Building Information Modeling (BIM)

Im Leitfaden: 4 Datenmanagement und technische Umsetzung

Definition

Building Information Modeling (BIM) bezeichnet die umfassende digitale Darstellung eines Bauwerks mit einer detaillierten Informationsgrundlage. Es handelt sich dabei nicht nur um ein dreidimensionales Modell der Bauteile, sondern auch um eine Integration von nicht-geometrischen Informationen, wie beispielsweise Typen, technischen Spezifikationen und Kosten. Der Begriff Building Information Modeling bezieht sich nicht nur auf das statische digitale Modell selbst, sondern auch auf den Prozess seiner Entstehung, Anpassung und Verwaltung. Dieser Prozess kann mithilfe spezieller Softwarewerkzeuge erfolgen, die es ermöglichen, das digitale Bauwerkmodell zu erstellen, zu aktualisieren und zu verwalten.

Die Hauptzielsetzung von BIM besteht darin, die Effizienz und Genauigkeit in der Bauplanung und -ausführung zu steigern. Dies wird erreicht, indem ein umfassendes, leicht zugängliches und kollaboratives digitales Modell des Bauwerks geschaffen wird. Dieses Modell wird nicht nur während der Planung und Ausführung genutzt, sondern erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks – von der Planung über die Nutzung bis hin zum Rückbau .

Da BIM-Modelle eine Fülle von Informationen über die physischen und funktionalen Eigenschaften von Vermögenswerten enthalten, bilden diese ein fundierte Informationsbasis für das Asset Management. Indem BIM in den Asset-Management-Prozess integriert wird, können Organisationen (Kommunen, Unternehmen) von einer nahtlosen Übergabe von Planungs- und Bauphasen zu Betriebs- und Instandhaltungsaktivitäten profitieren. Zum Beispiel können BIM-Modelle genutzt werden, um detaillierte Wartungspläne zu entwickeln, Betriebsprozesse zu optimieren, Energieeffizienz zu verbessern und die Lebensdauer von Bauwerken zu verlängern.

Kosten- und Beeinflussbarkeits-Vorteile und durch den Einsatz von BIM (aus Building Information Modeling, Borrmann et al. (2021))

Modelle

Ein BIM-Modell zeichnet sich durch charakteristische Merkmale aus, die es von einfachen 3D-Modellen unterscheiden und eine umfassende, baurelevante Darstellung ermöglichen:

Das auffälligste Merkmal eines BIM ist die dreidimensionale Modellierung des Bauwerks. Diese ermöglicht nicht nur eine anschauliche Darstellung, sondern auch die Ableitung konsistenter 2D-Pläne für Grundrisse und Schnitte. Im Unterschied zu reinen 3D-Modellierern bieten BIM-Entwurfswerkzeuge einen Katalog mit bauspezifischen Objekten. Diese Objekte umfassen vordefinierte Bauteile wie Wände, Stützen, Fenster, Türen und mehr.

Die Bauteilobjekte kombinieren parametrisierte 3D-Geometriedarstellungen mit weiteren beschreibenden Merkmalen und definierten Beziehungen zu anderen Bauteilen. Die bauteilorientierte Modellierung ist notwendig, um Pläne aus dem BIM abzuleiten, die den geltenden Vorschriften und Normen entsprechen. Darüber hinaus ermöglicht sie die direkte Anwendung unterschiedlichster Analyse- und Simulationswerkzeuge.

Diese Merkmale heben BIM von reinen 3D-Modellen ab und stellen sicher, dass es nicht nur eine visuelle Repräsentation des Bauwerks bietet, sondern auch eine präzise, baurelevante Datenbasis für Planung, Analyse und Simulationen (siehe BIM Modellierung für RekoTi-bezogene BIM-Inhalte) .

