TGA BIM

TGA Ausgabe 04-2015
Building Information Modeling konkret

Fachplaner berichten aus ihrer BIM-Praxis


1 Große Planungsbüros mit großen Projekten können die gesamte BIM-Werkzeugpalette nutzen, wie Visualisierungen und Simulationen.

1  Große Planungsbüros mit großen Projekten können die gesamte BIM-Werkzeugpalette nutzen, wie Visualisierungen und Simulationen.

Über BIM wird häufig eher aus dem theoretischen Blickwinkel berichtet. Welche Erfahrungen haben Büros bisher gemacht, die BIM bereits praktisch einsetzen? Mit welchen Anfangsproblemen hatten sie zu kämpfen? Was sind die tatsächlichen Vorteile im Tagesgeschäft und wo „hakt“ es noch?

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In der Theorie hat die neue Arbeitsweise des Building Information Modeling nur Vorteile: eine höhere Termin- und Kostensicherheit, eine effizientere Zusammenarbeit aller Planungsbeteiligten, eine lebenszyklusorientierte Planung und nicht zuletzt mehr Planungs- Ausführungs- und Nutzungsqualität.

In der Praxis resultieren aus der neuen, integrierten Arbeitsmethode allerdings auch viele Fragen: Wie groß ist der Umstellungsaufwand, insbesondere für zweidimensional planende Ingenieurbüros? Wie hoch ist der Schulungs- und Investitionsaufwand für neue Softwarewerkzeuge? Lohnt sich dieser Aufwand auch für kleine und mittlere Büros mit den entsprechenden Projekten?

Die Antworten von vier Ingenieurbüros unterschiedlicher Größe und Ausrichtung auf diese und weitere Fragen machen deutlich, dass BIM noch ein Stück weit entfernt ist vom Idealbild und dass die Probleme, wie so häufig, im Detail stecken.

Building Information Modeling (BIM) fasziniert, verunsichert aber auch. Die neue Arbeitsweise stößt noch vielfach auf Zurückhaltung und Vorbehalte, zumal sie eine intensive Einstiegsphase, teilweise neue Planungswerkzeuge und eine engere Kooperation der Gewerke voraussetzt sowie organisatorische und rechtliche Fragen aufwirft (siehe auch: TGA-Fachplaner 08-2014: 3D oder 7D, Little oder Big, Closed oder Open?  Webcode  600067).

Große Planungsbüros mit großen Projekten können zwar die gesamte BIM-Werkzeugpalette nutzen: Visualisierungen und Animationen, um Bauherren und Investoren zu überzeugen, Kollisionskontrollen, um Bau- und Montageabläufe sicherer zu machen, Gebäudesimulationen für energetische, Finite-Elemente-Berechnungen für statische sowie CFD-Strömungssimulationen für lüftungstechnische Optimierungen oder für Brandschutznachweise (siehe auch: TGA-Fachplaner 2-2015: Potenzielle Gefahren im Vorfeld simulieren  Webcode  631638).

Kleine und mittlere Büros mit ein bis zehn Mitarbeitern, die etwa 95 % aller Planungsbüros ausmachen, sehen vor allem den Schulungs- und Investitionsbedarf sowie den deutlich höheren Eingabeaufwand. Wir haben Planungsbüros unterschiedlicher Größe gefragt, welche Erfahrungen sie mit der Einführung und dem Einsatz von BIM bisher gemacht haben.

ATP architekten ingenieure

Beim international tätigen Gesamtplaner ATP architekten ingenieure aus Innsbruck wird BIM konsequent für sämtliche Projekte eingesetzt. Das heißt, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt in der Vorplanung nach Leistungsphase 2 ein gemeinsames digitales BIM-Gebäudemodell für die Integrale Planung der Bereiche Architektur, Tragwerksplanung und Technische Gebäudeausrüstung verwendet wird. Ob es sich um einen Hotelkomplex, eine Fabrikanlage oder ein kleines Empfangsgebäude handelt, spielt dabei keine Rolle.

Grundsätzlich sieht der „BIM-Standard“ des Unternehmens die Verwendung eines spezifischen Programmpaketes vor. Es gibt jedoch auch industrielle Auftraggeber, die in Bezug auf die zu verwendende Software oder die Datenformate eigene Vorgaben machen, die dann entsprechend erfüllt werden.

Eine integrale Planung, wie ATP architekten ingenieure sie praktiziert, bewegt sich zwar innerhalb der Planungsbereiche des Unternehmens in einer einheitlichen Datenumgebung, in der simultan gearbeitet wird, ohne das Planstände ausgetauscht werden müssen. Dennoch wird das dabei generierte digitale Gebäudemodell in geeigneten Datenformaten bedarfsgerecht an externe Planungsbeteiligte oder den jeweiligen Auftraggeber übergeben und auch wieder in das bürointerne BIM-Modell zurückgespielt.

