BIM-Anwendungsfälle in verschiedenen Phasen des Bauprozesses

Als Technologie und Prozess hat BIM (Building Information Management) bereits großen Respekt von verschiedenen Akteuren in der Baubranche geerntet und zeigt, wie viele Vorteile es bieten kann. Es handelt sich um einen umfassenden kollaborativen Prozess, bei dem ein einziges Modell als Hauptinformationsquelle für alle am Bauprozess Beteiligten dient, von Designern und Architekten über Ingenieure und Bauarbeiter bis hin zum Bauherrn.

BIM ist eine einheitliche Quelle der Wahrheit für die verschiedenen am Bauprozess beteiligten Akteure. Dennoch gibt es immer noch viele Vorbehalte, wenn jemand nach Beispielen für tatsächliche BIM-Vorteile für den Projektrealisierungsprozess fragt, nicht nur nach abstrakten Vorteilen. Ziel dieses Artikels ist es daher, konkrete BIM-Anwendungsfälle in verschiedenen Bauphasen vorzustellen – von der Planungsphase bis hin zur planmäßigen Instandhaltungsphase.

BIM-Anwendungsfälle für die Planungsphase

Die Phase vor dem Bau oder die Planungsphase ist ein Teil des Realisierungsprozesses eines jeden Projekts, der am ehesten von der Einführung der BIM-Technologie profitiert. Die AEC-Branche ist eines von vielen Beispielen dafür. Private und öffentliche Unternehmen setzen BIM in gewissem Maße in ihrem Betrieb ein.

In diesem Stadium liegen die größten Vorteile von BIM in der Visualisierung, der Kollisionserkennung, den verschiedenen Gebäudevarianten, den Kostenschätzungen und der Kommunikation. Wir werden nun auf jeden dieser Punkte einzeln eingehen und erklären, warum der jeweilige Vorteil im Zusammenhang mit BIM wichtig ist.

Visualisierung

Die Visualisierung ist wahrscheinlich einer der offensichtlichsten Vorteile eines jeden 3D-Modells, einschließlich BIM-Modellen. Für Ingenieure ist es nützlich, Variablen hinzuzufügen oder zu ändern, um Konflikte in späteren Bauphasen zu vermeiden. Für Architekten ist es nützlich, ein dreidimensionales Modell des betreffenden Projekts zu haben, das sie während der gesamten Projektrealisierung ändern oder weiter verbessern können.

Stakeholder und Projektinvestoren haben Zugang zu einer dreidimensionalen visuellen Darstellung, wie das Projekt in seiner fertigen Form aussehen würde, was für Investoren eine Bestätigung der Investitionen und für Stakeholder eine Grundlage für verschiedene Änderungen darstellt. Ein zentrales 3D-Modell als einzige Quelle der Wahrheit ist auch ein großer Vorteil für alle Kommunikationsbemühungen, da es Missverständnisse und Konflikte zwischen verschiedenen Parteien ausschließt. Ein BIM-Modell kann sogar verwendet werden, um den Baufortschritt aus der Ferne zu überprüfen, wenn ein Investor dies in einer beliebigen Phase der Projektrealisierung wünscht.

Kollisionserkennung

Bei der Kollisionserkennung handelt es sich um eine Reihe von Prüfungen und Analysen, die nach Stellen suchen, an denen sich verschiedene Teile desselben Modells gegenseitig überlappen. Sie ist eine äußerst nützliche Funktion sowohl in der Planungsphase als auch in den späteren Phasen des Konstruktionsprozesses.

Die Kollisionserkennung als Funktion kann auch so angepasst werden, dass sie individuelle Regeln für bestimmte Objekte innerhalb desselben BIM-3D-Modells enthält, die den Benutzer über die Überschneidung dieser Objekte informieren. Die Überschneidungserkennung ist eine von vielen Funktionen, die die meisten BIM-Modelle haben. Sie stellt sicher, dass es keine Überschneidungen gibt, denn jede Überschneidung könnte zu einem potenziell teuren und zeitaufwändigen Eingriff vor Ort führen, um das Problem zu beheben.

Es gibt drei Hauptarten von Überschneidungen, die in einem BIM-Modell eines Bauprojekts auftreten können:

• Ein Konflikt zwischen Arbeitsabläufen. Diese Art von Konflikt ist eine der am schwersten zu entdeckenden und ist mehr eine technische Angelegenheit als alles andere – ein Konflikt zwischen Arbeitsplänen, der sich besonders bei der Beschaffung von Ausrüstung bemerkbar macht.
• Ein sanfter Zusammenprall. Ein bestimmtes Objekt, das näher als empfohlen an einem anderen Objekt liegt, sich aber nicht überschneidet, wird in der Branche als «Soft Clash» bezeichnet. Ein Beispiel dafür ist ein Wasserspiel, das zu nahe an einer Parkbucht liegt. Es überschneidet sich zwar nicht, liegt aber näher als zulässig, was zu potenziellen Unannehmlichkeiten bei der Nutzung des Gebäudes in seiner fertigen Form führen könnte.
• Ein hartes Aufeinandertreffen. Eine tatsächliche Überschneidung zwischen zwei Objekten, die nicht geplant war. Das Ergebnis dieser Überschneidung sind alle möglichen Fehler und Inkonsistenzen für das gesamte Projekt.

