4D BIM: Definition und Vorteile

Einführung in BIM

Die Gebäudedatenmodellierung ist ein eher unkonventioneller Prozess, der nicht nur die Prozesse des Gebäudemanagements, sondern auch den Bau und das Design von Gebäuden völlig verändert. Es verwendet ein gut strukturiertes digitales Modell, das alle Aspekte eines Bauprojekts umfasst, von der Entstehung bis zur Übergabe und darüber hinaus. Dieses umfassende Modell dient als zentraler Knotenpunkt für die Zusammenarbeit, so dass Beteiligte aus verschiedenen Disziplinen (Bauunternehmer, Ingenieure, Architekten usw.) während des gesamten Projektlebenszyklus nahtlos Informationen austauschen und darauf zugreifen können. Dieses Modell wird als gemeinsame Datenumgebung oder CDE bezeichnet.

BIM hat die Baubranche völlig verändert, da es den Schwerpunkt auf eine umfassende Kommunikation und Zusammenarbeit legt. Dadurch wird es für die Beteiligten einfacher, jederzeit auf derselben Seite zu stehen, und gleichzeitig wird die Innovation in der gesamten Branche gefördert. Angesichts der transformativen Kraft von BIM ist es für Bauherren, Planer und Projektträger unerlässlich, die Prinzipien von BIM, die Software-Tools und die Komponenten der Modelle vollständig zu verstehen.

BIM-Dimensionen

Das Wesen von BIM als fundamentale Abkehr von traditionellen Managementmethoden hat seine breite Akzeptanz als Paradigmenwechsel im Bauprojektmanagement behindert, da die Bauindustrie von Natur aus resistent gegen die Digitalisierung ist. Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass BIM im Kern keine einfache Technologie ist: Es handelt sich um ein umfassendes Netz von Faktoren und Funktionen, die miteinander verbunden sind und in den verschiedenen Projektphasen stark voneinander abhängen.

Es gibt auch keinen einzigen, einheitlichen Ansatz für BIM. Es gibt verschiedene Ebenen und Dimensionen. Die «Ebene» ist der «Reifegrad» der BIM-Implementierung in einem bestimmten Fall, während letztere darstellt, wie bestimmte Daten mit einem bestehenden Informationsmodell verknüpft werden. Dieser Artikel beschreibt die Dimensionen von BIM, die sich drastisch von den Reifegraden von BIM unterscheiden.

Den meisten wichtigen Dimensionen von BIM liegt ein relativ einfaches Konzept zugrunde: ein 3D-CAD-Modell mit einer großen Menge an darin eingebetteten Daten. Das ist es, was die meisten Benutzer als 3D-BIM-Modell bezeichnen, und es ist auch die Grundlage für alle weiteren Dimensionen von BIM. Es gibt BIM-Modelle mit vielen verschiedenen Dimensionen, von 4D bis 10D und sogar noch mehr, wobei jede Dimension eine bestimmte Rolle im Projektrealisierungsprozess spielt. So beinhaltet 4D BIM beispielsweise eine zeitbasierte Planung, während 5D BIM Kostenschätzungen und Budgetierungsprozesse einführt.

• 4D BIM – Terminplanung und Zeit
• 5D BIM – Budgetierung und Kosten
• 6D BIM – Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit
• 7D BIM – Instandhaltung und Facility Management
• 8D BIM – Projektsicherheit
• 9D BIM – Schlankes Bauen
• 10D BIM – Bauindustrialisierung

Die Feinheiten der BIM-Dimensionen sind recht umfangreich, und die Implementierung zusätzlicher Dimensionen erweist sich oft als teurer und schwieriger als die Einführung von BIM in seiner «Grundform» (d.h. 3D-BIM oder weniger). Dieses besondere Problem ergibt sich aus der inhärenten Abhängigkeit jeder zusätzlichen Dimension von dem bereits vorhandenen 3D-BIM-Modell, d.h. 4D-BIM stellt ein 3D-BIM-Modell dar, dem Planungsdaten hinzugefügt werden, 5D-BIM verwendet ein 4D-BIM-Modell mit zusätzlichen kostenbezogenen Informationen usw.