Künftig wird auch die Modellübergabe an die ausführenden Unternehmen und somit ein echtes „Big BIM“ ermöglicht. Qualitätsvorteile der neuen Arbeitsweise sieht das Unternehmen in der Kollisionskontrolle, die durch eine integrale und simultane Planung von Architektur, Tragwerk und Haustechnik ermöglicht wird. Zu den weiteren Vorteilen zählen Effizienzgewinne für die Planung, etwa durch das parametrische Planen und freie Schnittführungen sowie Massenermittlungen aus dem Gebäudemodell.

Auftraggeber schätzen die Möglichkeit der räumlichen Visualisierung. Bauablaufsimulationen und teilautomatisierte Ausschreibungserstellung werden zukünftig ebenfalls eine größere Rolle spielen. In der Regel werden die Fachplanungen der Technischen Gebäudeausrüstung und der Tragwerksplanung durch das Unternehmen selbst erbracht. In Einzelfällen wird jedoch auch ein Planstand als IFC-Datei ausgelesen und an externe Beteiligte übergeben beziehungsweise zurückgespielt.

Insbesondere die TGA- und Tragwerksplaner im Unternehmen schätzen die Möglich-keiten der gemeinsamen Bearbeitung eines zentralen 3D-Gebäudemodells. Hierzu zählt auch die schon weitgehend genutzte Integration des Gebäudemodells mit Berechnungen, beispielsweise zur Heiz- und Kühllastermittlung, für energetische Nachweise und für thermische Simulationen. Dies umfasst auch die Verwendung des BIM-Modells für die statische Berechnung.

Vermisst wird am BIM-orientierten Planungsprozess allenfalls die Möglichkeit der Abgabe eines BIM-Modells als „digitaler Bauantrag“. Damit wäre ein beträchtlicher Effizienzgewinn für sämtliche Beteiligten, für den Planer, die Genehmigungsbehörde und insbesondere auch für den Auftraggeber verbunden.

Mehr als Herausforderung, denn als Problem sieht das Unternehmen ein geregeltes „BIM-Management“ zur verantwortlichen Modellbearbeitung. Denn nur durch diese Instanz und die konsequente Anwendung einheitlicher BIM-Standards wird ein stets konsistentes Gebäudemodell gewährleistet, an dem durch alle Planungsbereiche hindurch „live“ gearbeitet werden kann.

Die digitalen Gebäudemodelle des Unternehmens werden dabei laufend auf geometrische Stimmigkeit überprüft, sowohl per manueller Plausibilisierung als auch durch eine teilautomatisierte Fehlerkennung, bevor in der darauf folgenden Phase darauf aufbauend weitergeplant wird. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor ist dem Unternehmen zufolge, die der BIM-Modellbearbeitung zugrunde liegende Methodik der Integralen Planung und die Bereitschaft der Projektbeteiligten zur Zusammenarbeit „auf Augenhöhe“.

Inti-Plan

Der Einstieg bei der Inti-Plan GmbH aus Freyung ging laut Geschäftsführer Alexander Binder relativ leicht vonstatten, da das Büro seit Gründung schon immer dreidimensional geplant hat. Die Umstellung und der Zeitaufwand für die Erstellung der 3D-Dateien war für die Mitarbeiter deshalb nicht hoch. Die BIM-fähige TGA-Planungssoftware DDS-CAD wurde quasi mit der Betriebsgründung angeschafft.

Derzeit werden alle Projekte nach dem BIM-Standard realisiert und abgewickelt, sodass DDS-CAD an allen Arbeitsplätzen installiert ist. Zusätzlich kommt die Lichtsimulations-Software Dialux zum Einsatz. Soweit möglich, werden auch die BIM-Dateien von HLSK-Planerkollegen für Kollisionsprüfung genutzt.

Binder zufolge ist der Einsatz der 3D-Planung sehr wichtig, da beispielsweise die Visualisierung des 3D-Objekts sofort an die Touch-Panels für die mobile Projektpräsentation übergeben werden kann. Außerdem werden die Massen der eingesetzten Artikel zum Teil automatisch an die Ausschreibungssoftware übergeben.

Auch die IFC Schnittstelle wird genutzt, wenn das entsprechende Datenformat von den Architekten bereitgestellt wird, was jedoch noch selten der Fall ist. Andernfalls werden die 3D-Bauwerksdaten selbst erstellt. Es ist Binder zufolge immer mühselig, bei Grundrissänderungen die Pläne, die selbst in die Höhe gezogen wurden, zu ändern. Aber diese im Büro in das Projekt investierte Zeit ist noch immer kostengünstiger, als daraus resultierende Probleme später im Rahmen der Bauleitung wieder bereinigen zu müssen.

