Wie BIM funktioniert

Den Prozess der Gebäudedatenmodellierung (Building Information Modeling, BIM) gibt es bereits seit den 1970er Jahren, aber er hat sich erst vor etwa 15 Jahren durchgesetzt. Mit der Entwicklung der Cloud-Infrastruktur und des computergestützten Designs (CAD) konnten die Fachleute aus den Bereichen Architektur, Ingenieurwesen und Bauwesen (AEC) erhebliche Verbesserungen in ihren Projektabläufen feststellen.

Heute wird der BIM-Entwurfsprozess von Regierungsaufträgen und großen AEC-Unternehmen auf der ganzen Welt unterstützt, was seine branchenweite Einführung weiter vorantreibt. Viele AEC-Unternehmen betrachten die BIM-Modellierung jedoch immer noch als ein Werkzeug nur für die Reichen, was nicht stimmt.

In diesem Artikel wird der BIM-Prozess erläutert, es wird aufgezeigt, wie Sie den BIM-Prozess in Ihrem Unternehmen beschleunigen können, und es wird auf mögliche Hindernisse hingewiesen, die sich negativ auf den BIM-Prozess auswirken.

Was ist BIM?

Der Building Information Modeling-Prozess ermöglicht die Verwendung intelligenter 3D-Modelle, um die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten und allen Parteien zu erleichtern, die an der Planung, der Herstellung, dem Bau und dem Betrieb von Gebäuden und anderen architektonischen Objekten beteiligt sind. Durch die kosteneffiziente Koordinierung und Verwaltung von Dokumenten sowie die Erstellung interaktiver Simulationen ermöglicht BIM eine zeiteffiziente Zusammenarbeit für AEC-Fachleute, beschleunigt die Projektabwicklung und reduziert die Wartungskosten.

Aber wie funktioniert BIM in der Praxis, wo fängt es an und was sind die einzelnen Schritte?

Der Prozess beginnt mit der Planung des anstehenden Bau- oder Infrastrukturobjekts auf hoher Ebene. Die Beteiligten beschreiben, was genau gebaut werden soll, welche Systeme es geben soll und wie sie mit den bestehenden Elementen der realen Welt um sie herum interagieren sollen.

Ein Gebäude zum Beispiel muss aus mehreren Komponenten bestehen:

• Energiesysteme
• Klempnerarbeiten
• Belüftung
• Heizung und Kühlung
• Aufzüge
• (manchmal) Solarzellen- oder Windturbinensysteme
• Sicherheitssysteme, usw.

Jedes dieser Systeme sollte durch eine Reihe miteinander verbundener Schemata und Dokumente dargestellt werden, so dass Aktualisierungen in einem Systementwurf mit anderen Systemen abgeglichen werden können, um kostspielige Konflikte während des Baus zu vermeiden.

Auf der Grundlage der erhaltenen Eingaben und einiger 2D-Zeichnungen und Dokumente entwerfen die BIM-Spezialisten Architektur- und Strukturmodelle des Objekts. Diese 3D-Modelle geben einen Überblick darüber, wie die verschiedenen Objektkomponenten miteinander interagieren. Auf diese Weise lassen sich etwaige Konflikte schnell lösen. So lässt sich beispielsweise ermitteln, wie die Lüftungsrohre am besten positioniert werden können und wie sichergestellt werden kann, dass die Sanitärleitungen nicht durch die Wände oder andere Strukturelemente verlaufen.

Als Ergebnis des BIM-Prozesses erhält der Kunde eine Reihe interaktiver 3D-Modelle und Dokumente, die alle Schritte der Errichtung und des Betriebs des Gebäudes abdecken, von der werksseitigen Herstellung der verschiedenen Elemente bis hin zur laufenden Wartung der Anlage.

Was sind die BIM-Dimensionen?

Es gibt vier Haupttypen von BIM-Dimensionen:

• 3D, einschließlich 3D-generierter Dokumente und Zeichnungen
• 4D, Verknüpfung mit Zeitmanagement
• 5D, wobei Kostenschätzungen und zugehörige Daten hinzugefügt werden
• 6D, das die Verwaltung des Lebenszyklus von Objekten abdeckt

Der BIM-Planungsprozess importiert die realen Punktwolkendaten, um 3D-Modelle der strukturellen Komponenten eines zukünftigen Gebäudes zu erstellen. Aber es geht weit über die Bereitstellung von Blaupausen hinaus. Er deckt den gesamten Lebenszyklus des Projekts ab, von der Planung über den Bau bis hin zur Wartung.

