Deutschland: BIM-Einführung auf dem deutschen Markt

In diesem Artikel beschreibt Chapman Taylor die Einführung von BIM in die deutsche Baubranche.

Kaum eine andere Innovation hat in der deutschen Bauwirtschaft in den letzten Jahren für so viel Diskussionsstoff gesorgt wie die Einführung von BIM (Building Information Modeling) in die computergestützten Planungsprozesse.

Für die Pessimisten steckt die nicht mehr ganz so neue Technologie noch in den Kinderschuhen, während die Optimisten nach eigenen Angaben bereits durch die Implementierung in verschiedene Planungsprozesse von ihr profitieren.

Der BIM-Begriff als solches wurde schon bereits seit den 1970er Jahren in den ersten Forschungsarbeiten zum Einsatz virtueller Gebäudemodelle veröffentlicht.  

Eine weite Verbreitung erlangte BIM jedoch erst durch die Firma Autodesk in einem White Paper im Jahr 2003, in der die Optimierung der Planungsprozesse, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit mit Hilfe von 3D BIM Modellen beschrieben wurde.

Aufgrund der uns heute zur Verfügung stehenden  leistungsfähigen Computern und Software hat das bis in die frühen 2000er nur theoretisch entwickelte Konzept jetzt alle Möglichkeiten sich in allen Bereichen des Bauwesen weiter zu etablieren.

Auf dem deutschen Markt ist der Begriff bereits seit 2003 in aller Munde ist, doch wird die Planungsmethode nur von ca. 22% der deutschen Planungsbüros verwendet und von denen nutzen nur 0.5 % die Methodik zur Kosten- und Terminplanung.  

Das mögliche Potenzial der hohen Informationsdichte eines BIM-Modells wird oft verkannt und die teils kostspielige Software nur als eine Art virtuelles 2D-Zeichenbrett genutzt. Die eingegebenen Informationen bleiben dadurch für die nachfolgenden Projektphasen und Prozesse ungenutzt.

Aus der praktischen Implementierung der BIM-Arbeitsweise bereits in die frühen Planungsprozesse könne viele Vorteile generiert werden. Alle technischen Zeichnungen werden aus dem 3D-Modell generiert und sind dadurch immer in sich stimmig. Das so generierte virtuelle Gebäude kann zwischen den verschiedenen Planungsdisziplinen auf Konflikte, Übereinstimmung und Kollision geprüft werden.

Die hinterlegten Attribute/Eigenschaften und Geometrien aller verwendeten Bauteile können für verschiedene Simulationen und Berechnungen wie zum Beispiel Lichtsimulationen, Wärmebedarfsberechnungen oder statische Nachweise weiter verwendet werden.

Zu guter Letzt ermöglicht das virtuelle Gebäudemodell genaue Massenermittlungen, die ?zur Kostenermittlung, Ausschreibung und Terminplanung weiter verwendet werden können.

Praxisbeispiele zeigen deutlich, dass der Einsatz von BIM zur Qualitäts- und Effizienzsteigerung im Planungs-, Bau- und Betriebszyklus führt.

Im englischsprachigem Raum und in den skandinavischen Ländern ist der Einsatz von BIM bereits gang und gäbe und wird seitens des Gesetzgebers sogar gefordert.

Was ist BIM (Building Information Modeling) eigentlich und was ist es nicht?

BIM ist kein explizite Software, aber Software kann BIM fähig sein.

Die Erstellung eines 3D Modells alleine ist es nicht. BIM ist nicht nur ein Werkzeug, sondern auch eine komplett neue Arbeitsweise in der nicht nur die Planung, sondern der ganze Lebenszyklus eines Projekts mit seinem gesamten Umfeld im Fokus steht.

Es ist eine auf einem Gebäudemodell basierende Planungsmethode, in der den einzelnen Bauteilen Attribute, im allgemeinen Sprachgebrauch Eigenschaften genannt, zugewiesen werden. Die Basis der Planung besteht aus einem 3D Modell in Verbindung mit numerischen hinterlegten Informationen, die fortlaufend mit anderen Planungsbeteiligten festgelegt und ausgetauscht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Planungsmethoden ist ein BIM Modell wohl eher mit einer Datenbank als mit einer Zusammenstellung von Zeichnungen zu vergleichen.

Ziel ist die Implementierung einzelner Prozesse in ein virtuelles Gebäudemodell, dass über die frühen Planungsphasen hinaus bis hin zur Erstellung, Nutzung durch das Facility Management und den Rückbau also über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes fortgeschrieben wird.

In der perfekten BIM-Welt beschreibt und verwaltet das Virtuelle Modell dabei Bauteile/Bauteiltypen, Räume, Materialien und Ihre Eigenschaften, Ausstattung, Masse, Kosten und Termine (Baustellenlogistik) und Arbeitsabläufe. Man spricht hier von einer fünfdimensionalem Planung, welche außer den räumlichen Dimensionen, Zeit und Kosten beschreibt.
 
