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Der ultimative Scan-to-BIM Guide

Der Begriff Scan-to-BIM bezieht sich auf einen Arbeitsablauf, bei dem 3D-Scans verwendet werden, um ein bereits existierendes Gebäude abzubilden und in ein BIM-Modell für Dokumentations- und Planungszwecke umzuwandeln.

Schauen wir uns die einzelnen Unterbegriffe einmal genauer an:

  • Scan: 3D-Scan-Technologien, z. B. mobile oder terrestrische Lidarscanner. Mit Hilfe dieser Geräte kann ein genauer, umfassender Punktwolke des gescannten Gebäudes erfasst werden.
  • BIM: Unter Building Information Modeling versteht man eine Arbeitsmethode für die vernetzte Planung anhand eines 3D-Modelles, die insbesondere in der Baubranche zum Einsatz kommt.

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Welchen Mehrwert bringt diese Technologie?

Scan-to-BIM ist ein gefragter (und lukrativer) Dienst, der von Scandienstleistern angeboten wird.

Das liegt daran, dass die BIM-Methodik große Vorteile für Kunden aus der Baubranche bringt und Unternehmen bei ihren Projekten eine effektivere Zusammenarbeit über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg ermöglicht. Auch viele staatliche Stellen und Behörden geben immer mehr BIM-Projekte in Auftrag; der Trend wird somit in absehbarer Zeit also nur weiter zunehmen.

Der Haken an der Sache ist jedoch, dass ein AEC-Unternehmen detaillierte 3D-Modelle eines Gebäudes benötigt, um gutes BIM zu betreiben. Bei neuen Projekten ist dies kein Problem, da die 3D-Daten bzgl. der Konstruktion und Planung bereits in der Anfangsphase des Projekts erstellt werden.

Bei Projekten, die auf die Modernisierung bestehender Gebäude abzielen, ist es jedoch nicht ganz so einfach, an zuverlässige 3D-Daten für das Objekt zu kommen. Das liegt daran, dass die meisten Gebäude auf der Welt gebaut wurden, noch bevor CAD-Modelle und andere digitale Methoden in der Baubranche gang und gäbe geworden sind. Und selbst wenn es für das Gebäude Bestandsunterlagen oder Grundrissen gibt, sind diese meist nur in 2D oder unzuverlässig. Der Normalfall ist jedoch, dass solche Dokumente für ein bestimmtes Gebäude gar nicht existieren.

Hier kommen Sie ins Spiel: Unternehmen beauftragen regelmäßig externe oder interne Scanningprofis damit, detaillierte 3D-Scans ihrer Gebäude zu erstellen, um auf Basis dieser Daten ein BIM-Modell zu erstellen, das über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg genutzt werden kann.

BIM-Grundlagen

Wenn Sie Scan-to-BIM-Projekte in Angriff nehmen wollen, müssen Sie sich natürlich gut mit diesem Thema auskennen. Daher hier eine kurze Einführung.

Was ist BIM?

Es gibt eine weitläufig akzeptierte Definition von BIM. Laut dem nordamerikanischen National BIM Standard Project Committee ist
Building Information Modeling (BIM) eine digitale Darstellung der physischen und funktionalen Eigenschaften eines Gebäudes. Ein BIM-Modell dient als eine gemeinsame Wissensressource für Informationen über ein bestimmtes Gebäude und bildet somit eine verlässliche Grundlage für Entscheidungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg, von der ersten Konzeption bis hin zum Abriss.

Was ist ein BIM-Modell?

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einem BIM-Modell um ein 3D-Modell, das für im Rahmen der BIM-Methodik verwendet wird.

Dieses Modell umfasst sämtliche raumbezogenen Daten, wie etwa geometrische Konstruktionsmodelle oder reale 3D-Daten, die mittels Lidar oder Photogrammetrie erfasst wurden. Beim BIM-Modell werden diese räumlichen Informationen darüber hinaus mit einer Datenbank verknüpft, die wichtige funktionale und attributive Daten über das Gebäude enthält. Dazu gehören beispielsweise die verwendeten Materialien, die Größe der Räume und Flächen oder eine Aufschlüsselung der zusammenhängenden Teile des HLK-Systems.

So können in einem BIM-Modell sämtliche Daten gespeichert werden, die für die Projektbeteiligten wichtig sind. Sogar Informationen zur Zeitplanung oder Daten zur Nachhaltigkeit können hinzugefügt werden.

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Welche Vorteile bringt BIM Ihren Kunden aus der Baubranche?

Die BIM-Methodik ermöglicht es den Beteiligten, jederzeit alle aktuellen Daten des Projekts einsehen und bearbeiten zu können, einschließlich räumlicher und funktionaler Informationen sowie aller Änderungen, die von anderen Beteiligten vorgenommen wurden.

