Neue Wege mit Building Information Modelling (BIM)

Die Baubranche hat schon seit Jahren mit veränderten Rahmenbedingungen zu kämpfen. Globalisierung und eine zunehmende Liberalisierung nationaler und internationaler Märkte setzen alle Beteiligten unter Druck. Bei gleicher Qualität müssen Bauprojekte immer schneller und kostengünstiger realisiert werden. Eine Herausforderung, die sich nur mit erheblichen Effizienzsteigerungen meistern lässt. In einigen Unternehmen erfolgt das Bauen noch wie vor 100 Jahren: Aus einer Vielzahl von einzelnen Schritten entsteht am Ende das fertige Gebäude, das genauso nur einmal gefertigt wird und dementsprechend teuer ist. Weil Projektdaten jeweils getrennt voneinander in Plänen, Listen und Beschreibungen vorliegen, lassen sich Abstimmungsfehler nicht vermeiden. Insbesondere bei großen, komplexen Projekten ist es bei herkömmlicher Planung oft eine Herausforderung, den Gesamtüberblick über die Vielzahl an Einzelinformationen zu behalten. Planungsfehler sind deshalb an der Tagesordnung, Termine und Kosten zu überblicken, ist eine Herausforderung.

Die Lösung heißt Building Information Modeling, kurz BIM. Der Begriff wurde von Autodesk geprägt und bezeichnet ein neues Konzept der digitalen Planung, bei dem alle Vorgänge rund um den Lebenszyklus eines Gebäudes miteinander in Verbindung stehen. Kern des Ganzen bildet ein virtuelles, digitales Abbild des geplanten Gebäudes am Computer, das als zentrale Drehscheibe allen Beteiligten die notwendigen Projektdaten zur Verfügung stellt. Sämtliche Informationen sind dabei in einer einzigen Datenbank abgelegt, werden koordiniert und automatisch aktualisiert. Hierzu zählen sowohl die grafischen Daten zur Gebäudegeometrie als auch beschreibende Eigenschaften wie Mengen, Materialien, Termine und Kosten. So entsteht ein vollständiger Datenpool, aus dem konsistente und aktuelle Informationen quasi auf Knopfdruck abrufbar sind: Sämtliche Pläne wie Grundrisse, Ansichten oder Schnitte, aber auch Sachdaten wie Mengen, Fristen und Kosten sowie physikalische Werte, Lichtanalysen oder energetische Berechnungen.

Möglich wird dies durch die intelligenten, parametrischen Objekte, aus denen sich das Gebäudedatenmodell zusammensetzt. Dabei handelt es sich um Elemente, die realen Bauteilen wie Türen, Decken, Dächern und Fenstern entsprechen und ebenso wie diese eine Vielzahl von Eigenschaften kennen. Etwa geometrische Merkmale wie Länge, Breite und Höhe sowie Attribute wie Material, Fabrikat oder physikalisches Verhalten. Darüber hinaus weiß ein Bauteil, in welcher Beziehung es zu den anderen Elementen steht und verhält sich automatisch richtig. Ein Fenster weiß beispielsweise, dass es in die Wand X eingebaut ist, eine Brüstungshöhe Y aufweist und im Abstand Z zur nächsten Ecke liegt. Diese Eigenschaften behält das Element auch bei Änderungen bei, wenn etwa eine Wand verschoben oder die Deckenhöhe verändert wird.

Bessere Koordination und Kommunikation

Wer ohne BIM arbeitet, muss Änderungen in allen Projektdaten manuell eingeben. Das birgt ein hohes Fehlerrisiko. Grundrisse passen nicht mit Fassadenplänen zusammen oder die Leitungsplanung des Haustechnikers kollidiert mit der Gebäudekonstruktion, um nur einige mögliche Schwierigkeiten zu nennen. Durch das intelligente Verhalten der Bauteile mit Building Information Modeling ist das Modell dagegen immer konsistent und auf dem neuesten Stand – egal, wo eine Änderung vorgenommen wird, ob im Modell, der Zeichnung oder der Bauteilliste, in Visualisierung, Schnitt oder Grundriss. Jede Veränderung wird automatisch nachgeführt und mit den bestehenden Informationen koordiniert.

