ExtraHaustech Oktober 2011, Nr. 10 45

BIM in der Bauplanung

Der Begriff Building Information Modeling (BIM) beschreibt eine Methode der optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden mit Hilfe von digitalen Modellen. Damit eröffnet sich ein grosses Potenzial unter anderem für den Bauplanungsprozess. Text Gerhard Zweifel*

*Gerhard Zweifel ist Professor am Zentrum für Integrale Gebäudetechnik an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur in Horw.

 Bei dieser Methode werden alle rele-vanten Gebäudedaten kombiniert und vernetzt bis hin zu einem virtuellen Ge-bäudemodell. Das Ziel dabei ist, innovati-ve, nachhaltige und kosteneffiziente Ge-bäude und bauliche Anlagen zu schaffen, indem moderne IT-Lösungen mit durch-gängiger Datennutzung für integrierte Prozesse genutzt werden.

Vorteile des Verfahrens sind: Verbesserte Qualität der Daten, da

sie alle auf eine gemeinsame Datenbasis zurückgehen und ständig synchronisiert werden

 Unmittelbare und kontinuierliche Verfügbarkeit aller aktuellen und relevanten Daten für alle Beteiligten

 Verbesserter Informationsaustausch zwi schen Planungsbeteiligten

 Kontinuierliche Datenaufbereitung während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes

Durch den verbesserten Datenab-gleich soll letztendlich die Produktivität des Planungsprozesses hinsichtlich Kos-ten, Terminen und Qualität gesteigert werden. Dies bedingt ein standardisiertes Datenaustauschformat. Solche existieren zahlreiche, jedoch etablieren sich zuneh-mend offene, d.h. frei zugängliche und öffentlich publizierte Standards. Dazu ge-hören insbesondere IFC (Industry Found-ation Classes) und gbXML. IFC wird von der internationalen Vereinigung buil-dingSMART unterhalten und weiterent-wickelt. Diese Organisation besitzt inzwi-schen auch in der Schweiz eine Zweigstelle (www.buildingsmart.ch). Der IFC-Standard ist unter ISO 16739 regist-riert.

gbXML, «The Green Building XML open schema», wurde in den USA entwi-ckelt und hat gegenüber IFC einen einge-schränkten Anwendungsbereich, der sich auf die Schnittstelle CAD – energetische Analyse – konzentriert.

Die gängigen CAD-Programme des Bauwesens weisen heute alle IFC- und gbXML-Exportschnittstellen auf. Eben-

Methoden der interdisziplinären Zusammenarbeit

Modelle der interdisziplinären Zusammenarbeit unter Einsatz von BIM.

Der Einsatz von BIM kann grundsätzlich in unterschiedlicher Weise geschehen: Durch Transfer von Dateien oder durch die gemeinsame Nutzung eines zentralen Datenservers.

falls hat sich die Technologie auf der Seite der Energieanalyse-Programme, insbe-sondere der thermischen Simulationspro-gramme, welche einer detaillierten Geo-metrieinformation bedürfen, mit entsprechenden Importschnittstellen eta-bliert. Aber auch weitere Applikationen wie z.B. die Kostenberechnung setzen auf diese Technologie (z.B. «bim2cost»). (sie-he Grafik)

BIM in anderen Ländern weiter fortgeschrittenDer Autor hatte während eines Teils sei-nes Sabbaticals im Jahr 2010 in Helsinki die Gelegenheit, Einblick in die Anwen-dung von BIM in einer Gebäudetechnik-Ingenieurfirma (Olof Granlund Oy) zu erhalten. Im Vergleich zur Situation in der Schweiz ist die Anwendung in Skandina-vien (insbesondere in Finnland und Nor-wegen), aber auch in Teilen der USA, in Grossbritannien und in den Niederlan-den wesentlich verbreiteter als hierzulan-de.

Bei Olof Granlund Oy hat die Anwen-dung von BIM mittlerweile eine ca.

Architectural BIM Architekt

Gebäudetechniker

Gebäudetechniker

Statiker

Statiker

Koordination

weitere

BIM Server

weitere weitere

weitere

Feed-back???

• Kosten• LCA• etc.

• z.B. «clash detection»

• Statik-Berechnung• Simulation• etc.

• Simulation• HLKSE-Planung• etc.

ExtraHaustech Oktober 2011, Nr. 1046

Modelle der interdisziplinären Zusammenarbeit unter Einsatz von BIM. Quelle Olof Granlund Oy, Helsinki

15-jährige Geschichte und ist – als In-house-Lösung – in den Planungsprozess integriert, wie die Übersicht (Bild unten) zeigt. Ganlund ist zudem aktiv in interna-tionalen Forschungsprojekten (z.B. IN-PRO, www.inpro-project.eu) sowie in den Arbeitsgruppen der Entwicklungsinstan-zen (buildingSMART, www.buildings-mart.org).

In Skandinavien sind auch die Bestel-ler wie z.B. «Senaatti» in Finnland oder «Statsbygg» in Norwegen heute so weit, dass sie bei ihren Projekten BIM einfor-dern. Es gibt z.B. von diesen Organisatio-nen bereits eine Zertifizierung für die BIM-Fähigkeit von Software.

