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Über dieses Buch

Building Information Modeling (BIM) ist eine innovative Technologie, die auf der durchgängigen Verwendung digitaler Bauwerksmodelle für alle Planungs-, Ausführungs- und Betriebsprozesse beruht. Das Buch erläutert ausführlich die informationstechnischen Grundlagen der BIM-Methode und vermittelt dem Leser fundiertes Wissen zu allen wesentlichen Aspekten. Die stark überarbeitete zweite Auflage geht ausführlich auf neuste Entwicklungen, u. a. im Bereich der Ausarbeitungsgrade, der BIM-Rollen und der Standardisierung ein und gibt einen vertieften Einblick in die erfolgreiche Einführung von BIM bei namhaften Auftraggebern, Planungsbüros und Bauunternehmen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Die BIM-Methode im Überblick

Building Information Modeling (BIM) basiert auf der durchgängigen Nutzung eines digitalen Bauwerksmodells über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks – vom Entwurf, über die Planung und Ausführung bis zum Betrieb. Das Verfahren geht einher mit dem Ziel eines deutlich verbesserten Datenaustauschs und der dadurch erzielbaren Steigerung der Planungseffizienz durch Wegfall der aufwändigen und fehleranfälligen Wiedereingabe von Informationen, welche die konventionellen Arbeitsabläufe dominieren. Das Kapitel beschreibt die zugrunde liegende Motivation zur Nutzung von BIM, stellt Definitionen der grundlegenden Begrifflichkeiten vor und gibt einen Einblick in die wesentlichen Aspekte der BIM-Methodik. Zudem gibt es einen Überblick über den Stand der Einführung der BIM-Methodik weltweit und in Deutschland.

André Borrmann, Markus König, Christian Koch, Jakob Beetz

Technologische Grundlagen

Frontmatter

2. Grundlagen der geometrischen Modellierung

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für Building Information Modeling ist die Arbeit mit dreidimensionaler Geometrie. Dieses Kapitel geht daher auf die Grundlagen zur Beschreibung von Geometrie im Computer ein. Dabei werden explizite und implizite Verfahren zur Repräsentation von Volumenmodellen ebenso behandelt wie die Grundlagen der parametrischen Modellierung zur Schaffung flexibler, leicht anpassbarer Modelle. Ein weiterer Schwerpunkt des Kapitels liegt auf Freiformkurven und -flächen und der ihnen zugrundeliegenden mathematischen Beschreibung.

André Borrmann, Volker Berkhahn

3. Datenmodellierung

Zur umfassenden digitalen Modellierung eines Bauwerks sind neben geometrischen Eigenschaften auch semantische Informationen erforderlich. Hierzu zählen beispielsweise Angaben zum Herstellungsverfahren, zu Baustoffen und Materialen, sowie zu Nutzungseigenschaften von Räumen. Zur Beschreibung und Strukturierung dieser Informationen werden verschiedene Methoden verwendet. Dieses Kapitel erläutert in Vorbereitung auf nachfolgende Kapitel Konzepte und Notationen zur DatenmodellierungDatenmodellierung, wie zum Beispiel Entitäten und Objekte, Entitätstypen und Klassen, Attribute, Beziehungen und Assoziationen, Aggregation und Komposition, sowie Vererbung. Abschließend werden aktuelle und künftige Herausforderungen bei der Modellierung von Bauwerksinformationen zusammengefasst.

Mathias Artus, Christian Koch, Markus König

4. Prozessmodellierung

Ein wichtiger Bestandteil der BIM-Methodik ist die Betrachtung der Prozesse, bei denen digitale Bauwerksinformationen erstellt, verändert, verwendet und weitergeben werden. Die Planung und Koordination dieser BIM-Prozesse ist unter anderem eine Aufgabe des GesamtkoordinatorsGesamtkoordinators. Es muss festgelegt werden, welche Aufgaben von welchen Personen in welcher Reihenfolge bearbeitet werden sollen. Hierbei sind auch die einzelnen Schnittstellen zu spezifizieren. Eine schlanke und transparente Prozessdefinition kann die Einführung der BIM-Methodik unterstützen. Im Rahmen dieses Kapitels wird eine Einführung in die formale Prozessmodellierung gegeben. Hierbei wird insbesondere auf die Modellierungssprachen Integration Definition for Function ModelingIntegration Definition for Function Modeling (IDEFIDEFIntegration Definition for Function Modeling) und Business Process Model and Notation (BPMN) eingegangen, die heutzutage im Bereich der BIM-Prozessmodellierung am häufigsten angewendet werden.