Projektvariation

Dieser Anwendungsfall ist zwar eher spezifisch für die AEC-Branche, aber er ist dennoch wichtig für das Gesamtbild. In der Planungsphase eines jeden Projekts versuchen die Beteiligten, Designvarianten zu erstellen, die den Anforderungen des Projekts entsprechen. Dies führt oft dazu, dass mehrere Varianten eines Projekts gleichzeitig erstellt werden – aber nur eine von ihnen kann in der endgültigen Version des Projekts implementiert werden. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, ist die Verwendung des Level of Development (LOD) – einer branchenweiten Spezifikation, die hauptsächlich von AEC-Fachleuten verwendet wird, um verschiedene Inhalte innerhalb des BIM-Modells zu spezifizieren.

In unserem Beispiel wird der LOD jedoch verwendet, um jede Variante im Hinblick darauf zu bewerten, wie gut sie für die endgültige Version des Projekts geeignet ist. Die Einführung von BIM in diesen Prozess macht es diesen Beteiligten leicht, das allgemeine Projektmodell im Auge zu behalten und gleichzeitig ihre Varianten zur Hand zu haben. Im Allgemeinen gewinnt in den meisten Fällen die Variante mit der besten Leistung diese Bewertung.

Zusammenarbeit und Kommunikation

Einer der bekanntesten Vorteile von BIM ist die verbesserte Zusammenarbeit. Die einfachste Definition von BIM-Koordination ist eine Situation, in der viele Beteiligte zu einem einzigen 3D-Modell beitragen können, sei es in der Entwurfsphase oder später. Zum Beispiel entwirft ein Architekt zunächst ein 3D-Modell. Verschiedene Subunternehmer nutzen später dieses 3D-Modell, um Informationen wie Materialkosten, geschätzte Installationszeiten, Arbeitskosten usw. hinzuzufügen.

Die gleiche Logik könnte auf Analysen und Berichte angewandt werden – wenn Sie diese durchführen und die Ergebnisse an das Modell selbst anhängen, entsteht für andere Beteiligte mehr Kontext über das Modell als Ganzes. Das gleiche Modell ist äußerst nützlich für die Kommunikation zwischen den Beteiligten über projektweite Aktualisierungen, wie z.B. Verzögerungen, Planänderungen, Zeitplanänderungen usw. Projekttransparenz trägt wesentlich dazu bei, dass Projekte pünktlich und ohne Konflikte abgeschlossen werden können.

BIM wird auch verwendet, um ein interdisziplinäres Modell zu erstellen – ein Modell, das für mehrere Beteiligte gleichzeitig funktioniert und für alle ein einheitliches Regelwerk enthält, z. B. Regeln für die Modellüberprüfung, IFC-Exportfähigkeit, Kompatibilitätstests des gesamten Modells zur Vermeidung von Konflikten usw.

Kostenvoranschläge

Die Kostenkalkulation ist eine natürliche Weiterentwicklung eines 3D-BIM-Modells, in dem bereits alle für den Bauprozess erforderlichen Materialien berechnet wurden und deren Parameter Teil des Modells sind. Durch die Einführung automatischer Kostenschätzungen auf der Grundlage der vorhandenen BIM-Modelldaten wird das Modell zu einem 4D-BIM-Modell – ein Modell mit mehr als drei «Dimensionen».

Während es relativ offensichtlich ist, was ein 3D-Modell bedeutet (ein Modell mit 3 Achsen – X, Y und Z), ist die Art der 4D-Modelle und ihre Entwicklung immer noch ein ziemlich zwiespältiges Thema, das bisher noch nicht viel praktische Umsetzung erfährt. Daher können wir nur den allgemeinen Konsens über andere «Dimensionen» von BIM-Modellen erwähnen.

Zwei der bei weitem konsistentesten «Dimensionen» in der Branche sind die Dimension der Zeitplanung und die Dimension der Kostenschätzung – erstere wird oft als 4D-Modell bezeichnet, die zweite folgt ihr und wird als 5D-Modell bezeichnet. Andere Dimensionen sind in der Branche noch nicht so konkret, weshalb wir uns vorerst nur auf 4D und 5D konzentrieren werden.

Interessanterweise impliziert ein 5D-BIM-Modell, dass sowohl die Planungsdimension als auch die Kostenschätzungsdimension gleichzeitig implementiert werden – aber sie sind nicht genau voneinander abhängig. Dies wirft die Frage auf, ob ein BIM-Modell noch als 4D angesehen werden kann, wenn es nur die klassischen drei Dimensionen und die Dimension der Kostenschätzung, nicht aber die Dimension der Terminplanung enthält.

