie die Einarbeitung in neue Software oder eine neue Arbeitsweise mit vorhandener Software – werden der BIM-Einstieg und der Umstellungsprozess rückblickend als erfolgreich und richtig bewertet.
• Dem höheren Aufwand bei der Planung stehen – allerdings nur schwer messbare – geringere Aufwände in den späteren Projektphasen gegenüber, beispielsweise bei der Ausschreibung, Planerstellung, Bauüberwachung und Projektdokumentation.
• Nur wenige Architekten liefern bisher für die TGA-Planung nutzbare IFC-Dateien.

Building Information Modeling (BIM) ist viel mehr als 3D – BIM ist ein Prozess. Erst in der Kooperation mit Projektpartnern (Open BIM) entwickelt sich das volle Potenzial der Planungsmethode. Durch intelligenten Datenaustausch und ein Koordinationsmodell lassen sich Projektabläufe deutlich effizienter gestalten. Das verlangt nicht nur eine Umstellung von Softwarelösungen und Planungsmethoden, sondern ganzer, mehrere Disziplinen übergreifender Projektabläufe. Ein Wandel, der Zeit braucht, da er genau abgestimmt werden muss. Doch wie mag der Einstieg gelingen? Am Anfang steht das Planen mit intelligenten Bauteildaten im dreidimensionalen Gebäudemodell, das allen Prozessen zugrunde liegt.

Ingenieurbüro Quednau: Pilotprojekte und IFC-Handling

Mit dem Auftrag zur TGA-Ausführungsplanung für das Ausbildungszentrum eines Automobilherstellers Abb. 1 Ende 2013 begann im Ingenieurbüro Quednau aus Mönchweiler ( www.quednau-ing.de ) die Umstellung auf die modellbasierte Planung. „Wir wollten den Einstieg nicht verpassen und haben am letzten Arbeitstag 2013 den Auftrag für DDS-CAD abgeschickt. Drei Personen können die Software mittlerweile aktiv einsetzen, langfristig ist eine komplette Umstellung geplant. Projekte, die wir vollständig in 2D lösen können, bearbeiten wir seit Jahren mit FastCAD. Für das Ausbildungszentrum und drei weitere Projekte seither war allerdings ein Instrument nötig, das mehr kann“, beschreibt SHKL-Projektleiter Markus Schenk die Situation bei Quednau.

Die Anforderungen im Ausbildungszentrum waren hoch: Werkstätten, Schulungsräume und Sozialräume sollten eng mit einander verzahnt in einer kompakten und flexiblen Gebäudestruktur auf rund 14 800 m² Bruttogeschossfläche mit kurzen Wegen untergebracht werden. Das Ingenieurbüro Quednau übernahm nach der bestehenden Entwurfsplanung mit Energiekonzept die Leistungsphasen 5 bis 7. Zu berücksichtigen war besonders, dass die Trassenplanung aufgrund geringer Installationshöhen sehr sorgfältig koordiniert werden musste. Hinzu kamen drei Dachzentralen mit vier Lüftungsgeräten, in der Höhe beschränkt, plus eine Technikzentrale im Keller. Schenk: „In diesem ersten Projekt wurde für uns direkt deutlich, wie man durch die 3D-Modellierung früh zu einem sicheren Status bei der Haus- und Gebäudetechnik gelangen kann. Es lässt sich sehr schnell beurteilen, wo es zu Problemen kommen könnte. Für TGA-Planung mit Engstellen ist es ein entscheidender Vorteil, direkt in 3D dimensionieren zu können.“

Die beiden DDS-CAD-Anwender Schenk und Lesslie Wunderlich profitieren darüber hinaus von der Möglichkeit, im vollständigen Gebäudemodell Kollisionsprüfungen vornehmen zu können. Schenk schätzt besonders, auf Knopfdruck Massenauszüge erzeugen und an die AVA-Lösung von Computertechnik Buchholz übergeben zu können. Generell wird die Ausgabe entscheidend erleichtert, da sich jegliche Dokumentation direkt aus dem 3D-Modell ableiten lässt: „Drucklayouts müssen wir nicht anlegen, sondern erzeugen sie aus dem Modell heraus. Noch dazu können wir dem Layout repräsentative Ausschnitte hinzufügen und so besonders erläuterungswürdige Situationen direkt darstellen“, führt Schenk aus.