Dadurch können sich alle Beteiligten auf eine gemeinsame Informationsquelle beziehen und sind immer auf dem aktuellen Stand, was die Koordination von Arbeiten am Gebäude deutlich einfacher und effizienter macht.

Darüber hinaus trägt diese Art der Zusammenarbeit dazu bei, teure Planungsfehler frühzeitig zu erkennen und böse Überraschungen zu vermeiden.

BIM-Anwendungen während des gesamten Projekt- und Gebäudelebenszyklus

Die BIM-Methodik ist äußerst vielfältig und bringt langfristig viele Vorteile mit sich.

Schauen wir uns nun drei konkrete Beispiele dafür an, wie BIM während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes eingesetzt werden kann.

  • Entwurf und Planung

    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.

    Beispielsweise können die Beteiligten so eine spezielle Planungsmethode namens „BIM-Koordination“ durchführen, um die Arbeit der Teams für Haustechnik, Hochbau und Architektur während des Entwurfsprozesses zu koordinieren. Durch die Kombination der verschiedenen Entwurfsmodelle zu einem „föderierten“ BIM-Modell lassen sich mit Hilfe der BIM-Koordinierung Konflikte oder Planungsprobleme direkt erkennen, sobald sie auftreten, z. B. wenn ein Rohr durch den Boden und nicht durch die Wand verläuft.

  • Bauphase

    Während der Bauphase hilft ein BIM-Modell, indem es eine Fülle von Informationen für alle Beteiligten zugänglich (und leicht verständlich) macht.

    Ein korrekt erstelltes BIM-Modell spiegelt das reale Gebäude genau wider und enthält stets die aktuellsten Konstruktionsdaten aller Gewerke sowie wichtige Planungsinformationen. Daher wird es bei einigen Projekten als Referenz auch für die Vorfertigung von Bauelementen verwendet, so dass diese mit engen Toleranzen auch außerhalb der Baustelle gefertigt werden und dann zum richtigen Zeitpunkt in der Bauabfolge installiert werden können, um Kollisionen zu vermeiden.

  • Betrieb und Wartung

    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, und enthält wertvolle Informationen über eine Vielzahl von Gebäudeelementen und -systemen.

    Ein Wartungsmitarbeiter oder Eigentümer könnte damit beispielsweise Informationen über den Standort bestimmter Anlagen, die einzelnen Teile einer HLK-Anlage oder die Art der verwendeten Glühbirne in einer Lampe abrufen, oder nachvollziehen, wann zuletzt Reparaturarbeiten an einer Tür vorgenommen wurden.

So funktioniert Scan-to-BIM

Jetzt, da wir alles Wichtige bezüglich der BIM-Methodik und ihrer Vorteile besprochen haben, wollen wir nun näher darauf eingehen, wie Sie Ihren eigenen Scan-to-BIM-Workflow planen und durchführen können.  

Der Arbeitsablauf wird häufig in unterschiedliche Phasen unterteilt, die je nach Quelle etwas anders definiert sein können. Für unsere Zwecke konzentrieren wir uns auf vier verschiedene Phasen: die Projektplanung, das eigentliche Scannen, sowie die Datenverarbeitung und die abschließende Modellierung.

Phase 1: Projektplanung

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Wie jedes Projekt sollten Sie sich auch für ein Scan-to-BIM-Projekt Zeit für eine sorgfältige Planung und ein ausführliches Gespräch mit Ihrem Kunden nehmen. Dabei sollten Sie die konkreten Ziele des BIM-Projektes und die gewünschten Genauigkeitsanforderungen klären. Die gesammelten Informationen sollten Sie dann in einer Leistungsbeschreibung zusammen (auch bekannt als SoW).

So lassen sich böse Überraschungen im weiteren Verlauf des Projekts vermeiden, und es wird sichergestellt, dass Sie und Ihr Kunde auf dem gleichen Stand sind.

In einem unserer anderen Beiträge erfahren Sie, wie Sie diese Phase gut meistern können, indem Sie folgende Schritte beachten: 

  • Sprechen Sie mit Ihrem Kunden über seine Vorstellung
  • Stecken Sie den Rahmen des Projektes ab
  • Verwenden Sie standardisierte Dokumente
  • Definieren Sie den Arbeitsumfang

Phase 2: Planung und Durchführung des Scans

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Sobald Sie gemeinsam mit Ihrem Kunden den Umfang und die Anforderungen des Projektes abgesteckt haben, können Sie mit der Planung der eigentlichen Arbeit beginnen: dem Scannen. Unabhängig von Ihrem Erfahrungsstand ist dies eine gute Gelegenheit, sich einen konkreten Plan zu machen, wie Sie am besten an die Sache herangehen und die besten Ergebnisse für Ihren Kunden erzielen können.