Vor- und Nachteile des BIM-Prozesses

BIM-Tools sorgen dafür, dass die zwischen den verschiedenen AEC-Akteuren ausgetauschten Informationen einheitlicher und in der Cloud und über mobile Geräte leicht zugänglich sind. Außerdem ermöglichen sie die Kommentierung und Zusammenarbeit am Projekt in Echtzeit. Lassen Sie uns nun die Vorteile und versteckten Riffe des BIM-Implementierungsprozesses auflisten.

BIM-Profis:

• Leichtere Planung und Gestaltung von Objekten. Mit BIM können Sie eine vollständige Visualisierung eines zukünftigen Gebäudes oder Infrastrukturobjekts erhalten. Sie können sehen, wie die Systeme miteinander interagieren, lange bevor die Planierraupen mit der Räumung der Baustelle beginnen oder die Rohrverbindungen im Werk hergestellt werden.
• Weniger Kollisionen und Nacharbeiten Durch die Kombination von Plänen und 3D-Modellen der noch zu bauenden Systeme zeigt BIM die Widersprüche auf und ermöglicht deren Beseitigung. Dies ist eine Garantie gegen kostspielige Nacharbeiten während des Baus.
• Geringere Kosten. Von der Berechnung der genauen Menge der benötigten Baumaterialien bis hin zur Bereitstellung wertvoller Daten für die künftige Instandhaltung hilft BIM, die Projektkosten zu minimieren.
• Vorgefertigte Stützen. BIM trägt dazu bei, die Projektlaufzeiten um mindestens 50% zu verkürzen, da es die Vorfertigung von Bauteilen in der Fabrik mit der Endfertigung auf der Baustelle kombiniert.
• Reproduzierbarkeit. Gute technische Entscheidungen und 3D-Modelle von Strukturkomponenten bilden eine Bibliothek fertiger Lösungen, die in zukünftigen Projekten leicht wiederverwendet werden können.

BIM Cons:

• Unvereinbarkeit. BIM-Software ist noch nicht weit verbreitet, und es besteht immer die Möglichkeit, dass einige Ihrer Partner oder Unterauftragnehmer nicht in der Lage sind, die bereitgestellten BIM-3D-Modelle und -Dokumente zu nutzen. Das lässt sich leicht lösen, wenn Sie das Projekt im Voraus besprechen.
• Kosten für die Lizenzierung Der Betrieb des BIM-Toolkits ist recht teuer, da die Lizenzkosten mehr als $5.000 pro Jahr und Benutzer betragen können. Dies ist jedoch ein akzeptabler Preis für die Einsparung von Tausenden von Dollar an Nacharbeiten.
• Mangelndes Fachwissen. BIM-Modelle und -Dokumente sind zwar sehr einfach zu lesen, aber ziemlich schwer zu erstellen. In der AEC-Branche herrscht ein deutlicher Mangel an BIM-Fachwissen, so dass der Aufbau eines internen BIM-Teams eine ziemliche Herausforderung darstellen kann. Dies wird durch die Auslagerung von BIM-Aufgaben an einen zuverlässigen Partner gelöst (wodurch auch die Lizenzgebühren entfallen).

Wie Sie sehen, gibt es mehrere wichtige BIM-Vorteile und nur wenige BIM-Mängel, die recht einfach zu überwinden sind. Werfen wir nun einen Blick darauf, wie BIM die Arbeitsabläufe im Bauwesen erleichtert.

BIM-Nutzung durch Architektur-, Ingenieur- und Bauteams

Eine der größten Herausforderungen der AEC-Branche war in der Vergangenheit die Notwendigkeit, alle Beteiligten über alle Hindernisse zu informieren, die in jeder Phase des Prozesses auftreten. Infolgedessen ging zu viel Zeit verloren.