In der Planung unterscheidet man zwischen vier unterschiedlichen Nutzungsweisen: Das little BIM beschreibt die Arbeit eines einzelnen fachspezifischen Planern in einem Modell ohne Modellaustausch mit weiteren Planungsbeteiligten. Der Informationsaustausch erfolgt auf Basis von Zeichnungen in den üblichen DWG und PDF Formaten. Ein Abgleich der Planung erfolgt manuell durch den zuständigen Planer. Das ist die momentan mit Abstand am weitesten verbreitete Form des Planungsaustauschs.

Das BIG BIM steht für den stetigen Austausch der Fachmodelle und die daraus folgende Analyse zwischen allen am Projekt beteiligten Planern. Die Modelle werden so fortlaufend auf Übereinstimmung und Kollision geprüft. Größtenteils wird auf einem gemeinsamen BIM Server gearbeitet.

In Bezug auf die Anzahl der beteiligten Softwarelösungen spricht man auch von der Closed- oder Open BIM Variante. Während mit der Closed- Lösung nur eine spezifische Software von allen involvierten Planern benutzt wird, geht man bei der Open BIM Lösung davon aus, daß alle Projektbeteiligten mit ihren individuellen Programmen planen. Der Austausch erfolgt dabei mit dem sogenannten IFC Datenaustauschformat (Industry Foundation Classes). IFC ist ein offener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen. Die Open BIM Variante ist aus europäischer Sicht wohl die mit dem größten Potential, sich im Bausektor durchzusetzen, damit Ihr Software-Hersteller unabhängig  gearbeitet wird und es so zu keinen Wettbewerbsverzerrungen bei Ausschreibungen kommt.

Warum fällt  gerade der deutschen Bauindustrie die Einführung von BIM so schwer?

Rechtliches

Als wichtigster Punkt sei an dieser Stelle erwähnt, dass es noch keinerlei gesetzliche Vorgaben, Richtlinien und Standards im Umgang mit BIM gibt. Insofern ist die rechtliche Nutzung von Modellen und der Verbindlichkeit ihrer Inhalte noch völlig ungeklärt. Die Mehrkosten in den frühen Leistungsphasen und die damit verbundenen Risiken verbleiben beim Planer. 
Auch fehlt  es an Regelungen und klaren Zielsetzungen von Auftraggeberseite, da die Thematik noch nicht auf der Tagesordnung vieler Unternehmen präsent ist.

Aus honorartechnischer Sicht definiert die HOAI nur die zu erbringenden Leistung für die jeweilige Leistungsphase und nicht die Art und Weise wie dieser erbracht wird. Da sich der Planungsaufwand in den frühen Leistungsphasen durch die BIM-Methodik erheblich erhöht, müsste die prozentuale Aufteilung mit der entsprechend dazugehörigen Vergütung angepasst werden. Dieses Problem betrifft insbesondere Architekturbüros die hauptsächlich nur in den ersten 4 Planungsphasen tätig sind. Der erhöhte Aufwand im Entwurf wird derzeit nicht weiter vergütet und führt zu Unrentabilität des Planungsprozesses, sofern das BIM Modell nicht an die weiterplanenden Firmen und Bauherrn weiter veräußert wird.   

Wirtschaftlichkeit

Da es sich bei der Mehrzahl der deutschen Planungsbüros um kleine bis mittelgroße Betriebe handelt, rechnet sich die Anschaffung von BIM fähiger Software bei zum Teil fünfstelligen Beträgen nicht immer.  Selbst die vorhandene Infrastruktur wie Computer und Server müssen auf ihre Leistungsfähigkeit überprüft und ggf. angepasst werden.

Hat man die Software bereits angeschafft, muss die Belegschaftausgiebig  geschult werden. Die Umstellung vom herkömmlichen CAD zur BIM Methodik ist aufwendiger als es auf den ersten Blick scheint. Es muss eine Umdenken in den Köpfen jedes Einzelnen stattfinden.

Es kann nicht mehr einfach drauf los gezeichnet werden, denn jedes Bauteil erfordert die für das Projekt festgelegten Attribute wie Geometrie, Materialität, Beläge, Brandschutzanforderung und genaue Position im Projekt. Die Kommunikation zwischen allen Beteiligten muss sich dadurch um ein Vielfaches erhöhen.

Die Lernkurve bei BIM basierter Software ist deutlich flacher als bei herkömmlichen CAD Systemen. So können neue Mitarbeiter zum Teil erst nach monatelanger Einarbeitungs- und Schulungszeit an einem Modell konstruktiv mitarbeiten. Wird zum Beispiel eine Stütze im Grundriss gelöscht, dann wird diese automatisch aus allen betreffenden Zeichnungen, Bauteillisten und Abläufen entfernt.

Neue Berufsanforderungen und Berufsbilder

Während bis heute die übliche Projekt- und Berufsstruktur aus einem Projekteiter und mehren Architekten und Ingenieuren besteht, sind im Zeitalter von BIM mehrere neue Berufsbilder gefragt.