Natürlich gibt es auch Knackpunkte. Laut Schenk hakt es besonders bei der Abrechnung und dem Datenaustausch: „Wie bekannt, lassen sich 3D-Planungen nicht nach HOAI abrechnen, das bereitet unserem Geschäftsführer immer wieder Probleme. Aus diesem Grund machen wir die 3D-Modellierung auch von der Projektgröße und natürlich den Kapazitäten im Büro abhängig. Eine große Erleichterung wäre es, wenn wir eine genau konfigurierte IFC-Datei des Gebäudemodells vom Architekten erhalten könnten. Bislang konnten wir die zur Verfügung gestellten IFC-Dateien nicht nutzen und daher nicht von den erhofften Synergien profitieren. Das Gebäude mussten wir in DDS-CAD auf dem Grundriss komplett in 3D hochziehen. Erst in unserem aktuellen Projekt für ein Bürogebäude mit 20 000 m² Bruttogeschossfläche, bei dem der Architekt intern einen BIM-Manager eingesetzt hat, läuft es deutlich besser. In der IFC-Datei müssen zwar ein paar Dinge nachgearbeitet werden, aber sie wird grundsätzlich richtig in DDS-CAD interpretiert. Der BIM-Manager hat sich genau in die notwendigen Revit-Einstellungen eingearbeitet – ein großer Vorteil für uns.“

ILW Ingenieurleistungen Wiener: 3D-Pilotprojekt mit Blitzschutz

Infolge des Zuschlags für die Planung der Elektroinstallation und der Blitzschutzanlage des Bauabschnitts WA 2 (Bau 2016) im ambitionierten und groß angelegten Quartier-Projekt „Baumkirchen Mitte“ in München Abb. 2 kamen besondere Herausforderungen auf das Team bei ILW zu. Als Ingenieurbüro für Planungsleistungen in den Bereichen Elektro-, Sicherheits-, Licht- und Haustechnik sowie Gebäudeautomation deckt das Büro ILW Ingenieurleistungen Wiener aus Wiesbaden ( www.ilw-wiener.de ) die gesamte Beratung, Planung und Bauleitung öffentlicher, gewerblicher und privater Bauvorhaben ab. Projektierung in 2D auf Grundlage von Architekten-DWGs stellt die klassische Planungsmethode dar.

Für das Münchener Projekt wurden dann die Vorzüge einer 3D-Konstruktion relevant: Optimale Positionierung und Raumnutzung sowie frühe Abstimmungsmöglichkeiten mit Bauherrn und weiteren Beteiligten. Daher nahm das Team die Gelegenheit wahr, das Projekt als Einarbeitung in die Gebäudemodellierung mit DDS-CAD zu nutzen. Elektroplaner Jörg Maschler war dabei u. a. für die Blitzschutzanlage zuständig: „Die Wohnanlage des Bauabschnitts WA 2 hat einen polygonalen Grundriss, ist sehr verwinkelt und erhält durch die Dachgeschosswohnungen komplexe Dachaufbauten mit Gärten und Terrassen. Zweidimensionale Planung hätte dem nicht gerecht werden können. Für eine wirklich sichere Blitzschutzanlage musste hier jedes Detail erfasst werden.“