Vorprojekt der Hochschule Luzern, Technik & ArchitekturDiese Erfahrung bestärkt die bereits zuvor gehegte Vermutung, dass darin ein gros-ses Potenzial für den Bauplanungsprozess liegt, welches es zu erschliessen gilt. Aus diesem Grund wurde in der Folge ein Vor-projekt initiiert, mit dem folgende Ziele angestrebt werden: Eruieren der bestehenden Gründe

und Hindernisse in der schweizeri-schen Bauplanungslandschaft, die eine breitere Anwendung der Technologie verhindern

Identifikation der möglichen Fragestellungen für ein anschliessen-des drittmittelfinanziertes Projekt. Je nach Ergebnis ist dieses eher Forschungs-/Entwicklungs- oder Technologietransfer-orientiert

Im Rahmen dieses Projekts wurden mit potenziell Interessierten zwei Workshops in unterschiedlicher Zusammensetzung durch geführt, an denen diskutiert wurde über:die momentane Situation bezüglich

der Verwendung von BIM in der Bauplanung

die der verbreiteten Anwendung der Technologie entgegenstehenden Hindernisse

allfällige Massnahmen zur Verbesse-rung der Situation

Die Teilnehmer stammten aus den Berei-chen Lehre und Forschung, Architektur-büros, Generalplaner/-unternehmer, Ge-bäudetechnik-Ingenieurfirmen, Anbieter von CAD, Bauinformatik- und Enginee-ringtools sowie Bauökonomie. Von den öffentlichen Bauträgern konnte noch nie-mand für eine Teilnahme motiviert wer-den.

Es wurden Thesen aufgestellt und dis-kutiert. Die Ergebnisse der Diskussion sind im Folgenden zusammengefasst:These 1: Das konsequente Arbeiten mit BIM führt zu einer rationelleren Abwick-

lung des Bauplanungsprozesses und zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung, weil durch die Vermeidung der Redun-danzen bei der Datenerfassung die Ab-läufe gestrafft und Fehler vermieden wer-den. Dazu wurde festgehalten, dass das Potenzial sehr wohl – je nach Disziplin unterschiedlich – vorhanden ist, und es hilfreich wäre, wenn die Redundanzen und Fehlerquellen systematisch aufge-zeigt würden.These 2: Digitale Methoden im Bauwesen ermöglichen es, Bauwerke inno vativer zu planen, effizienter zu erstellen und wirt-schaftlicher zu betreiben. Die letzte Be-hauptung bezüglich des wirtschaftlichen Betreibens wurde am stärksten hinter-fragt, was aufzeigt, dass der Nutzen im Facility Management – in den Ländern

mit grösserem BIM-Fortschritt bestätigt – noch nicht erkannt ist. Das zeigt sich auch daran, dass die Besteller, insbeson-dere diejenigen der öffentlichen Hand, keinen Nutzen sehen und auch für eine Teilnahme nicht zu motivieren waren. Je-denfalls ist das Beherrschen des Prozesses notwendige Voraussetzung. Die Gegenbe-hauptung, dass der Einsatz digitaler Ge-bäudemodelle zur Erstellung von Pla-nungs- und Fertigungsunterlagen ein umständlicher Weg sei, der sich nur bei grossen und komplexen Projekten lohne, wurde nicht bestätigt.These 3: Mit der BIM-Technologie wird eine erhöhte Genauigkeit und Planungs-sicherheit erzielt (z.B. betreffend Kosten, Terminen etc.). Dies wurde generell be-stätigt und ist in einzelnen Planungs-

Beispiel eines in ein thermisches Gebäudesimulationsprogramm eingelesenen BIM. Foto zvg

RIUSKA Energy Simulation and ROOMEX Thermal Requirements Management

Architect BIM Thermal BIM (Building Information Model) in IFC format

AIR-CONDITIONING SYSTEM DESIGN (e.g. MagiCAD)

Space type targets (Indoor climate, loads etc.)

Collision checking, noise, pressure losses

Quantity data Sizing and analyzing of AC networks Choosing equipment (based on AC requirements

Spatial targets (by mapping space types to occurrences)

Service zones (AC service areas, electrical zones)

Thermal analysis (sizing of heating cooling and ventilation requirements)+ energy