Neben den Projektbearbeitern wird jetzt ein BIM Manager für jede Fachdisziplin benötigt, der projektübergreifend für die Überwachung der Modellqualität und der daraus folgenden Prozesse verantwortlich ist. Er übernimmt die Zusammenführung und die Verwaltung der Fachmodelle, sorgt für die Qualitätssicherung und legt die daraus notwendigen Maßnahmen fest. In der Regel verfügt dieser Mitarbeiter über eine Architektur- oder Ingenieursausbildung und gute IT- und Programmierkenntnisse.

In jedem Projekt wird außerdem ein BIM Koordinator benötig, der in seiner Verantwortlichkeit für das projektspezifische Modell, die Dokumentation und auch für die Einhaltung von Vorgaben von Bauherrn- oder Generalplanerseite verantwortlich ist.

Was passiert jetzt?

Im internationalen Vergleich ist die verbindliche Einführung von BIM in Deutschland noch in den Kinderschuhen.

Neben einiger privaten Initiativen zur Verbreitung des digitalen Bauens wurde bereits 2010 der BIM-Beirat unter dem Vorsitz des Bundesministeriums für Verkehr-,Bau- und Stadtentwicklung gegründet, mit dem Ziel den Umstieg auf BIM-gestützte Planungsverfahren in Deutschland vorzubereiten.

Am Anfang 2015 entstand die Initiative „planen-bauen 4.0“ aus Verbänden und Institutionen aus dem Bereich Planen, Bauen und Betrieb zur Digitalisierung des Planens, Bauens und Betreibens. Ziel ist es allen am Bau beteiligten Unternehmen die innovativen Möglichkeiten und Potenziale der BIM Methodik und des digitalen Bauens näher zu bringen.

Die Erfahrung aus Ländern, in denen sich das digitale Bauen bereits etabliert hat, zeigt jedoch, daß es ein Vorangehen der öffentlichen Hand als Bauherr erfordert, um das digitale Bauen in Deutschland nachhaltig einzuführen und etablieren zu können.

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur hat in diesem Sinne eine Reformkommission zum Bau von Großprojekten ins Leben gerufen. Es wurde der Grundsatz formuliert „Erst digital, dann real bauen“. Im Rahmen dieser Kommission wurden vier Verkehrsinfrastrukturprojekte zur Erprobung gestartet und ein Stufenplan gemeinsam mit der Wirtschaft zur Einführung von BIM als Standard bis 2020 formuliert.

Im Rahmen dieser Pilotprojekte wird die 3D Gebäudemodellierung, die zentrale Modell- und Dokumentenverwaltung, die 4D(Zeitfaktor) - Bauablaufmodellierung und die BIM-gestützte Abrechnung zum Einsatz kommen.

Es ist nicht die Frage, ob, sondern wann die BIM-Methodik flächendeckend in der deutschen Baubranche eingesetzt wird.

In der Zwischenzeit müssen alle Unternehmen, die es bereits nutzen, Eigeninitiative zeigen und jede Menge Aufklärungsarbeit auf Seiten der Auftraggeber, Projektsteurer und Projektbeteiligten leisten. Die Auftraggeber müssen dann zu gegebener Zeit in der Lage sein, die BIM-Anforderungen bei der Vergabe der Planungs- und Bauleistungen genau zu definieren.

Auf allen Seiten der Baubranche sind jetzt auch finanzielle Resourcen notwendig, um den Erwerb von BIM fähiger Software, leistungsstarken Computern/Servern und auch die langwierige Schulung von Mitarbeitern zu gewährleisten.

Doch um die vorhandenen Planungsprozesse nachhaltig zu verändern, muss man zurück an die Universitäten und Ausbildungsstätten gehen und die zukünftigen Planer so direkt zu Beginn ihrer Ausbildung mit der BIM Methodik vertraut machen. Dazu reicht es nicht, wie bereits üblich, BIM fähige Software zu schulen, sondern die fachübergreifende Kommunikation mit allen am Bau beteiligten Gewerken/Studiengängen mit einzubeziehen und so den ständigen und nötigen Austausch zu forcieren und zu implementieren.
Des Weiteren werden auch neue Studienschwerpunkte oder Masterstudiengänge nötig sein, die auf die neuen Berufsbilder wie zum Beispiel BIM Manager vorbereiten.

Die Zukunft im Bau ist BIM, das hat die Einführung  in anderen Ländern bereits gezeigt. Impulse vom Gesetzgeber können den bevorstehenden Wandel und die damit bevorstehenden Modernisierung deutlich beschleunigen, wie das Beispiel von Großbritannien zeigt.

Der deutschen Baubranche steht ein großer Wandel bevor, wenn sie im internationalen Vergleich nicht an Boden verlieren will. Die Negativbeispiele deutscher Großprojekte haben gezeigt, dass sich etwas verändern muss. So ist BIM also auch eine Chance, die richtig angewendet zu einer Minimierung von Planungsfehlern führt, die hilft, die angestrebten Ziele im Kosten- und Terminrahmen zu erreichen. Der Planungs- und Umsetzungsablauf wird für alle Beteiligten transparenter. Eventuelle Risiken werden so früher erkannt und minimiert.

Bis dahin bleibt die Frage: „To BIM or not to BIM ?“

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