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Sean Higgins Di, Jul 20, '21 6 min read

BIM über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes

Was kann Building Information Modeling? (BIM) In diesem Artikel gehen wir näher auf ausgewählte Anwendungsbereiche der BIM-Modellierung ein.

Building Information Modelling (BIM) ist unglaublich vielseitig und hilfreich. Wie bereits in der Scan-to-BIM-Übersicht und dem Glossar beschrieben, ist ein BIM-Modell eine virtuelle 3D-Darstellung eines Gebäudes, das zusätzliche Informationen enthält. Ein solches Modell kommt insbesondere bei der Bauplanung und Bauausführung zum Einsatz und erleichtert das gemeinsame Gebäudemanagement. 

BIM ist vielfältig - wie vielfältig, wollen wir in diesem Artikel einmal näher beleuchten. Dafür werden wir uns mit ein paar besonders interessanten Anwendungsfällen beschäftigen.

Los geht‘s!

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Entwurf und Planung

Der Lebenszyklus eines Gebäudes beginnt mit dem Entwurf; danach schließt sich die Entwicklung des Bauplans an. Ein gutes BIM-Modell ist in dieser Phase Gold wert, da es den verschiedenen Parteien ermöglicht, die nächsten Schritte gemeinsam zu planen und die Baupläne vor Baubeginn zu optimieren.

BIM-Koordination und Kollisionsprüfung

Diese beiden Begriffe werden manchmal synonym verwendet. Sie beziehen sich auf die Verwendung eines BIM-Modells zur Koordinierung der Arbeit zwischen den Planungsteams für Haustechnik, Hochbau und Architektur während des Planungsprozesses.

Koordinierung bezeichnet die Zusammenführung von verschiedenen Einzelmodellen - Rohbau, Außenanlagen, Elektrik usw. - zu einem Gesamtmodell. Dadurch erhält das Team einen ganzheitlichen Überblick über die Elemente des Gebäudes, wodurch Konflikte sichtbar werden; z. B. eine Rohrleitung, die durch den Boden „bricht“. Anhand eines solchen Modells kann ein Team Probleme bereits im Vorfeld erkennen und direkt gegensteuern, anstatt erst vor Ort zu reagieren.

Terminplanung

Wie Sie wissen, enthält ein BIM-Modell sowohl 3D-Raumdaten als auch zusätzliche Informationen (Attribute). Es kann aber auch Termindaten enthalten. So könnten beispielsweise für ein bestimmtes Bauelement Daten hinterlegt werden, aus denen ersichtlich wird, wann das Element gebaut wurde, wie lange es nach dem Einbau trocknen oder aushärten muss, oder wo es in einer komplexen Bauabfolge steht usw.

Damit kommt zu den drei räumlichen Dimensionen die zeitliche Dimension hinzu, weshalb dieser Prozess oft als 4D-BIM bezeichnet wird. Es kann verwendet werden, um zu veranschaulichen, wie das Projekt in jeder Phase des Bauprozesses aussehen wird. Das Modell eignet sich auch, um verschiedene Entwürfe zu simulieren und zu sehen, wie sie in den Projektkontext passen.

Der Hauptzweck eines 4D-Modells ist die Koordination der Arbeiten oder die Sicherstellung eines effizienten und reibungslosen Bauablaufs.

Kostenanalyse

Auch Kosteninformationen in Form von Kostenvoranschlägen, Materialpreisen usw. können hinzugefügt werden. So entsteht ein 5D-BIM-Modell, das eine weitere Ebene für die Planung und Optimierung des Bauprozesses bietet.

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Bauphase

Während der Bauphase hilft ein BIM-Modell, indem es eine Fülle von Informationen für alle Beteiligten zugänglich (und leicht verständlich) macht. Es kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von Neubauten bis hin zu Renovierungsarbeiten.

Informationsmanagement

Planungsteams können wichtige Dateien in einer gemeinsamen Datenumgebung sammeln und dem BIM-Modell so viele Metadaten wie nötig hinzufügen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Informationen immer leicht zu finden und auch die Teams vor Ort immer auf dem aktuellen Stand sind und notwendige Arbeiten effizient und richtig durchführen können. Auch der QA/QC-Prozess gestaltet sich deutlich einfacher, da alle Daten einheitlich an einem Ort gesammelt werden. Hier finden Sie einen interessanten Artikel zu diesem Thema.

Anschaulichkeit

Mit Hilfe eines BIM-Modells kann außerdem sichergestellt werden, dass alle Mitglieder des Projektteams immer über die aktuellsten Daten verfügen. Anstatt auf einen veralteten Grundriss zurückgreifen zu müssen, können die Teams vor Ort einfach per Tablet das BIM-Modell aufrufen, bevor mit den Arbeiten begonnen wird. In Zukunft könnte diese Prüfung sogar mit AR-Headsets erledigt werden.

Vorfertigung

Ein Projektteam kann das BIM-Modell als Referenz für die Vorfertigung von Elementen verwenden, die dann zu einem niedrigeren Preis außerhalb der Baustelle gebaut werden können. Das Modell liefert dem Projektteam dabei alle erforderlichen Informationen, um Elemente vorzufertigen, die nicht mit bereits installierten Elementen kollidieren werden.

Erleichterte Kommunikation

Ein BIM-Modell bietet eine gemeinsame Datenumgebung und erlaubt es, alle relevanten Informationen an einem zentralen Ort zu bündeln. Dadurch wird auch die Kommunikation vor Ort einfacher: Ein Projektteam könnte es beispielsweise bei wöchentlichen Besprechungen als Referenz verwenden, um sicherzustellen, dass alle Beteiligten auf dem gleichen Stand sind. Auf diese Weise können in einem Projekt Entscheidungen schneller getroffen werden und durch Planungsfehler verursachte Nacharbeitungskosten vermieden werden.