Weil alle Baubeteiligten auf dasselbe Gebäudedatenmodell zugreifen und es im Laufe des Projekts stetig erweitern, kann der Planungs- und Bauprozess simultan ablaufen. Ohne Informationsverlust setzt die eine Disziplin auf der anderen auf, greifen Prozesse ineinander, bis das Gebäude fertig ist. Tragwerksplaner, Haustechniker, Statiker und Bauphysiker entnehmen die für ihren Part erforderlichen Daten, bearbeiten sie weiter und ergänzen so das Datenmodell um neue Informationen. Planungsschritte, die bisher völlig getrennt voneinander erfolgten, sind auf diese Weise nun eng miteinander verzahnt.

Building Information Modeling fungiert als Informationsdrehscheibe, die sämtliche Gebäudeinformationen in einer zentralen Datenbank speichert. Damit ist BIM die ideale Grundlage für eine nahtlose Kommunikation und Kooperation für alle Beteiligten. Mit BIM greifen alle Bereiche ineinander, potenzielle Konflikte werden frühzeitig erkannt und beseitigt. Die Zusammenarbeit wird gestrafft und die Produktivität erhöht.

Qualitätsnachweis vor Baubeginn

Mit BIM werden Projektkoordination und -kommunikation erheblich vereinfacht und gestrafft. Durch das digitale Gebäude sieht jeder am konkreten 3D-Modell, worum es geht und kann fundierte Entscheidungen treffen. Dies gilt auch für komplexe Vorgänge wie Bauablauf, Montage und Fertigung, denn auch diese Aspekte bildet das BIM-Modell ab. Schließlich entsteht mit BIM schon am Rechner das fertige Gebäude. So lassen sich Prozesse vorab simulieren und aufeinander abstimmen, Fehler frühzeitig aufdecken sowie Kosten und Termine gezielt steuern und überwachen – vom Entwurf über die Ausführungs-, Tragwerks- und TGA-Planung bis hin zur Fertigung, Vermarktung und Gebäudeverwaltung. Mit BIM sinkt das wirtschaftliche Risiko in allen Bereichen, das Bauen wird zu einem besser kalkulierbaren Prozess.

Kosten und Termine jederzeit im Blick

Auftraggeber verlangen hochwertige Bauten, die termin- und kostengerecht erstellt werden. BIM hilft dabei, diese Anforderungen zu erfüllen. BIM stellt eine integrierte Basis zur Verfügung, die auch Mengen, Kosten und Zeiten zentral speichert, aktualisiert und koordiniert. Liefertermine und Einbauzeiten sind etwa in Autodesk NavisWorks fest mit einzelnen Bauteilen verbunden und ermöglichen damit die Wiedergabe von Bauzeiten und Terminen. Änderungen von Baustruktur oder Material wirken sich dabei sofort auf die Terminplanung aus. Wird beispielsweise eine Wand gelöscht, so ist damit auch automatisch der entsprechende Einbautermin getilgt. Gleiches gilt für Mengen und Kosten. Denn das Mengengerüst für die Kostenplanung ist in BIM-Systemen ebenfalls bereits vorhanden und wird beispielsweise in der Bauteilliste von Revit Architecture automatisch mitgeführt. Aus diesen Mengen entsteht in Kombination mit den individuellen Preisen der Objekte eine transparente und nachvollziehbare Dokumentation aller finanziellen Projektaspekte.

Zu jedem Zeitpunkt sieht der Planer, wie teuer das Bauwerk wird. Mit BIM-Lösungen wie Revit Architecture erhält er stets die korrekte Antwort in Echtzeit. Selbst bei sehr detaillierten und kleinteiligen Modellen lassen sich die Mengen schnell mit höchster Präzision erfassen und so verlässliche Aussagen zu den Kosten treffen.

Mehr Zeit für Kreativität

BIM erlaubt eine große Freiheit im Entwurf, weil der Architekt jeden Gedanken unmittelbar in Formen umsetzen kann. Er kann Alternativen erzeugen und diese parallel entwickeln. Mit der BIM-Lösung wie Autodesk Revit Architecture können Grundrisse, Ansichten und Schnitte automatisch in unterschiedlichem Maßstab generiert werden. Egal, wie ungewöhnlich die Gebäudegeometrie ist. Damit bleibt mehr Zeit für die eigentliche Entwurfsidee, die sich nun noch effektvoller präsentieren lässt, etwa mit der Visualisierungslösung Autodesk 3ds Max, zu der es ein gemeinsames Austauschformat gibt. Branchenspezifische Materialien und Oberflächen werden wirklichkeitsgetreu wiedergegeben, so dass sich schnell zeigt, welches Material die Gebäudeform wirkungsvoll unterstreicht. Gleichzeitig können Sonne, Himmel sowie künstliche Lichtquellen integriert werden. So wird schon am Modell sichtbar, wie Licht in das Gebäude dringt oder wie die Wechselwirkung von transparenten und undurchsichtigen Elementen Spannung erzeugt. Erfahrbar wird ein Entwurf nicht nur anhand von Bildern, sondern auch durch Animationen, die das Gebäude in bewegten Studien zeigen. So lässt sich ein Entwurf virtuell durchwandern und schon vorab in der richtigen Dimension erleben.