Markus König

5. Software-Interoperabilität im Bauwesen – Hintergrund und Motivation

Im Rahmen von Planung, Errichtung und Betrieb eines Bauwerks kommt eine Vielzahl von unterschiedlichen Softwarelösungen zum Einsatz. Um einen möglichst verlustfreien digitalen Datenfluss auf hohem inhaltlichem Niveau im Sinne des BIG-BIM-Ansatzes zu realisieren, ist es notwendig, Interoperabilität zwischen diesen Softwareprodukten herzustellen. Das Kapitel geht auf die spezifischen Randbedingungen ein, die die Bauindustrie von anderen Wirtschaftszweigen unterscheidet. Eine der wichtigsten Konsequenzen hieraus ist, dass nur herstellerneutrale, offene Datenformate die Realisierung von weitreichender und nachhaltiger Interoperabilität gewährleisten können. Das Kapitel gibt einen Überblick über die gebräuchlichsten offenen Formate im breiten Kontext der BIM-Methode.

André Borrmann, Christian Koch

6. Industry Foundation Classes – Ein herstellerunabhängiges Datenmodell für den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks

Mit den Industry Foundation Classes (IFC) steht ein umfassendes und standardisiertes Datenformat für den herstellerneutralen Austausch von digitalen Bauwerksmodellen zur Verfügung. Es bildet damit eine wesentliche Grundlage für die Umsetzung von Big Open BIM. Das Kapitel beschreibt ausführlich den Aufbau des IFC-Datenmodells und geht im Detail auf die darin umgesetzten Ansätze zur semantischen und geometrischen Beschreibung eines Bauwerks und seiner Bauteile ein. Zudem werden die gebräuchlichsten Encodings für IFC-Instanzdaten STEP Part 21, ifcXML, RDF und IFC-JSON vorgestellt und die Möglichkeiten und Einschränkungen des IFC-Datenmodells in seiner aktuellen Form diskutiert.

André Borrmann, Jakob Beetz, Christian Koch, Thomas Liebich, Sergej Muhič

7. Prozessbasierte Definition von Modellinhalten

Über den gesamten Lebenszyklus von Bauwerken hinweg sind multi-disziplinäre Gruppen von Experten in Prozessen eingebunden, die eines ständigen Austausches von Informationen bedürfen. Hierfür müssen verlässliche, gut strukturierte und maschinenlesbare Prozesse und Anforderungen an den Informationsaustausch spezifiziert und formalisiert werden.. Für eine sinnvolle Nutzung im Rahmen von Planungsprozesses ist jedoch darüber hinaus festzulegen, welche Informationen von wem wann welchem Projektbeteiligten wie zur Verfügung gestellt werden sollen. Hierzu wurde von buildingSMART die Methode Information Delivery Manual (IDM) entwickelt, die vorsieht, die Datenaustauschprozesse mithilfe einer grafischen Notation zu beschreiben, um daraus Anforderungen hinsichtlich der auszutauschenden Modellinhalte (Exchange Requirements) abzuleiten. Das Datenmodell Industry Foundation Classes (IFC) stellt einen umfassenden herstellerneutralen Standard zur Beschreibung von digitalen Bauwerksmodellen zur Verfügung. Dabei handelt es sich jedoch zunächst nur um eine Datenstruktur, die je nach Anforderung mit unterschiedlichen Daten gefüllt werden muss. Die technische Umsetzung dieser Anforderungen wird mit einer Model View Definition (MVD) realisiert, die genau festlegt, welche Entitäten und Attribute des IFC-Modell verwendet werden dürfen bzw. müssen. Das Kapitel beschreibt im Detail die Herangehensweise der IDM und die Funktionsweise von MVD.

Jakob Beetz, André Borrmann, Matthias Weise

8. Ausarbeitungsgrade von BIM-Modellen

Der Entwurf und die Planung von Bauwerken ist ein fortschreitender Prozess, bei dem zunächst vage und grobe Informationen sukzessive weiter ausgearbeitet werden und an Bestimmtheit, Genauigkeit, Detailliertheit und Zuverlässigkeit gewinnen. In der konventionellen Planung, bei der technische Zeichnungen das wesentliche Mittel der Informationsweitergabe bilden, wird der Ausarbeitungsgrad im Wesentlichen über den Planmaßstab festgelegt. Da digitale Bauwerksmodelle keine Maßstäbe kennen, müssen Detaillierungs- und Ausarbeitungsgrade in BIM-Projekten auf andere Weise spezifiziert werden. Hierzu hat sich international das Konzept des Level of Development (LOD) etabliert, das Vorgaben für die geometrische Detaillierung (Level of Geometry) und die alphanumerische Attributierung (Level of Information) von Modellen umfasst. Neben den LOD-Konzepten verschiedener Organisationen und Auftraggeber in Deutschland wird in diesem Kapitel der europäische Standard Level of Information Needs (LOIN) vorgestellt, der ein einheitliches Rahmenwerk für die Spezifikation von LODs vorgibt. Schließlich werden verschiedene technologische Lösungen für das zentrale Management von Objekttypen und Merkmalen diskutiert.