Anwendung im Bauwerkslebenszyklus

Bei BIM wird der gesamte Lebenszyklus eines Bauwerks, angefangen bei der Planung bis hin zum Rückbau, betrachtet. Diese umfassende Perspektive ermöglicht die kontinuierliche Nutzung und Weiterverwendung von Daten über alle Phasen hinweg. Informationen, die während der Planung erfasst werden, finden Anwendung während der Bauphase, der Nutzung und Bewirtschaftung des Bauwerks sowie schließlich beim anstehenden Rückbau bzw. Weiternutzung. Die konsequente Nutzung des digitalen Modells trägt dazu bei, Datenkonsistenz zu gewährleisten und wiederholte Dateneingaben zu minimieren. Dies führt zu einer Steigerung der Effizienz und hilft, Fehler in den verschiedenen Phasen zu minimieren. Das BIM-Modell ermöglicht nicht nur eine konsistente Datenverwendung, sondern auch die Nachverfolgung von Änderungen am realen Bauwerk. Bei Anpassungen, Umbaumaßnahmen oder dem Rückbau liefert das Modell genaue Informationen über die veränderten Gegebenheiten .

BIM fungiert hierbei als gemeinsame Wissensressource, die die physischen und funktionalen Merkmale eines Bauwerks umfassend abbildet. Dieses digitale Modell wird zur zuverlässigen Grundlage für Entscheidungen über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks – von der ersten Konzeption bis zum Abriss. Es stellt sicher, dass sämtliche am Bau Beteiligten auf dieselben qualitativ hochwertigen Informationen zugreifen können. Die Anwender können Informationen in das BIM einfügen, extrahieren, aktualisieren oder modifizieren, um die spezifischen Rollen und Bedürfnisse der verschiedenen Akteure zu unterstützen und widerzuspiegeln.

Zusammengefasst besteht der Zweck von BIM darin, eine digitale Wissensressource zu schaffen, die als Grundlage für fundierte Entscheidungen über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks dient .

Anwendung von BIM in der Planungs- / Ausführungsphase

Die Integration von BIM in die Bauausführung und Baubegleitung bringt unterschiedliche Vorteile mit sich:

Die Bereitstellung eines digitalen Bauwerkmodells im Rahmen von Ausschreibungen erleichtert Baufirmen die Angebotsabgabe erheblich. Durch das detaillierte Modell können sie den Aufwand genauer abschätzen und präzise Kalkulationen durchführen. Dies führt zu einer verbesserten Transparenz und Genauigkeit bei der Angebotserstellung.

Die Anwendung von 4D-BIM, bei dem Bauteilobjekte mit den geplanten Fertigstellungszeiträumen verknüpft werden, ermöglicht eine präzise Bauablaufprüfung. Dadurch können potenzielle Unstimmigkeiten und räumliche Kollisionen frühzeitig erkannt werden. Die verbesserte Koordination der Baustellenlogistik trägt zu einem reibungsloseren Bauablauf bei.

BIM unterstützt auch die Abrechnung von Bauleistungen und das Mängelmanagement. Das digitale Modell dient als Grundlage für die präzise Abrechnung der erbrachten Leistungen. Zudem ermöglicht es ein effizientes Mängelmanagement, da Unstimmigkeiten oder Mängel direkt im Modell erfasst und behoben werden können.

Insgesamt trägt die Anwendung von BIM während der Bauausführung und Baubegleitung dazu bei, die Effizienz zu steigern, die Genauigkeit der Kalkulationen zu verbessern und den gesamten Bauprozess transparenter und besser koordiniert zu gestalten .

Nachhaltigkeit und BIM

BIM bietet die Möglichkeit Nachhaltigkeitsziele in alle Phasen des Bauwerkzyklus umzusetzen. Dies bedeutet, dass bereits in der Planung Nachhaltigkeitsziele berücksichtig und die dafür benötigten Informationen eingepflegt werden können. Anforderungen von Zertifikaten können an einem Modell abgeglichen und Planungsvarianten analysiert werden. Die für Nachhaltigkeitssysteme Anforderungen können frühzeitig mit Hilfe von AIAs und LOINs an alle Projektbeteiligten kommuniziert werden.

Über die Planung hinaus bedeutet dies, dass auch in der Ausführung, der Nutzung und dem Rückbau BIM weiter genutzt werden kann, um Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen und zu dokumentieren.