Den wesentlichen Vorteil der neuen BIM-Arbeitsmethode sieht Binder in der Möglichkeit, mit allen Projektbeteiligten die Dateien in einem einheitlichen Standard austauschen zu können, beispielsweise für Kollisionsprüfungen. Das Hauptproblem von BIM ist laut Binder die mangelnde Akzeptanz bei allen Projektbeteiligten. Hier müssten beispielsweise Softwarehersteller aktiver werden und BIM den Anwendern schmackhafter machen. Dass Mitbewerber auf dem Planungssektor derzeit noch nicht mitziehen, sieht Binder andererseits als einen Vorteil für das eigene Büro.

nees Ingenieure

Die beratenden Ingenieure und Sachverständige für Brandschutzplanung, Tragwerksplanung und Bauphysik aus Münster setzen BIM vorwiegend für Industriebau-Projekte ein. Zunehmend werden aber auch im konventionellen Hochbau immer mehr Projekte realisiert, ganz aktuell beispielsweise der Neubau eines Autohauses und eines Krankenhauses.

Zum Einsatz kommt die BIM-fähige Konstruktionssoftware Tekla Structures – sowohl als Insellösung im Sinne des „Little BIM“ als auch in Kooperation mit Projektpartnern als ganzheitliches „Big BIM“. So wird beispielsweise am 3D-Gebäudemodell des Krankenhaus-Neubaus in enger Abstimmung mit den Fachingenieuren geplant. Allerdings setzt laut Nees die Konvertierung aus den IFC-Bauteilen in „echte“ modellorientierte Teile teilweise eine manuelle Nachbearbeitung voraus.

Vermisst wird auch ein übergreifender Material- und Profilkatalog. Hinzu kommt, dass kombinierte Bauteilaufbauten, beispielsweise ein aus mehreren Schichten bestehender Wandaufbau, im Austausch mit anderen Planern manchmal zu Problemen führen. Auch übergreifende Attribute, wie Positionsnummern oder Brandschutz-Anforderungen, sind in vielen Programmen nicht vorhanden oder im IFC-Datenmodell nicht enthalten. Im Abstimmungsverlauf – mit einem BIM-Modell als Grundlage – wird in frühen Leistungsphasen bereits eine fertige Genehmigungs- und Ausführungsplanung bei Bauherren suggeriert.

Insgesamt ist man bei Nees Ingenieure jedoch von der Sinnhaftigkeit und den Vorteilen der neuen Arbeitsweise überzeugt. Als besonders wichtigen Vorteil sieht Büroinhaber Volker Nees vor allem die gewerkübergreifende Kollisionskontrolle, den Datenaustausch mit Berechnungsprogrammen sowie die automatische Massenermittlung. Nees ist überzeugt, dass BIM-Kenntnisse und Erfahrungen für sein Büro ein Wettbewerbsvorteil sind.

Stiehm Ingenieurplanung

Im April 2013 hat sich das Ingenieurbüro für Technische Gebäudeausrüstung aus Berlin dazu entschlossen, die BIM-Software Revit MEP anzuschaffen. Den Anstoß dazu gab eine Kooperation mit einem Kunden, der das gleiche Produkt einsetzt. Da die Projektbearbeitung nach den Erfahrungen von Daniela Rieckemann, Leiterin der Konstruktion bei Stiehm Ingenieurplanung, vergleichsweise anspruchsvoll ist, wird Revit MEP in erster Linie für größere Neubauprojekte, wie Einkaufszentren, Bürogebäude oder Produktionshallen eingesetzt. Bei kleineren Projekten oder Altbausanierungen kommt weiterhin AutoCAD für die 2D-Planung zum Einsatz.

Mit dem IFC-Datenaustausch hat das Unternehmen bislang keine Erfahrungen – vor allem weil nach wie vor viele Büros nicht in 3D arbeiten. Als wichtigste BIM-Vorteile nennt Rieckemann die bessere Koordination der Gewerke und die frühzeitige Erkennbarkeit von Kollisionspunkten im 3D-Modell. Automatismen vereinfachen den Beschriftungsprozess und Bauteiländerungen, beispielsweise Rohrnennweiten, werden automatisch angepasst. Schnitte werden aus dem 3D-Modell automatisch abgeleitet, Fehlerquellen minimiert, Massen- und Mengenlisten automatisch erstellt. Die Berechnungssoftware wird bisher nur getrennt genutzt, geplant ist aber eine direkte Anbindung von CAD und Berechnung.

Als weitere BIM-Vorteile sieht Rieckemann die gemeinsame Bearbeitung mit anderen Fachplanern in einem 3D-Modell und die bessere Koordination von Architektur, Rohbau und Haustechnik. Eine Herausforderung war rückblickend der Schulungsaufwand sowie die Erstellung bürointerner BIM-Vorlagen und Standards. Da die mitgelieferte Bauteildatenbank vergleichsweise klein ist und viele Hersteller noch keine 3D-Bauteilfamilien zur Verfügung stellen, wurden fehlende Bauteile selbst erstellt. Auch im Hinblick auf eine DIN-gerechte TGA-Symboldarstellung, die Strangschema-Erstellung oder den Bauteillisten-Export sind das Engagement und die Kreativität der BIM-begeisterten Mitarbeiter gefragt.