All dies kann ziemlich schwierig zu erklären (oder zu implementieren) sein, auch wenn die Unterschiede zwischen Planungsdaten und Budgetierungsdaten mit bloßem Auge erkennbar sind. Hinzu kommt die Verwirrung um die Namenskonventionen für BIM-Dimensionen, da diese wenig bis gar keine Gemeinsamkeiten mit geometrischen Dimensionen haben.

Während BIM in seiner Grundform heutzutage relativ weit verbreitet ist, werden die meisten Dimensionen, die über 5D BIM hinausgehen, von den Kunden kaum genutzt. Wir haben bereits über 5D BIM als eigenständiges Tool gesprochen, aber jetzt ist es an der Zeit, darauf einzugehen, was 4D BIM so besonders macht.

4D BIM

4D BIM ist ein dynamischer Prozess, bei dem 3D-Modelle mit zeitbasierten Informationen wie Projektzeitplänen und logistischen Plänen integriert werden, um einen simulierten Bauablauf zu erstellen. Im Grunde genommen erweitert 4D BIM die 3D-Modelle um die «Dimension» der zeitplanbezogenen Informationen. Diese Integration der Zeit in das Modell steigert seinen Wert für die Projektteams und überbrückt die Lücke zwischen der Entwurfs- und der Bauphase.

Wenn es effektiv eingesetzt wird, verbessert 4D BIM die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Bauteams, identifiziert potenzielle Konflikte und minimiert Risiken und stellt so sicher, dass selbst die komplexesten Installationen nahtlos wie geplant ablaufen. Für viele Beteiligte, die die 4D-Visualisierung nutzen, kann die vorausschauende Planung die Qualität der Arbeit weiter verbessern und gleichzeitig Zeit und Ressourcen sparen, indem unnötige Nacharbeiten aufgrund schlechter Planung vermieden werden. Die richtige Implementierung von 4D BIM ist jedoch keine einfache Aufgabe.

Vorteile von 4D BIM

Es mag nicht bahnbrechend erscheinen, aber die Einführung von Planungsdaten in das bestehende BIM-Modell bietet eine ziemlich beeindruckende Anzahl von Vorteilen, darunter:

• Projektüberwachung

Die Überwachung aller Aspekte eines Bauprojekts, unabhängig von seinem Umfang oder seiner Komplexität, kann eine entmutigende Aufgabe sein, insbesondere bei großen Projekten. Herkömmliche Methoden der Projektüberwachung, wie z.B. das Verlassen auf Aufzeichnungen mit Stift und Papier, können diesen Prozess noch schwieriger machen.

Die Bauablaufanimation entwickelt sich zu einem wertvollen Hilfsmittel für diese Aufgabe. Indem sie alle Aktivitäten und Materialbewegungen auf der Baustelle in klarer und übersichtlicher Form erfasst und aufzeichnet, liefert die Animation eine umfassende Aufzeichnung des Projektfortschritts. Dieses Filmmaterial kann dann in das bestehende 4D-BIM-Modell integriert werden, so dass die Projektbeteiligten den Fortschritt mühelos verfolgen, Abweichungen vom ursprünglichen Entwurf erkennen und fundierte Entscheidungen treffen können.

• Baustellensicherheit

Der Einsatz von Bauanimationen zur Überwachung des Fortschritts auf der Baustelle kann erhebliche Sicherheitsvorteile mit sich bringen und sowohl sensible Projektdaten als auch die Arbeiter auf der Baustelle schützen.

Erstens erhöht die Integration von Planungsdaten in das Projektinformationsmodell die Datensicherheit, da es schwieriger wird, dass wichtige Informationen verloren gehen oder gestohlen werden. Auf diese Weise ist das Risiko von unbefugten Datenverstößen nahezu gleich Null, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass alle Projektbeteiligten jederzeit Zugriff auf wichtige Unterlagen haben.