Dafür entwickelte das Team aus dem DWG-Grundriss mithilfe der automatischen Raumerfassung ein vollständiges und realistisches Gebäudemodell in DDS-CAD mit einer besonders detailliert ausgeführten Dachanlage, um die Installationen für den Blitzschutz mit Drahtgittermodell und Fangeinrichtungen Abb. 4 sowie Fundament- und Ringerder genau einplanen zu können. „Zu dem Zweck habe ich auch jedes Fenster des Gebäudes erfasst, sodass ich die Leitungen passend ziehen konnte. Dieses detailgetreue Modell war unsere Basis für das dreidimensionale Blitzkugelverfahren in DDS-CAD. Den Bauherrn konnten wir mit einer 100%igen optischen Prüfung der Anlage sehr beeindrucken. Auch der ‚Flug‘ durch das Gebäude hat für Faszination gesorgt.“

Andreas Wiener, ILW-Geschäftsführer, hebt den Mehrwert der durchgängigen Datennutzung hervor: „Ideal ist, dass wir mit einem eigenständigen Tool die gesamte Gebäudetechnik projektieren können, der einzelne Anwender aber nach Bedarf die gerade relevante Planung aufrufen kann. Die Layerschaltung ist sehr flexibel, Grundrisse und Zeichnungen lassen sich ein- und ausblenden. Zum Schluss können wir alle Gewerke zusammenstellen, die Durchbrüche genau einplanen und überprüfen sowie eine übergreifende Kollisionskontrolle ausführen. Mit AutoCAD war diese wichtige Koordination vorher eher schwierig. In DDS-CAD ist das Modell die zentrale Informationsquelle für alles und ein paralleles Anlegen von Plänen und Berechnungen unnötig. Aus dem 3D-Modell können die Anwender problemlos 2D-Pläne für die Baustelle ausgeben. Und dank der intelligenten und umfangreichen Bauteil-Datenbanken haben wir für die Ausführungsplanung eine vollständige Projektstück-liste auf Knopfdruck.“

Elektro-Ingenieurbüro Inti Plan: Weniger Aufwand in der Bauleitung

„Über das modellbasierte Planungsverfahren erkennen wir Schwachstellen schon im Vorfeld und vermeiden Störungen in den Installationsabläufen. Damit sparen alle Beteiligten viel Zeit in der Bauausführung und der Aufwand in der Bauleitung wird spürbar geringer. Das sind für uns die entscheidenden Mehrwerte und Gründe, mit der BIM-Methode zu arbeiten, obwohl es an manchen Stellen noch hakt“, schildert Geschäftsführer Alexander Binder die Motivation für BIM-basierte Projekte im Elektro-Ingenieurbüro Inti Plan aus Freyung ( www.inti-plan.de ). „Zentral hierfür ist die Arbeit mit dem herstellerunabhängigen Austauschformat IFC – nur leider ist es unter Architekten noch nicht ausreichend bekannt. Bislang erhalten wir nur von einem Architekten IFC-Modelle – hier ist die Zusammenarbeit sehr gut eingespielt. Wenn die Abstimmungen erst einmal für alle Seiten klar sind, läuft es rund.“

In den meisten Fällen läuft die Übergabe des Architektenplans aber noch im traditionellen 2D-Format DWG, wie etwa im Fall der Erweiterungsplanung des Feuerwehr-Gerätehauses in Vaterstetten-Parsdorf. Nach dem Einlesen des Grundrisses baut Anwender Arthur Weidmann das Gebäudemodell in DDS-CAD neu in 3D auf und plant die Elektroinstallation samt Verlegesystemen ein Abb. 5. „Die Arbeit mit intelligen-ten Bauteilen ist die Grundlage für eine durchgängige Datennutzung. Und die Möglichkeit, Leitungen direkt in 3D einzuziehen erleichtert viele Situationen.“

Binder schätzt die höhere Genauigkeit in der Planung und Ausschreibung: „Selbstverständlich ist das zusätzlicher Aufwand – wir erhalten aber auch deutlich verbesserte Möglichkeiten: Gewerkeübergreifende Kollisionskontrollen und Durchbruchsplanung, automatische Massenermittlungen, Lichtsimulationen und vieles mehr. Was in der Planungsphase mehr investiert wird, rentiert sich bei der Realisierung und im Betrieb um ein Vielfaches. Gerade die Bauherren profitieren daher von BIM. Es ist in ihrem ureigenen Interesse, das auch einzufordern. Nur leider fehlen dafür entsprechende Richtlinien als Orientierung.“