Wenn Sie noch nicht so viel Erfahrung mit Scan-to-BIM sammeln konnten, sollten Sie während dieser Phase einen konkreten Plan erarbeiten, noch bevor Sie Ihren ersten Auftrag annehmen. Das wird Ihnen dabei helfen, genau herauszufinden, welche Arten von Scannern Sie für die verschiedenen Projekte benötigen.

In einem unserer anderen Beiträge erfahren Sie, wie Sie diese Phase gut meistern können, indem Sie folgende Schritte beachten:

  • Wählen Sie den richtigen Scanner
  • Entwickeln Sie einen hybriden Arbeitsablauf
  • Nutzen Sie Kontrollpunkte
  • Erarbeiten Sie einen Plan für das Scannen vor Ort
  • Machen Sie sich Notizen

Phase 3: Datenverarbeitung

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Nachdem Sie die Daten erfolgreich erfasst haben, geht es nun an die Modellierung. Dazu stellen Sie die Daten in Ihrer Verarbeitungssoftware fertig, bereinigen unerwünschte oder fehlerhafte Daten, registrieren die verschiedenen Scans und führen verschiedene Prüfungen durch, um sicherzustellen, dass Sie die in der Leistungsbeschreibung vereinbarten Qualitätsanforderungen erfüllt haben.

Wenn Sie zum ersten Mal Daten für einen Scan-to-BIM-Workflow verarbeiten, sollte Sie zuvor sicherstellen, dass Ihre Computerhardware die großen Datensätze, mit denen Sie arbeiten werden, verarbeiten kann.

In einem unserer anderen Beiträge erfahren Sie, wie Sie diese Phase gut meistern können, indem Sie folgende Schritte beachten:

  • Bleiben Sie mit Ihrem Kunden im Gespräch
  • Überprüfen Sie Ihre Hardware
  • Nutzen Sie Cloud-Processing für schnelle Verarbeitung
  • Planen Sie Zeit für die Datenbereinigung ein
  • Nehmen Sie sich Zeit für eine Qualitätskontrolle
  • Registrieren ... und wieder kontrollieren

Phase 4: Modellierung

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Nachdem Sie Ihre Daten verarbeitet und erfolgreich registriert haben, sollten wir auch über die letzte Phase eines Scan-to-BIM-Projektes sprechen: die 3D-Modellierung.

Wenn Sie noch wenig bis keine Erfahrung mit Scan-to-BIM-Workflows haben, sollten Sie Ihre Modellierungssoftware anhand bestimmter Kriterien auswählen, den passenden Dienstleister für die Modellierung finden und Ihren Workflow planen, um möglichst effizient zu arbeiten. Nach dieser Projektphase folgt wahrscheinlich nur noch die Übergabe der Ergebnisse an Ihren Kunden, daher ist es sehr wichtig, jetzt noch einmal eine Qualitätskontrolle durchzuführen.

In einem unserer anderen Beiträge erfahren Sie, wie Sie diese Phase gut meistern können, indem Sie folgende Schritte beachten:

  • Wählen Sie die richtigen Tools für die Modellierung
  • Beauftragen Sie erfahrenes Personal
  • Ein gutes Zeitmanagement ist das A und O
  • Erstellen Sie ein Testmodell für Ihren Kunden

Scan-to-BIM FAQ

Was ist der Unterschied zwischen BIM und VDC?

VDC steht für Virtual Design and Construction (Deutsch: Virtuelle Planung und Konstruktion) und bezeichnet die Verwendung digitaler Modelle - einschließlich BIMs -, die es den an der Planung und Ausführung Beteiligten ermöglichen, virtuell an Bauprojekten zu arbeiten. Dieses Konzept ist mit dem Building Information Modeling verwandt, unterscheidet sich aber durch das angestrebte Ergebnis: Während beim BIM der Schwerpunkt auf der Erstellung des digitalen Modells selbst liegt, beschreibt VDC die Methodik der Arbeit mit Gebäudemodellen während des Planungs- und Bauprozesses.

Diese beiden Methodiken haben also einiges gemeinsam, sind jedoch nicht genau gleich.

 

Was ist der Unterschied zwischen einem BIM-Modell und einem 3D-CAD-Modell?

Wie ein BIM-Modell ist auch ein 3D-CAD-Modell ein Mittel zur Darstellung einer realen Struktur. In 3D-CAD werden jedoch nur „einfache“ Linien zur Darstellung von Bauelementen verwendet, die nicht zu Objekten zusammengefasst werden und nicht mit einer Datenbank mit anderen Informationen über das Gebäude verknüpft sind.

Wenn Sie zum Beispiel die Zeichnung eines Fensters in einem CAD-Modell betrachten, wissen Sie zwar, dass es sich um ein Fenster handelt; für das das CAD-Modell ist dieses Fenster jedoch nicht mehr als eine Reihe von zusammenhanglosen Linien.