Zweitens verbessert 4D BIM die Sicherheit auf der Baustelle erheblich, da die Projektmanager eine umfassende Kontrolle über die Projektaktivitäten haben. Indem sie jederzeit die genauen Standorte von Materialien, Maschinen und Arbeitern kennen, können die Managementteams potenzielle Gefahren proaktiv erkennen und wirksame Sicherheitsmaßnahmen ergreifen. Dieser datengesteuerte Ansatz bietet die Möglichkeit, alle Arten von fundierten Entscheidungen zu treffen, das Unfallrisiko zu minimieren und die Sicherheit der Arbeiter insgesamt zu verbessern.

• Planung

Durch die Einbeziehung von Planungsdaten in das Projektinformationsmodell erhalten die am Bau Beteiligten bereits in einem frühen Stadium einen umfassenden Überblick über den gesamten Lebenszyklus des Projekts, vom Entwurf bis zur Fertigstellung. Diese detaillierte Visualisierung der Projektentwicklung versetzt das Managementteam in die Lage, proaktiv Fehler zu vermeiden, potenzielle Konflikte zu erkennen und ihre Pläne auf der Grundlage der neu gewonnenen Informationen dynamisch anzupassen.

Dieser Ansatz ermöglicht einen Bauprozess, bei dem jeder Projektbeteiligte den Aktivitäten vor Ort mindestens einen Schritt voraus ist. Durch das Verständnis der anstehenden Aufgaben und die Vorwegnahme des bevorstehenden Bedarfs kann sich jeder darauf verlassen, dass die erforderlichen Werkzeuge und Materialien zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen, wodurch zielloses Suchen und Verzögerungen vermieden werden.

• Konfliktlösung

Streitigkeiten sind unbestreitbar ein bedeutendes und kostspieliges Hindernis für die Bauindustrie. Die Einführung eines gemeinsamen Informationsmodells sorgt jedoch für bemerkenswerte Transparenz und Verantwortlichkeit während des gesamten Projektlebenszyklus.

Im Wesentlichen kann jede Änderung oder Ergänzung des bestehenden Entwurfs mühelos bis zu der verantwortlichen Person zurückverfolgt werden, sei es ein Architekt oder ein Ingenieur. So wird sichergestellt, dass alle Projektbeteiligten gut informiert und abgestimmt bleiben und jedem einzelnen von ihnen eine klare und nachvollziehbare Verantwortung zugewiesen wird.

Durch die Förderung von Transparenz und Verantwortlichkeit mindert das gemeinsame Informationsmodell effektiv das Risiko von Streitigkeiten, rationalisiert die Projektausführung und senkt die damit verbundenen Kosten.

• Verbesserung der Zusammenarbeit

Es kann eine Herausforderung sein, alle Projektbeteiligten auf dem neuesten Stand zu halten, und das führt oft zu übermäßigen Besprechungen und Telefonaten. 4D BIM mit seiner Fähigkeit, den Projektfortschritt zu visualisieren, kann die Notwendigkeit dieser zeitraubenden Interaktionen erheblich reduzieren. Durch die Bereitstellung einer gemeinsamen visuellen Darstellung des Projektstatus erleichtert 4D BIM die effektive Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten und ermöglicht so einen nahtlosen Austausch von Ideen und eine fundierte Entscheidungsfindung.

«Bauablaufanimation» bezieht sich auf die Fähigkeit der 4D BIM-Software, den Stand des Projekts in einem bestimmten Zeitrahmen darzustellen, wobei sie sich sowohl auf BIM-Daten als auch auf Terminplanungsdaten stützt.

Einführung von 4D BIM

Wie praktisch jede andere Technologie da draußen ist auch 4D BIM keine Wundertechnologie, die alles besser macht, nur weil es sie gibt. Die Implementierung von BIM kann ein ziemlich komplizierter und langwieriger Prozess sein, und das Gleiche gilt für die Einführung von 4D BIM im Besonderen.