Kennzeichnend für das „Building Information Modeling“ ist die flexible Nutzung des „Building Information Models“ für unterschiedliche Zwecke, so auch für die Dokumentation und später das Facility Management. „Aus dem Gebäudemodell können wir ohne Aufwand die zweidimensionalen Drucklayouts erzeugen und plotten. Der Clou: Schwierige Details, beispielsweise Durchbrüche, können wir im Plotlayout durch 3D-Ansichten erläutern. Viele Diskussionen, Nachfragen und natürlich Fehler lassen sich so vermeiden.“

Ingenieurbüro Baumgartner: 3D für bessere Kommunikation

Albert Baumgartner, Ingenieur in Münsing am Starnberger See und DDS-CAD-Anwender seit 2010, hat sich angewöhnt, Architektenpläne in DDS-CAD immer in 2D und 3D hochzuziehen. Der Vorteil: Bei entsprechender Planung werden die Massen der Leitungen und Rohre exakt erfasst sowie Leitungsquerschnitte etc. korrigiert. Rohre, Kanäle und Leitungen lassen sich direkt als Volumenkörper zeichnen. Größenordnungen und Abstände sind so viel einfacher einzuschätzen. Dimensionierungen passen sich nach dem Berechnen automatisch an. Es entsteht ein realistisches Gebäudemodell, das technische Daten durchgängig zur Verfügung stellt bis hin zur Stücklistenübergabe und Dokumentation.

„Im Büro nutzen wir die 3D-Planung vor allem, um eine vollständige und genaue Massenermittlung zu erhalten. Damit haben wir den Vorteil, dass wir bereits ein fertiges Aufmaß für die Elektroinstallation haben und diese Ergebnisse mit den Aufmaßen der Elektrofirma nur vergleichen müssen. Differenzen lassen sich schnell erklären und sparen uns viel Zeit auf den Baustellen, die wir anderweitig besser nutzen können. Auch komplexe Installationen an Wänden können aufgrund von Wandansichten ausgedruckt und der ausführenden Firma an die Hand gegeben werden.“

Aus diesem Grund bietet sich das digitale 3D-Modell auch als Kommunikationsunterstützung für Projekt-, Bau- und Kundenbesprechungen an, in denen es entscheidend ist, die Planung nachvollziehbar zu präsentieren Abb. 6. Besonders deutlich wurde dies für Baumgartner in einer Baumaßnahme, die einen Anbau mit zwei Wohneinheiten und einer Praxis an ein Bestandsgebäude vorsah. Der Investor hatte aus beruflichen Gründen nicht die Möglichkeit, sich in das Lesen von Bauplänen einzuarbeiten, was in der Baubesprechung zur Herausforderung wurde.

„Der Architekt, der Bauleiter, der Baukoordinator und ich hatten eine Baubesprechung mit dem Bauherrn, um ihm die Pläne des Gebäu-des und die technische Ausstattung vorzustellen. Dazu wurden dem Bauherrn die Pläne der Grundrisse im Papierformat vorgelegt und erklärt. Die Diskussionen wurden nach 20 Minuten immer hitziger und lauter. Ich hatte mein Notebook mit DDS-CAD dabei. Damit konnte ich dem Bauherrn mit wenigen Klicks zeigen, wie das Gebäude aus-sieht, wenn es steht. Die Räume mit Fenstern und Türen sowie die Details der Elektroinstallation mit Beleuchtung, Leitungswegen, Verrohrung etc. Nach nicht einmal 30 Minuten waren alle Unklarheiten beseitigt“, fasst Albert Baumgartner seine Motivation für 3D-Modellierung zusammen.