Informationen wie Auflistung der Materialien und deren Einbauweis können am Ende des Lebenszyklus verwendet werden, um auch dort einen positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeit eines Bauwerks zu haben. Da Sie den Rückbau erleichtern und mehr Möglichkeiten zur Wiederverwendung ermöglichen.

Des Weiteren können die Informationen auch für andere Anwendungen wie Materialdatenbanken, CO²-Bilanzen (siehe BIM-LCA-Integration) und Abfallaufkommen (beim Rückbau) verwendet werden.

Pflege von Bauwerksmodellen

Die sorgfältige Pflege des digitalen Bauwerkmodells ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass es über die Zeit hinweg als zuverlässige Informationsquelle dient:

Die kontinuierliche Aktualisierung des Modells bei realen Veränderungen am Bauwerk ist unerlässlich. Dies umfasst Renovierungen, Erweiterungen oder Umbauten. Nur durch die präzise Nachführung können die aktuellen Gegebenheiten des Bauwerks genau im Modell repräsentiert werden.

Die Pflege des digitalen Bauwerkmodells erfordert auch die Integration neuer Technologien und Standards. Fortschritte in der Bautechnologie sowie sich ändernde Industriestandards sollten im Modell berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass es weiterhin relevante und zeitgemäße Informationen bereitstellt.

Die Sicherstellung der Datenqualität ist ein weiterer zentraler Aspekt. Regelmäßige Überprüfungen und Validierungen der im Modell gespeicherten Daten sind notwendig, um deren Korrektheit, Vollständigkeit und Aktualität sicherzustellen.

Zusätzlich ist die Schulung der Nutzer von großer Bedeutung. Personen, die für die Pflege des Modells verantwortlich sind, müssen über die notwendigen Fähigkeiten und Kenntnisse verfügen. Gleichzeitig sollten auch die Nutzer im Facility Management oder anderen Anwendungen angemessen geschult werden, um eine effektive Nutzung des digitalen Bauwerkmodells zu gewährleisten.

Insgesamt ist die Pflege des digitalen Bauwerkmodells ein kontinuierlicher Prozess, der eine enge Zusammenarbeit und Koordination erfordert, um sicherzustellen, dass das Modell stets als genaue und zuverlässige Informationsquelle für verschiedene Phasen im Lebenszyklus des Bauwerks dienen kann .

Vorteile von BIM in der Planung

Vorteile in der Planung und Ausführung von BIM	Erläuterung
Konsistente 2D-Pläne	BIM ermöglicht die Ableitung konsistenter 2D-Pläne für Grundrisse und Schnitte.
Bauteilorientierte Modellierung	BIM-Entwurfswerkzeuge bieten einen Katalog mit bauspezifischen Bauteilen, was die Ableitung von Plänen erleichtert und normgerecht gestaltet.
Frühe Kollisionskontrolle	Durch die Integration von Kollisionskontrollen können Konflikte zwischen verschiedenen Gewerken frühzeitig erkannt und behoben werden.
Anwendung von Analyse- und Simulationswerkzeugen	Bauteilorientierte Modellierung erlaubt die unmittelbare Anwendung verschiedenster Analyse- und Simulationswerkzeuge, von Statik bis zu Wärmebedarfsberechnungen.
Zuverlässige Kostenschätzungen (5D BIM)	Das BIM-Modell ermöglicht eine äußerst präzise Mengenermittlung, was die Grundlage für zuverlässige Kostenschätzungen bildet.

Vorteile von BIM in der Ausführung

Vorteile bei Vorbereitung und Begleitung der Bauausführung mit BIM	Erläuterung
Erleichterte Angebotsabgabe	Die Bereitstellung eines digitalen Bauwerkmodells erleichtert Baufirmen die Aufwandsermittlung für Angebotsabgaben.
Koordinierung des Bauablaufs (4D BIM)	Durch 4D-BIM kann der Bauablauf mit geplanten Fertigstellungszeiträumen geprüft und koordiniert werden, um mögliche Konflikte frühzeitig zu erkennen.
Digitalisierte Abrechnung und Mängelmanagement	Die Abrechnung von Bauleistungen sowie das Mängelmanagement können anhand des BIM-Modells digitalisiert und effizient durchgeführt werden.