Der Einführungsprozess ist im Großen und Ganzen für fast jedes Unternehmen da draußen anders. Ein guter erster Schritt im Prozess der Einführung von 4D BIM ist die Ermittlung der spezifischen Vorteile, die von einer bestimmten Implementierung erwartet werden. Beispiele für den potenziellen Nutzen der Implementierung eines 4D BIM-Modells sind:

• Arbeitsmanagement
• Wartungsmanagement
• Unterstützung für Beschaffungsaufgaben
• Berichterstattung und Verfolgung von Verbesserungen
• Projektüberprüfung vor der Bauphase
• Gesundheits- und Sicherheitsbelange und mehr.

Diese Vorteile schließen sich nicht gegenseitig aus, und jedes Unternehmen kann mehrere Vorteile von 4D BIM erwarten. Allerdings steigt auch die Gesamtkomplexität des Implementierungsprozesses exponentiell mit der Anzahl der erwarteten zukünftigen Vorteile.

Populäre Anwendungsfälle und Projekttypen für 4D BIM

Die Implementierung von 4D BIM in ein Projekt bringt praktisch in jedem einzelnen Anwendungsfall irgendeine Form von Nutzen, aber bestimmte Fälle profitieren am meisten von der Einführung der Planungsdaten:

• Die 4D BIM-Planung erleichtert die Koordination von Renovierungsaktivitäten in einer Weise, die Störungen für die Bewohner des Gebäudes minimiert und den Zeitplan des Projekts optimiert.
• Projekte wie der Brücken- und Straßenbau nutzen die 4D BIM-Planung, um komplizierte Bauabläufe zu visualisieren und so die rechtzeitige Projektabwicklung zu fördern und Unterbrechungen zu minimieren.
• Die 4D BIM-Planung verbessert die Optimierung der Abfolge von Bauaktivitäten, identifiziert effektiv potenzielle Kollisionen und fördert die nahtlose Koordination zwischen den Projektbeteiligten, was im Hochhausbau ein äußerst wichtiger Faktor ist.

4D BIM vs. 3D BIM

3D BIM ist wohl die am weitesten verbreitete und am besten verstandene BIM-Dimension unter den Bauunternehmen. 3D BIM, auch als koordiniertes Modell bekannt, bietet Gebäudedaten in grafischer und textueller Form über einen gemeinsamen Informationsraum (CDE).

3D-BIM-Modelle werden während des gesamten Projektlebenszyklus verwendet, von schematischen Entwürfen und der Designentwicklung bis hin zur Baudokumentation und den Aktenzeichnungen. Durch den Einsatz von 3D-BIM können Bauunternehmen Aktualisierungen des Entwurfs effektiv an alle Beteiligten weitergeben und so sicherstellen, dass die Informationen für alle Beteiligten immer auf dem neuesten Stand sind.

Da 4D BIM im Wesentlichen auf den vorhandenen 3D BIM-Daten aufbaut, kann jeder einzelne der oben genannten Vorteile von 4D BIM als ein Unterschied zwischen 3D BIM und 4D BIM angesehen werden. Im Wesentlichen baut 4D BIM auf dem bestehenden 3D BIM-Modell auf und macht es für alle, die mit dem Bauprojekt zu tun haben, noch nützlicher.

4D BIM vs. 5D BIM

5D BIM, die fünfte Dimension der Gebäudedatenmodellierung, integriert Kosteninformationen in das BIM-Modell und schafft so ein 5D-Modell, das die Erstellung von Echtzeit-Kostenschätzungen und finanziellen Darstellungen des Projekts im Zeitverlauf ermöglicht. Diese Integration bietet eine Reihe von Vorteilen, wie z.B. eine kürzere Zeit für Mengenermittlungen und Schätzungen, eine höhere Genauigkeit der Kostenschätzungen und eine stärkere Konzentration auf die Wertsteigerung insgesamt.