HTE_Belimo_1-3h-ra 12.5.2011 8:18 Uhr

aktivitäten augenfällig: z.B. in der Kosten-kalkulation, wo 80 Prozent der Tätigkeit das automatisierbare Ausmass betrifft. Die entsprechenden Genauigkeiten werden ohne BIM-Technologie nur bei grosser Sorgfalt mit entsprechend erhöhtem Auf-wand erreicht.These 4: Die Technologie ist ausgereift, aber der Nutzen noch nicht erkannt. In dieser absoluten Form wurde das nicht gelten gelassen. Man war sich jedoch ei-nig, dass auch eine noch nicht 100-pro-zentig ausgereifte Technologie angewen-det werden kann, ja sogar muss, damit die notwendigen Entwicklungsschritte für eine Praxis tauglichkeit erkennbar wer-den. Klar bestätigt wurde hingegen, dass der Nutzen in grossen Teilen der Bauin-dustrie noch nicht erkannt worden ist. Hier setzen auch die Aus- und Weiterbil-dungsaktivitäten ein.These 5: Um die Potenziale und die Her-ausforderungen transparent zu machen, sind Demonstrationsprojekte mit multi-disziplinären Planungsteams im Sinne ei-nes Technologie-Transfers sinnvoll. Dies wurde als bereits in das weitere Vorgehen weisende Absicht breit unterstützt und soll weiter verfolgt werden.These 6: Es handelt sich um ein reines Aus- und Weiterbildungsproblem, die entsprechenden Initiativen sind eingelei-tet. Das Ergebnis von These 5 bestätigt, dass den Beteiligten die Technologie noch nicht genügend vertraut ist und es nicht nur der Initialaufwand für die Umstellung ist, den sie scheuen. Der Druck von «au-ssen» (z.B. seitens der Auftraggeber, wie in Skandinavien) hätte aber einen grossen Einfluss, d.h. gerade diese Kreise müssen ihren Nutzen erkennen.These 7: Haupthindernis für die Umset-zung ist die fehlende Verankerung in den Honorarordnungen, was als wichtige Pro-blematik eingestuft wurde. Wenn die Technologie zu der postulierten Ratio-nalisierung führt, kann – zumindest nach einer Initialphase – schwerlich ein speziell abzugeltender Zusatzaufwand geltend gemacht werden. Hingegen gibt es mög-licherweise Verschiebungen der Aufga-ben, die zu berücksichtigen sind. Proble-matisch ist hier vor allem, dass der Nutzen oft nicht dort eintritt, wo der Zusatzauf-wand anfällt. Am erfolgreichsten ist die Technologie deshalb bisher in Betrieben, in denen die ganze Palette von Aktivitäten vereint ist.These 8: Die Technologie erfordert das Arbeiten auf zentralen Datenservern, die-se Form der Zusammenarbeit erfordert noch viel Entwicklungsarbeit. Beispiele zeigen, dass es mit «normalem» Daten-austausch auch ohne Datenserver geht. Ausserdem nimmt das Arbeiten mit zen-traler Datenhaltung auch ohne BIM zu,

auch wenn es noch nicht ausgereift ist (dabei werden unterschiedlichste Erfah-rungen gemacht).These 9: BIM ist eine Technik, die unsere Arbeitsweisen verändert. Es geht um weit mehr als um eine neue Ge neration von CAD-Systemen. Wer Nutzen aus neuen Technologien ziehen will, muss dies aus der Sicht der Unternehmens führung tun – es braucht Prozess innovationen und ei-ne entsprechend zu entwickelnde Unter-nehmenskultur.

Mögliche Fragestellungen für ein NachfolgeprojektNach den bisherigen Ergebnissen steht als mögliches Nachfolgeprojekt, das weiter verfolgt werden soll, ein De-monstrationsprojekt mit einem interdis-ziplinären Konsortium im Vordergrund. Hiermit soll beispielhaft der Nutzen für alle Betei ligten aufgezeigt werden, aber auch die Herausforderungen und Proble-me. Damit verbunden könnte auch ein BIM- Server nötigenfalls entwickelt, min-destens aber eingesetzt und getestet wer-den. Das Projekt sollte auch die ökonomi-schen Auswirkungen aufzeigen und allenfalls Rückschlüsse bezüglich Pla-nungsprozess und Honoraranforderun-gen er mög lichen. In den nächsten Mona-ten wird diese Idee weiterentwickelt werden.

Ein neues Aus- und Weiterbildungs-angebot schliesst die WissenslückeAb Januar 2012 bietet die Fach hoch schule Nordwestschweiz in Zusammenarbeit mit buildingSMART ein Weiter-bildungsprogramm an. Es ist als berufs-begleitender Master of Advanced Studies (MAS) konzipiert, der aus mehreren Zer-tifikatskursen (CAS, Certificate of Advan-ced Studies) besteht. Diese können als eigenständige Weiterbildungen oder als Teil des MAS-Studiums besucht werden. Der erste CAS-Lehrgang «Digitales Bau-en – Potenziale und Strategien» richtet sich in erster Linie an Entscheidungsträ-ger und Fachleute, die wissen wollen, welchen Nutzen die neuen digitalen Technologien in ihren Projekten stiften können und wie sie erfolgreich im Unter-nehmen eingeführt werden. Das Wissen um effektive Arbeitsmethoden und Ver-änderungsprozesse im Unternehmen ist ebenso wichtig wie Kenntnisse der Tech-nik, ihrer Möglichkeiten und Grenzen. Weitere Informationen: www.fhnw.ch/technik/weiterbildung/mas/db. Weitere CAS-Kurse sind unter Mitwirkung der HSLU vorgesehen.

Auch in der Bachelor-Ausbildung ist auf den Herbst 2012 ein BIM-Modul für die baubezogenen Disziplinen in Pla-nung.