Ökologisch Planen

Ein immer wichtigerer Aspekt ist die Nachhaltigkeit. Bauwerke verbrauchen Rohstoffe und Energie und tragen außerdem maßgeblich zum CO2-Ausstoß bei: Rund ein Drittel des Primärenergieverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Nutzung von Gebäuden. Auftraggeber fordern daher Bauten, die nicht nur gestalterisch anspruchsvoll, sondern in gleichem Maße auch nachhaltig sind. Notwendig ist eine ganzheitliche Projektbearbeitung, die alle maßgeblichen Faktoren wie Energie- und Wasserverbrauch sowie CO2-Ausstoß mit einbezieht. Und zwar nicht am Ende der Planung, sondern gleich zu Beginn, wenn es um die Formfindung selber geht. Denn im Vorentwurf und Entwurf fällt der Architekt die wesentlichen Entscheidungen, die am Ende für die ökologische bzw. ökonomische Bilanz eines Gebäudes ausschlaggebend sind. Architekten benötigen daher innovative Planungswerkzeuge, die ihnen von Beginn an durch umfassende Simulationen und Analysen fundierte Entscheidungsgrundlagen liefern. Nur so werden sie den heutigen Nachhaltigkeitsanforderungen mit angemessenem Aufwand gerecht, ohne diese Aufgabe an Spezialisten abgeben zu müssen.

Autodesk bietet hierfür die Simulationssoftware Autodesk Ecotect Analysis. Diese analysiert Gebäudedaten direkt aus dem BIM-Modell und stellt dabei Umweltfaktoren im Gebäude-Kontext als dreidimensionale Grafik dar. Mit Ecotect Analysis werden die klimatischen und topologischen Gegebenheiten schon in den Entwurf miteinbezogen. Bereits am Massenmodell werden etwa standortspezifische Faktoren wie Beschattung und Besonnung, Thermik und Belüftung sowie akustische Effekte simuliert. Während der Planer seinem Entwurfsgedanken im BIM-System Gestalt gibt, macht das Analysetool parallel dazu diese Sachverhalte im Gebäude-Kontext sichtbar. In einem Wechselspiel zwischen Entwurf und Analyse und durch den Vergleich verschiedener Varianten kann der Architekt so ein Entwurfskonzept finden, das dem Standort und den ökologischen Anforderungen auf optimale Weise Rechnung trägt.

Integrierte Betrachtung

Nachdem der Baukörper den natürlichen Umweltfaktoren entspricht, lässt sich der zu erwartende Energieverbrauch für das gesamte Gebäude als Richtwert ermitteln sowie der in diesem Zusammenhang entstehende CO2-Ausstoß. Darüber hinaus kann der Planer anhand von Gebäudetypus und künftiger Nutzerzahl schon im Entwurf den späteren Wasserverbrauch einschätzen. So wird eine integrierte Betrachtung möglich, mit deren Hilfe der Architekt schon jetzt spätere Kostentreiber erkennen und dem Auftraggeber verdeutlichen kann: In einer Phase, in der sich das Bauwerk noch problemlos modifizieren lässt, um zu hohe Werte zu vermeiden.

Unterm Strich die beste Lösung

Innovation ist eine der wichtigsten Triebfedern für langfristigen Erfolg. Mit Building Information Modeling verfügt die Bauwirtschaft über ein Konzept, mit dem weltweit der Bauprozess verbessert werden kann. Moderne Herausforderungen wie Zeit- und Kostenmanagement, Teamarbeit und Projektsteuerung oder außergewöhnliche und nachhaltige Architektur werden mit BIM bewältigt.

Autor: Christian Frank, Country Marketing Specialist Central Europe, Autodesk