Insgesamt ist 5D BIM ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verbesserung des Kostenmanagements und der Entscheidungsfindung während des gesamten Lebenszyklus eines Bauprojekts. Und das ist der größte Unterschied zu 4D BIM (Budgetierungsdaten für 5D, Planungsdaten für 4D), zusammen mit der Tatsache, dass 5D BIM ein vollständiges 4D BIM-Modell benötigt, um seine eigenen Daten zu implementieren, da jede BIM-Dimension nach 3D BIM auf der vorherigen Dimension aufbaut und jeder einzelne vorherige Schritt für das gesamte Modell unerlässlich ist, um seine maximale Effizienz zu erreichen.

Künftige Auswirkungen der Implementierung von 4D BIM

4D BIM verändert die Bauindustrie, indem es klare und umfassende Visualisierungen der Projektausführung liefert. Dieses verbesserte Verständnis ermöglicht es Bauunternehmen, Projektpläne und -strategien effektiv an Kollegen, Kunden und Auftragnehmer zu kommunizieren, die Zusammenarbeit zu fördern und die Abstimmung während des gesamten Projektlebenszyklus sicherzustellen.

Da immer mehr Unternehmen Initiativen zur digitalen Transformation ergreifen, wird sich die Einführung der 4D-BIM-Technologie beschleunigen und sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Bauplanung und das Baumanagement machen. Die positive Auswirkung von 4D BIM zeigt sich bereits in verbesserten Projektergebnissen, da es Bauexperten ermöglicht, kreativ zu denken und innovative Lösungen zu finden, und es gibt keine Anzeichen dafür, dass der wachsende Einfluss von 4D BIM in absehbarer Zeit aufhören wird.

Fazit

4D BIM kann während des gesamten Lebenszyklus eines Projekts eingesetzt werden und bietet bereits in der Anfangsphase einen erheblichen Nutzen, insbesondere bei der Bewertung der Machbarkeit von Projektentwürfen. Es erweist sich auch während des Ausschreibungsverfahrens als vorteilhaft, da es ein schnelles Verständnis der Projektanforderungen ermöglicht und potenziellen Kunden die Methodik effektiv vorstellt. Während die in den frühen Phasen gewonnenen Informationen auf einer hohen Ebene angesiedelt sind, entwickeln sie sich mit dem Fortschreiten des Projekts zu einem detaillierten Einblick.

Es ist wichtig, 4D BIM nahtlos in die Projektplanungskultur zu integrieren, anstatt es als Nischenwerkzeug oder nachträgliches Konzept zu behandeln, um sein transformatives Potenzial voll auszuschöpfen. 4D BIM sollte zum Eckpfeiler der Projektplanung werden und die traditionellen Methoden und Werkzeuge ablösen. Dieser Wandel erfordert einen Kulturwandel in den Projektteams, der die Möglichkeiten von 4D BIM zur Verbesserung der Planungseffizienz und des Projektergebnisses nutzt.

Lösungen wie Revizto eignen sich hervorragend zur Unterstützung der BIM-Implementierung, auch mit Unterstützung für 4D-BIM-Modelle. Das umfassende Terminplanungsmodul von Revizto ermöglicht es Projektteams, auf zugängliche und bequeme Weise mit Bauzeitplänen zu arbeiten und fördert die klare Visualisierung und das Verständnis von Projektzeitplänen. Das Kostenmodul (5D BIM) ergänzt diese Fähigkeit, indem es eine Kostenverfolgung und -analyse in Echtzeit ermöglicht, so dass Projektteams Budgets effektiv verwalten und genaue Kostenschätzungen vornehmen können. Es müssen nicht mehrere Lösungen für Projektmanagementaufgaben verwendet werden, wenn Revizto mehrere davon gleichzeitig durch eine einzige zentralisierte Lösung ersetzen kann, was es zu einer guten Wahl für Unternehmen jeder Form und Größe macht.