In einem BIM-Modell hingegen werden diese Linien zu Objekten gruppiert. Das BIM-Modell „weiß“ also, dass ein Fenster ein Fenster ist. Dies ist nützlich, um geometrische Informationen mit funktionalen Informationen über das Objekt zu verknüpfen.

 

Was ist der Unterschied zwischen einem BIM-Modell und einem digitalen Zwilling?

Ein BIM-Modell können Sie als eine Vorstufe zu einem digitalen Zwilling betrachten.

Ähnlich wie ein BIM-Modell ist auch ein digitaler Zwilling eine virtuelle Darstellung eines physischen Objekts oder Prozesses. Ein digitaler Zwilling ist jedoch etwas fortgeschrittener als ein BIM, da er diese Anlagendaten mit dynamischen Daten, oft in Echtzeit, aus einer Vielzahl von Quellen anreichert. Häufig werden Informationen über Änderungen an Geräten oder sogar Datenströme von IoT-Sensoren (Internet of Things) verarbeitet, die z. B. Informationen zu Temperatur oder dem aktuellen Gaspegel oder Bewegungsdaten liefern.

Ein digitaler Zwilling ist also genau das, was der Name vermuten lässt: ein virtuelles Abbild eines Gebäudes, so wie es jetzt gerade in der realen Welt existiert.

Anhand dieser zusätzlichen Daten ist es darüber hinaus möglich, Prognosen anzustellen. Viele Betreiber nutzen die Echtzeitdaten ihres digitalen Zwillings in Kombination mit maschinellem Lernen oder anderen KI-Technologien, um verschiedene Szenarien einmal virtuell durchzuspielen. So könnte man zum Beispiel feststellen, wie sich ein Menschenstrom verhalten würde, wenn eine zusätzliche Außentreppe eingebaut wird. Oder es ließe sich feststellen, wie viel effizienter eine Montagelinie sein könnte, wenn man das Regal mit den benötigten Teilen näher an einen bestimmten Arbeitsplatz heranrücken würde.

 

Was ist 4D-BIM? 5D-BIM?

So genannte BIM-Dimensionen beziehen sich auf die Arten von Informationen, die im Modell enthalten sind. Hier ein kurzer Überblick dazu:

 

  • 3D-BIM ist das klassische BIM-Modell. Dieses Modell umfasst räumliche (d. h. dreidimensionale) Informationen und eine Datenbank mit funktionalen Informationen.
  • 4D-BIM ist erweitert um Informationen zur Planung, die der zeitlichen Dimension entsprechen. Solche terminlichen Informationen helfen dabei, Überschneidungen im Bauplan zu vermeiden.
  • 5D-BIM enthält darüber hinaus auch noch Informationen zu den anfallenden Kosteninformationen. Auch wenn man Geld natürlich nicht wirklich als eine „Dimension“ bezeichnen kann, ist diese Art von BIM-Modell besonders nützlich bei einer detaillierten Finanzplanung, da die Kosten in den verschiedenen Phasen des Bauablaufs erfasst und verfolgt werden können.
  • 6D, 7D, 8D, ... sind nicht standardisierte BIM-Dimensionen. Einige Projekte oder Agenturen verwenden sie, um auf Themen wie Nachhaltigkeit hinzuweisen. Dennoch ist es nicht unbedingt ratsam, diese Bezeichnungen zu verwenden. Stattdessen sollten Sie die erforderlichen Daten direkt mit Ihrem Kunden besprechen.

Was sind die BIM-Level?

Dabei handelt es sich um den Reifegrad des BIM bzw. um das Ausmaß der Zusammenarbeit der Beteiligten innerhalb des BIM. Obwohl es keinen offiziellen Standard für die BIM-Level gibt, wird im Allgemeinen in vier Stufen unterteilt. Die Skala reicht dabei von 0 bis 3.

  • Level 0 – Es wird (fast) kein BIM genutzt, die Beteiligten arbeiten isoliert und die Daten werden in 2D-CAD-Zeichnungen festgehalten.
  • Level 1 – Es gibt einen gewissen Grad an Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Projektdisziplinen. Im Rahmen des Projektes werden 2D-Grundrisse und CAD-Modelle in 3D verwendet, und die Informationen werden in einer gemeinsamen Datenumgebung ausgetauscht.
  • Level 2 – Sämtliche Beteiligte aus den unterschiedlichen Disziplinen verwenden intelligente BIM-Modelle und speichern ihre Daten in einer gemeinsamen Datenumgebung. Höchstwahrscheinlich kommt hier 4D- oder 5D-BIM zum Einsatz.
  • Level 3 – Zusätzlich zu den intelligenten BIM-Modellen und der gemeinsamen Datenumgebung sind auf dieser Stufe die Daten in einem einzigen, föderierten Modell zusammengeführt, das als zentrale Informationsquelle dient.
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