Auf der Baustelle konnte ein Vorarbeiter beispielsweise nicht immer alle Baupläne zur Hand haben. Wenn eine Frage auftauchte, während er sich im 23. Stock eines Gebäudes befand, musste er 20 Minuten lang zum Wohnwagen zurückgehen, um die Zeichnungen einzusehen. Schlimmer noch, wenn ein Fehler in den Zeichnungen oder ein Konflikt zwischen verschiedenen Systemen auftrat, konnte dies nur vom Konstruktions- und Ingenieurteam gelöst werden, und die Arbeit an dieser Aufgabe musste unterbrochen werden, bis die aktualisierten Pläne vorlagen.

BIM reduziert den Arbeitsaufwand und verbessert die Zusammenarbeit zwischen allen AEC-Parteien, indem es einen zentralen Echtzeit-Cloud-Zugriff auf alle Projektzeichnungen und -dokumente ermöglicht.

Vor allem aber kann das BIM-Team bei einer Aktualisierung während des Projekts diese schnell implementieren, und die Änderungen werden sofort auf alle verknüpften Modelle übertragen. Auf diese Weise haben die Projektbeteiligten, Planer, Architekten und Ingenieure stets Zugriff auf die gemeinsame Datenumgebung, was den BIM-Konstruktionsprozess erheblich beschleunigt.

BIM-Prozess erklärt

Die AEC-Fachleute müssen Anforderungen wie ISO 19650 oder ähnliche länderspezifische Vorschriften einhalten. Kurz gesagt bedeutet dies, dass der Kunde bei der Planung der baulichen Anlagen die Informationsanforderungen des Arbeitgebers darlegen muss. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Informationen, die für die Planung, den Bau und den Betrieb von Bauwerken erforderlich sind, allen Beteiligten rechtzeitig und in einem geeigneten Format zur Verfügung gestellt werden.

Die Definition des "geeigneten Formats" hängt vom Grad der BIM-Reife der jeweiligen Partei ab:

• Level 0 BIM bezieht sich auf nicht verwaltete Sätze von CAD-Dokumenten.
• Level 1 BIM führt verwaltete 2D- und 3D-Modelle ein.
• Level 2 BIM steht für die Entwicklung kollaborativer 3D-Umgebungen mit gemeinsamen Daten, die jedoch in verschiedenen Disziplinen erstellt werden. AEC-Fachleute auf der ganzen Welt führen diese Stufe jetzt ein. Die Einhaltung der BIM-Stufe 2 wird von immer mehr staatlichen BIM-Vorgaben gefordert.
• BIM der Stufe 3 ist noch nicht genau definiert, aber es wird erwartet, dass es einen zentralen Zugriff auf ein einziges cloudbasiertes, kollaboratives Projektmodell bietet, das alle Phasen abdeckt, von der Anlagenplanung bis hin zur Bauablaufplanung, den Betriebskosten und den Facility-Management-Daten.

Daher muss jede AEC-Organisation, die mit staatlichen Aufträgen arbeiten möchte, die BIM-Anforderungen der Stufe 2 erfüllen. Dies könnte sich aufgrund der oben beschriebenen Herausforderungen als schwierig erweisen. Abgesehen von staatlichen Aufträgen und behördlichen Anforderungen legt die BIM-Implementierung den Grundstein für die Beteiligung an großen Bauprojekten und eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten.

Es gibt vier BIM-Phasen, die ineinander übergehen:

• Vorentwurf. Ein Architekt erstellt auf der Grundlage der importierten 2D-Zeichnungen ein schematisches 3D-Modell des zukünftigen Bauwerks in Revit. Dies dient auch als Präsentation für den Kunden. Nach der Besichtigung des gerenderten Modells kann der Kunde ein Feedback zum Entwurf geben oder Änderungen anbringen.
• Schematischer Entwurf. In dieser Phase werden dem Projekt die 4D- (Zeitplanung) und 5D- (Kosten) Überlegungen hinzugefügt. Durch die Hinzufügung von Kostenschätzungen zum Projekt lässt sich die Effizienz der Konstruktion später besser verfolgen. Scan-to-BIM-Services garantieren, dass aus Punktwolkendaten präzise Modelle erstellt werden. Die Modelle werden so erstellt, wie das reale Gebäude gebaut werden soll, um die richtige Reihenfolge der Arbeiten zu gewährleisten. In dieser Phase werden Modelle für alle wichtigen strukturellen Komponenten, Lüftung, Heizung, Aufzüge, MEP-Systeme usw. erstellt.
• Detaillierter Entwurf. Dies ist eine Phase der Interferenzprüfung und Konfliktlösung. Es ist wichtig, in dieser Phase eine genaue Elementkoordination und -verantwortung festzulegen und zu bestimmen, welche Disziplin dieses oder jenes Element ursprünglich modelliert hat. Der Modellelementautor (MEA) ist Eigentümer der von ihm erstellten Elemente. Wenn also Elemente, die in verknüpften Modellen verwendet werden, gemeinsam aktualisiert werden, entscheidet der MEA, wohin die Änderungen weitergegeben werden sollen. Einer der wichtigsten Aspekte von BIM ist die Möglichkeit, jedes Element nur einmal zu modellieren und es dann gleichzeitig in allen verknüpften Modellen eines bestimmten Projekts zu aktualisieren.
• Konstruktion. In dieser Phase kommen die Ergebnisse des BIM-Designprozesses zum Tragen. Dank detaillierter Begehungen und Renderings ist der Kunde immer auf derselben Seite wie das AEC-Team. Die Entwurfsmodelle des BIM-Teams werden nun durch Modelle von Subunternehmern ersetzt, die ihre eigenen Interferenzprüfungen vor Ort durchführen. Sollte es dennoch zu Designkonflikten kommen, können diese mit BIM-Software wie Navisworks gemeldet und bis zur Lösung verfolgt werden. Aufgrund der Zeitplanung sollten die meisten Bauelemente vorgefertigt werden, und die Herstellung vor Ort muss beschleunigt werden.

Als Ergebnis des BIM-Workflow-Prozesses wird eine zentralisierte Datenumgebung geschaffen, und der Kunde spart Zeit und Geld bei der Planung und Erstellung von Plänen. Der Vorfertigungs- und Fertigungsprozess läuft ohne kostspielige Nacharbeiten ab, da alle wichtigen Fragen in den Modellen geklärt sind. Der BIM-Konstruktionsprozess gewährleistet dank der Termin- und Kostenüberwachung Transparenz in jeder Phase. Die Bibliothek der Modelle und Elemente, die in einem bestimmten Projekt verwendet werden, kann gespeichert und in anderen Projekten leicht wiederverwendet werden, was langfristig Kosten spart. Schließlich erhält der Kunde reale Facility-Management-Daten, die für den weiteren Betrieb der Anlage von unschätzbarem Wert sind.

Wie man die Einführung des BIM-Prozesses beschleunigt

Der Mangel an BIM-Kenntnissen im eigenen Haus lässt sich nur schwer beheben, weshalb sich viele Unternehmen für externe Hilfe entscheiden. Bei der Abwägung zwischen BIM-Outsourcing und internem Team entdecken die AEC-Unternehmen, dass sie mit BIM-Dienstleistern synergetisch zusammenarbeiten können. Dies stärkt ihre Projektkapazitäten, senkt die langfristigen Kosten und sorgt für einen pünktlichen Projektabschluss und hohe NPS-Werte. Alles, was Sie tun müssen, um dieses Hindernis zu überwinden, ist, einen zuverlässigen BIM-Partner zu finden.

Schlussfolgerung

Wir hoffen, dass Sie nun wissen, was BIM ist und wie der BIM-Prozess funktioniert. Wir haben die Phasen des BIM-Planungsprozesses skizziert und die Herausforderungen beschrieben, denen man auf dem Weg dorthin begegnen kann, und wie man sie bewältigen kann.

Powerkh ist ein renommierter Anbieter von BIM- und VDC-Dienstleistungen, der seit seiner Gründung im Jahr 2016 mehr als 200 BIM-Projekte in 11 Ländern erfolgreich abgeschlossen hat. Wir können Ihnen helfen, von unserem BIM-Fachwissen zu profitieren und Ihre Projekte pünktlich und im Rahmen des Budgets zu realisieren. Sollten Sie weitere Fragen haben - kontaktieren Sie uns, wir helfen Ihnen gerne weiter!