Es gibt viele Beispiele wie dieses, und es ist unklar, ob dies überhaupt die richtige Terminologie ist. An dieser Stelle ist es wichtig zu erwähnen, dass die oben erwähnten Benachrichtigungen über Terminänderungen nicht als komplette «Terminplanungsdimension» betrachtet werden können, da diese spezielle Dimension voraussetzt, dass die tatsächlichen Terminpläne der verschiedenen Beteiligten Teil des BIM-Modells sind, was in diesem Artikel eindeutig nicht der Fall ist.

Daher würden wir unser konkretes Beispiel weiterhin als 4D-BIM-Modell bezeichnen, auch wenn die vierte «Dimension» nicht die Planung, sondern die Kostenschätzung ist. Es ist eine großartige Ergänzung für das Projekt als Ganzes, da es genaue und aktuelle Schätzungen der Gesamtkosten des Projekts und seiner einzelnen Teile liefert, was die Entscheidungsfindung viel einfacher macht als zuvor.

BIM-Anwendungsfälle in anderen Phasen des Bauprojekts

Anhand der obigen Liste können Sie leicht erkennen, dass viele dieser Vorteile und Anwendungsfälle auch auf andere Phasen der Projektrealisierung angewendet werden können, nicht nur auf die Entwurfsphase. Der Anwendungsfall «Zusammenarbeit» gilt für den gesamten Prozess der Projekterstellung, von den frühen Entwurfsphasen bis zur Wartung oder Demontage nach dem Bau. Ein Anwendungsfall «Visualisierung» ist ebenfalls für den Prozess von Anfang bis Ende anwendbar und bietet eine visuelle Darstellung des Projektstatus für Investoren oder Interessengruppen und ein unglaublich nützliches Modell für die Phase nach dem Bau.

Die Wahrheit ist, dass es viele verschiedene BIM-Anwendungsfälle gibt, und die meisten sind nicht spezifisch genug, um nur auf eine einzige Projektphase anwendbar zu sein. Daher können wir auch einige andere Anwendungsfälle nennen, die durch BIM erheblich verbessert werden, und sie in einige Kategorien unterteilen: Baustellenmanagement, Dokumentationsmanagement und Übergabe-/Inbetriebnahme-Management.

Baustellenmanagement umfasst die meisten Vorgänge, die mit Hilfe von BIM-Software in der Bauphase gesteuert werden können. Dazu gehören die Verwaltung von Baumaschinen, das Sicherheitsmanagement vor Ort und die Erstellung von Dokumentationen für diese spezielle Projektphase.

Apropos Dokumentation: Es gibt auch eine ganze Gruppe von Anwendungsfällen für BIM, die man als Dokumentationsmanagement bezeichnen kann. Wie der Name schon sagt, umfasst diese Kategorie alles, was mit der Dokumentation in verschiedenen Projektphasen zu tun hat, sei es in der Entwurfsphase oder in der Übergabephase. Die Bestandsdokumentation ist ein gutes Beispiel für einen Anwendungsfall, der zu dieser Kategorie gehört. Sie stellt eine Reihe von Dokumenten wie Zeichnungen und Spezifikationen eines Gebäudes dar, wie es gebaut wurde und nicht, wie es geplant war, gebaut zu werden. Die As-built-Dokumentation hat verschiedene Anwendungsfälle, z. B. als Arbeitsnachweis für den Generalunternehmer, für die Durchführung von Wartungs- und anderen Aufgaben für den Gebäudeeigentümer und so weiter.

Als Fortsetzung des Themas Bestandsdokumentation können wir auch die letzte, aber nicht unwichtigste Kategorie von Anwendungsfällen für BIM erwähnen – Übergabe-/Inbetriebnahme-Management. Diese Kategorie von Anwendungsfällen umfasst alle BIM-Vorgänge, die mit dem Prozess der Übergabe der Endergebnisse eines Projekts an den Eigentümer zusammenhängen, sowie eine Reihe von Vorgängen, die mit dem Gebäude selbst durchgeführt werden, bevor es übergeben wird (was oft als Inbetriebnahme bezeichnet wird). Spezifische Beispiele für BIM-Anwendungsfälle in dieser Kategorie sind:

• Übergabe und Garantieverwaltung;
• Management der Auftragsvergabe;
• Akzeptanzmanagement, und so weiter.

Fazit

BIM ist eine unglaublich nützliche Technologie, die jede Phase eines Bauprozesses in etwas viel Effizienteres und einfacher zu Verwaltendes verwandeln kann. Gleichzeitig lassen sich viele BIM-Anwendungsfälle nur schwer einer bestimmten Projektphase zuordnen, da der Einfluss von BIM so weitreichend ist. In diesem Artikel haben wir versucht, mehrere verschiedene BIM-Anwendungsfälle vorzustellen und sie bis zu einem gewissen Grad zu kategorisieren.