Schade sei allerdings, dass die meisten Architekten noch gar nicht mit dem IFC-Format arbeiten: „Das würde die Arbeit schon deutlich erleichtern. Per IFC werden alle entscheidenden Daten mitgeliefert. Für die DWG-Bearbeitung habe ich in DDS-CAD zwar einige Hilfestellungen, aber ein Format, das die Intelligenz des Programms bereits umfassend bedient, wäre natürlich vorzuziehen.“

TGA-Planer: Zu den größeren Hemmnissen für die Anwendung von BIM durch TGA-Planer zählt neben offenen Fragen bei der Honorierung und bei rechtlichen Dingen, dass nur wenige Architekten BIM-taugliche Pläne nach dem IFC-Standard liefern. TGA-Planer benötigen deshalb eine Software, über die mit geringem Aufwand ein 3D-Gebäudemodell aus dem Grundriss entwickelt und aktuell gehalten werden kann.

Bauherren: Insbesondere die Bauherren / Investoren / Nutzer profitieren vom Building Information Modeling: Auf der Baustelle sind weniger Probleme zu lösen, es gibt weniger Terminstörungen, das Nachtragsrisiko sinkt, die Ausführungsqualität steigt und die Verwendung der während der Planung geschaffenen Datengrundlage kann die Kosten während der Nutzungsphase senken. BIM ist aktuell jedoch noch nicht selbstverständlich, sondern muss in der Regel „initiiert“ und „bestellt“ werden.

Open BIM wurde als Begriff für den offenen Austausch von Gebäudemodellen und Teilmodellen eingeführt, der unabhängig von der eingesetzten Software funktioniert und über die gesamte Bau- und Betriebsphase eines Gebäudes genutzt wird. In Open-BIM-Prozessen stellt der Architekt per IFC ein Koordinationsmodell zur Verfügung, mit dem alle weiteren Beteiligten arbeiten. Dieses Modell wird bidirektional vervollständigt. Ein BIM-Koordinator / BIM-Manager vermittelt zwischen allen Teilhabern und macht beispielsweise auf Kollisionen oder notwendige Änderungen aufmerksam. Die Kommunikation erfolgt vorzugsweise per BCF (BIM Collaboration Format). Ein weiterer Vorteil: Alle Disziplinen (Architekten, Fachplaner, Facilitymanager, ausführende Fachbetriebe etc.) können die für ihren jeweiligen Bereich am besten geeignete BIM-fähige Softwarelösung einsetzen und ohne Einschränkungen Daten austauschen.

Open BIM hat sich als effizienteste Methode international durchgesetzt und wird doch oft noch mit BIM gleichgesetzt. Dabei liegen die Vorteile gegenüber den einseitigen BIM-Verfahren auf der Hand. Der Austausch eines intelligenten 3D-Gebäudemodells zwischen Architekt und Planer gilt als little BIM und bietet bereits große Mehrwerte gegenüber der Weitergabe von 2D-Plänen, ist jedoch nicht mit dem Projektmanagement über ein Koordinationsmodell zu verwechseln. Geschieht dieser Austausch in einem proprietären Format zwischen Tools derselben Produktfamilie spricht man von closed BIM.

Das mächtigste Format für vernetzte Prozesse ist seit Jahren IFC – entwickelt und zertifiziert durch die buildingSmart-Organisation (www.buildingsmart.de). Die Industry Foundation Classes (IFC) stellen ein allgemeines (herstellerunabhängiges) Datenschema dar, das einen Austausch von Daten zwischen verschiedenen eigenständigen Software-Anwendungen ermöglicht. Seit dem Release von IFC4 handelt es sich um einen offiziellen ISO-Standard – ISO 16739:2013. Weitere Open-BIM-Formate sind unter anderem BCF, gbXML und coBIE.

Um die Verwendung der Open-BIM-Methodik im Baubereich zu fördern und voranzubringen, haben sich 2012 buildingSmart International und Softwarehersteller unterschiedlicher Teildisziplinen zu einer Initiative zusammengefunden. Zu den Mitgliedern der ersten Stunde gehören mehrere Unternehmen der Nemetschek Gruppe, unter anderem Graphisoft und Allplan sowie Data Design System und Tekla.