Building Information Modeling (BIM)

Seit dem Bekanntwerden von BIM kursieren viele Missverständnisse und Fehlinformationen rund um die digitale Planungsmethode. Das Akronym wurde zum Trendwort und die Definition immer schwammiger, die Vorbehalte dadurch zum Teil sehr groß. Inzwischen ist BIM dank verschiedener Pilotprojekte und Vorgaben von öffentlichen Auftraggeber*innen und Regierungsorganisationen in vielen Ländern weiter etabliert worden und zum Teil bereits verpflichtend. Doch was bedeutet BIM eigentlich genau?

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Building Information Modeling – Bauwerksdatenmodellierung

Im Ende 2015 veröffentlichten BIM Stufenplan des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird BIM folgendermaßen definiert:

„Building Information Modeling bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik, mit der auf der Grundlage digitaler Modelle eines Bauwerks die für seinen Lebenszyklus relevanten Informationen und Daten konsistent erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten ausgetauscht oder für die weitere Bearbeitung übergeben werden.“

BIM ist also eine computergestützte, kooperative Methode für Planung, Ausführung und den Betrieb von Gebäuden und basiert auf einem digitalen, informierten 3D-Bauwerksmodell – auch BIM-Modell genannt. Die Ziele unterscheiden sich dabei nicht von denen konventionell geplanter Projekte: Oberste Priorität hat die Sicherstellung von Funktionalität und Qualität des Gebäudes sowie die Einhaltung der Kosten und Termine. Da heutige Projektteams immer größer werden und aus einer Vielzahl unterschiedlicher Disziplinen bestehen, sind viele Probleme in Bauprojekten auf einen fehlenden Überblick und eine unzureichende Koordination der Projektbeteiligten zurückzuführen – und in der Folge auf widersprüchliche Daten oder Planungsstände.

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Single source of truth: Gemeinsame Daten- und Kommunikationsgrundlage

Dort setzt die Idee der sogenannten single-source-of-truth in BIM-Projekten an: Eine einzige Quelle der Wahrheit, sprich eine gemeinsame Daten- und Kommunikationsgrundlage für alle Planungsbeteiligten. Diese gemeinsame Grundlage und Ausganspunkt für die Planung bildet das BIM-Modell. Es zeigt den Soll-Zustand des Gebäudes (as-planned-Modell) und bündelt sämtliche planungsrelevanten Informationen – darunter Kosteninformationen, Termine oder Materialangaben. Diese Informationen müssen nicht zwingend im Modell integriert sein, sondern können auch als Referenz hinterlegt sein (z.B. als Link zu einem Produktdatenblatt auf der Webseite des Herstellers, als Angabe des Produktnamens, als Link zu einem Grundriss, etc.). Diese Integration bzw. Referenzierung der Informationen im Modell erhöht die Datenkonsistenz und vereinfacht die interdisziplinäre und kollaborative Zusammenarbeit.

Metainformationen am Beispiel einer Tür

Ein Modellelement, wie z.B. eine Tür kann unzählige Metadaten (PropertySets, Psets) enthalten, also weiterführende Daten zum Bauteil. Dazu gehören unter anderem Angaben über Lage des Elements im Gebäude, Abmessungen, Material, Hersteller oder über die Art der Tür. Dafür werden in den Autorensoftwares vorkonfektionierte Modellelemente (z.B. Wand, Tür, Fenster, ...) angeboten. Diese standardisierten Modellelemente enthalten bereits eine gewisse Menge an Eigenschaften (properties), die in Eigenschaftgruppen (psets) organisiert werden können. Die Informationen können auch nach Bedarf erweitert werden: Während in der Entwurfsphase nur wenige Eigenschaften ausreichen (i.d.R. Abmessungen und Lage der Tür), steigt der notwendige Informationsgehalt (Level of Information Needed), und damit auch der Detaillierungsgrad (Level of Geometry / Level of Information), mit den Phasen eines Projekts. Zu beachten ist dabei die Maßgabe: So wenig Information wie möglich, so viel Information wie nötig.

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Wurden die Informationen den Modellelementen in den jeweiligen Autorensoftwares zugeschrieben, müssen sie für den Modellaustausch als offenes Format exportiert werden. Dafür hat der herstellerneutrale Verband BuildingSMART das offene Austauschformat IFC sowie standardisierte IFC-Klassen entwickelt. Das ist wesentlich, damit die 3D-Elemente samt Metadaten softwareübergreifend ausgetauscht werden können. So können beispielsweise alle Tür-Modellelemente aus dem BIM-Modell als BuildingSMART-IFC-Klasse IfcDoor ausgegeben und in einem weiteren IFC-fähigen Programm gelesen und ausgegeben werden.

Von Teilmodellen zum Gesamtmodell

Auch wenn in der Theorie häufig von einem einzigen zentralen BIM-Modell die Rede ist, das in Echtzeit gemeinsam bearbeitet wird, geschieht in der Praxis die eigentliche Arbeit meist mit mehreren Teilmodellen – separiert nach Bauabschnitten, Geschossen oder Gewerken. In Open-BIM-Projekten etwa erstellt in der Regel jede Fachdisziplin ein eigenes Fachmodell in einer Software ihrer Wahl (Autorensoftware). Das Architekturmodell dient dabei üblicherweise als räumlicher Bezug und wird als nicht-bearbeitbares Referenzmodell bzw. Basismodell in den Autorensoftwares der Fachplaner*innen verknüpft. Die einzelnen Fachmodelle werden anschließend regelmäßig von den BIM-Gesamtkoordinator*innen in ein gemeinsames Koordinationsmodell bzw. Gesamtmodell zusammengeführt. Darin wird der aktuelle Planungsstand festgehalten und über die Fachgrenzen hinaus ausgetauscht. Somit dient das Gesamtmodell der Abstimmung der beteiligten Gewerke und insbesondere der Kollisionsprüfung der Planungen. Daher wird dieses Modell im Verlauf eines Projekts regelmäßig aktualisiert.

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Weitere BIM-Daten und deren Nutzung

Über die Planungs- und Ausführungsphase hinaus können BIM-Modelle außerdem von den Gebäudebetreiber*innen in der Bewirtschaftungsphase von Gebäuden genutzt werden. Auf Grundlage der im Modell hinterlegten Daten können verschiedene Facility-Management-Aufgaben vereinfacht werden. So ist es möglich Wartungsaufgaben basierend auf den Herstellerangaben aus dem Modell präzise zu planen und zu terminieren. Durch die Analyse von BIM-Daten können Facility Manager*innen zudem den Energieverbrauch überwachen und Energieeffizienzmaßnahmen entwickeln. Insgesamt können damit die Betriebskosten gesenkt, die Gebäudeleistung verbessert und die Energieeffizienz erhöht werden.

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