Die 3D-Planung ist prinzipiell zeitaufwendiger. Dies wird unter anderem durch eine automatische Mengenermittlung ausgeglichen, sofern die Planung weit genug vorangeschritten ist. Da in vielen Architekturbüros noch 2D-CAD verbreitet ist, muss man sich häufig ein provisorisches 3D-Modell selbst erstellen, was aber durch die Möglichkeit der dreidimensionalen TGA-Bauteileingabe auf Grundlage zweidimensionaler Grundrisse und Schnitte etwas vereinfacht wird. Rieckemann zieht eine positive Zwischenbilanz: BIM verbessert nicht nur die Planungsqualität, BIM motiviert auch und macht Spaß, weil man Teil einer aktuellen, innovativen Entwicklung ist, die irgendwann hierzulande, so wie in anderen Ländern auch, zum Standard wird.

Fazit: BIM setzt Engagement voraus

Zweifellos hat BIM Vorteile, die eine konventionelle 2D- oder 3D-CAD-Planung nicht bieten kann. In vielen Ländern wird BIM bereits praktiziert oder befindet sich in der Einführungsphase. Das ist angesichts aktueller Entwicklungen (Empfehlungen durch Behörden, Referenzprojekte des Bundes, Regelwerk-Entwicklungen etc.) auch hierzulande zu erwarten. Wer nicht mitzieht oder zumindest sein BIM-Wissen auf dem Laufenden hält, gerät in Gefahr, ab-gehängt zu werden – erst recht dann, wenn BIM zum Standard wird, weil es Bauherren und Investoren einfordern.

Gleichwohl ist BIM nicht die Lösung aller Probleme am Bau. Weder Stress, mangelndes Nachdenken, eine fehlende Detailplanung und erst recht nicht das ständige Ändern von Plänen kann die BIM-Methode auffangen [1]. In der Praxis ist BIM weltweit bisher bei keinem einzigen Vorhaben durchgängig mit allen am Bau Beteiligten eingesetzt worden [2]. Auch im Detail knirscht es noch – etwa bei der Anbindung von Berechnungsprogrammen oder der IFC-Datenübergabe.

Aber auch Fragen wie die Honorierung des Mehraufwands bedürfen noch einer grundsätzlichen Klärung. Jenseits des Idealbilds sollte man deshalb auch die praktischen Herausforderungen des BIM-Planeralltags kennen und möglichst Planer mit BIM-Erfahrung befragen, bevor man sich entscheidet, Zeit und Geld in Schulungen und möglicherweise neue Werkzeuge zu investieren. Marian Behaneck

Literatur

[1] Scherzer, R.: Welches BIM brauchen wir? Düsseldorf: Corps, Deutsches Architektenblatt 11-2014, www.dabonline.de

[2] Wernik, S./May, I., buildingSmart e.V.: Building Information Modeling: Das steckt hinter BIM und darum sollten Sie sich damit befassen. Würzburg: IWW, Planungsbüro professionell 10-2014, www.iww.de

[3] Egger, M., Hausknecht, K., Liebich, T./ Przybylo, J. BIM-Leitfaden für Deutschland. Berlin: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR, Hrsg.), Eigenverlag, 2014, www.bbsr.bund.de

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Fachplaner berichten aus ihrer BIM-Praxis
  2. Teil: Wichtig für TGA-Planer, Anlagenbauer und Bauherren
  3. Teil: BIM-Glossar
  • 2  Kollisions-kontrollen gehören zu den am häufigsten genannten Vorteilen des BIM-Gebäudemodells.

  • 3  Am BIM-Modell können Details konstruktiv, statisch und energetisch optimiert werden: Eckdetail einer Hochhaus-Doppelfassade.

  • 4  Anhand von Visualisierungen und Lichtsimulationen lassen sich Raum- und Lichtkonzepte optimieren.

  • 6  Die automatische Plangenerierung rationalisiert Arbeitsabläufe und reduziert bei Änderungen die Fehlerquote.

  • 7  Dreidimensionale Darstellungen der Kanalführung unterstützen auch die Fertigung und Montage.

  • 8  Werden alle TGA-Gewerke in einem Modell zusammengeführt, lassen sich mögliche Problemzonen im Vorfeld aufdecken.

Bild: Stiehm Ingenieurplanung

Bild: Nees Ingenieure

Bild: Inti Plan

Bild: Stiehm Ingenieurplanung

Bild: Stiehm Ingenieurplanung

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