Kommunikation mit der Öffentlichkeit und dem Kunden

Ein BIM-Modell ist eine ganzheitliche, leicht verständliche Darstellung aller Elemente eines Bauvorhabens und lässt sich daher auch gut verwenden, um externe Parteien ins Bild zu setzen.

Ein Projektteam könnte zum Beispiel Animationen erstellen, die den Projektfortschritt in verschiedenen Phasen zeigen. Darin ließen sich dann beispielsweise Straßensperrungen und andere wichtige Informationen für die Öffentlichkeit festhalten, aber auch eine Vielzahl anderer Informationen.

Auf diese Weise kann die Öffentlichkeit oder der Kunde ein komplexes Projekt leicht verstehen, ohne sich durch komplizierte Flussdiagramme oder komplexe, verwirrende Kalkulationstabellen arbeiten zu müssen. Um die Wirkung zu verstärken, könnte das Projektteam ausgewählte Teile des Modells in eine VR-Präsentation laden, um das Gebäude interaktiv erkundbar zu machen.

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Betrieb und Wartung

Auch wenn man es vielleicht nicht vermutet, aber die Betriebs- und Instandhaltungsphase eines Gebäudes ist bei weitem die teuerste Phase seines Lebenszyklus. Einigen Schätzungen zufolge entfallen 70 % der Gesamtkosten des Gebäudes auf diese Phase. Ein aussagekräftiges, aktuelles und präzises BIM-Modell kann dabei helfen, diese Kosten zu senken.

Facility Management

Ein BIM-Modell kann im FM-Bereich von großem Wert sein. Das Modell enthält wertvolle Informationen über eine Vielzahl von Gebäudeelementen und -systemen. Ein Wartungsmitarbeiter oder Eigentümer könnte damit beispielsweise Informationen über den Standort bestimmter Anlagen, die Anzahl der Türen in einem bestimmten Stockwerk, die Art der Glühbirne in einer Lampe oder die Position der Fenster abrufen.

Anhand der im BIM-Modell festgehaltenen Informationen lassen sich zudem verschiedenste Verwaltungsaufgaben erledigen: von der Raumplanung über die Senkung von Energiekosten bis hin zur Planung von Routinewartungen.

Digitale Zwillinge

Ein BIM-Modell kann auch für die Erstellung eines digitalen Zwillings oder eines intelligenten Modells genutzt werden, das Echtzeit-Betriebsinformationen enthält. Auch im Gebäude installierte Sensoren und IoT-Geräte können mit dem Modell verknüpft werden. Dadurch ließen sich beispielsweise Daten über die Gebäudenutzung, Bewegungsprofile oder Echtzeitinformationen zu Termperatuschwankungen erfassen.

Ein digitaler Zwilling hat unzählige Anwendungsmöglichkeiten; zu viele, als dass wir sie in diesem Artikel alle beleuchten könnten. Enorm hilfreich sind sie allemal: Ein Betreiber könnte seinen digitalen Zwilling beispielsweise dafür verwenden, um Gebäudeverbesserungen zu planen und dann deren Auswirkungen auf eine Vielzahl von Gebäudeparametern wie Energieverbrauch oder Fußgängerverkehr zu simulieren. Oder er könnte diese Daten nutzen, um eine Prognose für den zukünftigen Wartungsbedarf aufzustellen und sein Budget und seinen Arbeitsaufwand entsprechend zu planen.

Abrissarbeiten

Man könnte meinen, dass ein BIM-Modell beim Abriss eines Gebäudes nicht mehr besonders nützlich wäre, aber das ist falsch.

Intelligente Demolierung

BIM-Modelle enthalten alle Informationen, die benötigt werden, um den Abriss eines Gebäudes ähnlich wie den Bauprozess zu optimieren. Mit Hilfe des Modells kann die Oberfläche und das Volumen der verschiedenen Materialien bestimmt und die Verwertung durch eine entsprechende Planung des Abbruchprozesses sichergestellt werden.

Kein BIM? Kein Problem!

Wie hoffentlich ersichtlich geworden ist, ist ein BIM-Modell über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg äußerst nützlich. Das große Problem besteht jedoch darin, dass BIM im weltweiten Vergleich noch relativ neu ist: Für die überwiegende Mehrheit unserer Gebäude und Bauwerke gibt es noch keine solchen Modelle. (Für einige Gebäude existieren zwar 2D- oder 3D-Pläne, aber diese sind oft veraltet.)

Die gute Nachricht: Prinzipiell kann von jedem Gebäude auch noch nachträglich ein BIM-Modell anhand von hochgenauen Punktwolkendaten erstellt werden. Dieses Modell kann wiederum für die Planung von Renovierungen, die Erstellung digitaler Zwillinge oder für jede der oben genannten Anwendungen verwendet werden.

Wenn ein BIM-Modell der Schlüssel dazu ist, das Beste aus einem Gebäude herauszuholen, dann ist Scan-to-BIM der Schlüssel für die Erstellung eines hochwertigen Modells für bestehende Anlagen.

Sean Higgins ist ein selbstständiger Technikjournalist, ehemaliger Redakteur einer Fachzeitschrift und Naturliebhaber. Er ist der Meinung, dass 3D-Technologien klar und verständlich erklärt und besprochen werden sollten.