Jimmy Abualdenien, André Borrmann, Markus König

9. Zertifizierung von BIM-Software

Ein wichtiger Datenstandard zum Austausch von Daten zwischen BIM-Software ist IFC – Industry Foundation Classes, der von buildingSMART entwickelt wird. Die IFC-Schnittstellen von BIM-Software sollte zur Sicherstellung eines möglichst hohen Qualitätsniveaus von unabhängiger Seite überprüft und zertifiziert werden. building SMART hat ein entsprechendes Verfahren entwickelt und implementiert. In diesem Kapitel werden die Ziele dieser Zertifizierung, unterschiedliche Erwartungshaltungen daran, das Verfahren sowie die Bedeutung im Gesamtprozess BIM beschrieben. In einem Ausblick werden mögliche künftige weiterführende BIM-Zertifikate (Modellierungsqualität von BIM-Daten, BIM-Kenntnisse, BIM-Prozesse) vorgestellt, die über die Überprüfung der Datenschnittstellen von BIM-Software hinausgehen.

Rasso Steinmann

10. Ordnungssysteme im Bauwesen: Terminologien, Klassifikationen, Taxonomien und Ontologien

Ordnungssysteme sind im Bauwesen ein wichtiges Mittel, um Bedeutungen von Begriffen eindeutig festzulegen und zu strukturieren, damit sie von allen Beteiligten konsistent verwendet werden. In ihrer bewährten Form als Texte und Tabellen sind sie für den Gebrauch von Experten bestimmt, um eindeutige und verbindliche Spezifikationen, Anforderungen und Absprachen über Bauwerke, ihre Bauteile sowie deren Eigenschaften zu erstellen. Für den Einsatz im Kontext von Building Information Modeling können sie in maschinenlesbarer Form zu semantischen Auszeichnung von Modellobjekten verwendet werden und so den Informations- und Datenaustausch weiter harmonisieren. In diesem Kapitel werden die Grundlagen, Anwendungen und technischen Umsetzungen verschiedener Ordnungssysteme vorgestellt und erläutert.

Jakob Beetz

11. Linked Data im Bauwesen

In diesem Kapitel wird ein Überblick über den aktuellen Stand der Technik, zukünftige Trends und konzeptionelle Grundlagen von Linked Data im Bereich Architektur und Bauwesen gegeben. Nach einer kurzen Einführung in die grundlegenden Konzepte von Linked Data und dem Semantic Web folgen praktische Anwendungen im Bausektor, die die Verwendung von OpenBIM-Standards für den Informationsaustausch und die Erstellung dynamischer Modellerweiterungen mit externen Vokabularen und Datensätzen umfassen. Es wird eine Einführung in die Nutzung der Linked-Data-Standards für domänenspezifische, föderierte Multi-Modelle und die Verwendung etablierter Abfrage- und Schlussfolgerungsmechanismen zur Bewältigung der Herausforderungen der Branche gegeben. Das Kapitel wird mit einer Erörterung der aktuellen Entwicklungen und zukünftigen Trends abgeschlossen.

Jakob Beetz, Pieter Pauwels, Kris McGlinn, Seppo Tormä

12. 3D-Stadtmodellierung: CityGML

Virtuelle 3D-Stadtmodelle gewinnen kontinuierlich an Bedeutung und werden bereits heute für vielfältige Anwendungszwecke eingesetzt. Ihr Einsatzspektrum reicht dabei von der einfachen grafischen Visualisierung stadträumlicher Strukturen, über Telematik- und Navigationssysteme, bis hin zu Augmented-Reality-Applikationen sowie komplexen Simulationen im urbanen Kontext. Als offenes und herstellerneutrales Format für die Datenhaltung und den fachübergreifenden Austausch konnte sich der internationale OpenGIS® Datenstandard CityGML etablieren. CityGML erlaubt eine vereinheitlichte Abbildung urbaner Strukturen mittels thematisch klassifizierter Stadtobjekte und beschreibt neben Geometrie, Lage und Aussehen auch dedizierte semantische Eigenschaften sowie topologische Beziehungen. Ferner ermöglicht der Standard die simultane Repräsentation des Abbildungsgegenstands in mehreren logisch aufeinander aufbauenden Detaillierungsgraden. Durch eine konvergente Deklination der stadträumlichen Strukturen vom 2-dimensionalen regionalen Maßstab bis hin zu differenzierten architektonischen 3D-Gebäudemodellen realisiert CityGML zudem auch eine integrative Funktion und verbessert die Interoperabilität zwischen GIS-Applikationen und BIM im Kontext domänenübergreifender Kollaborationen.

Sebastian Ebertshäuser, Thilo Brüggemann, Petra von Both

13. BIM-Programmierschnittstellen

In diesem Kapitel wird auf die verschiedenen Möglichkeiten zur Programmierung von BIM-Applikationen eingegangen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Verarbeitung von Daten im herstellerneutralen Austauschformat Industry Foundation Classes (IFC). In diesem Zusammenhang werden der Zugriff auf Daten im Format STEP Clear Text Encoding erläutert und dabei die Unterschiede zwischen dem Early-Binding- und dem Late-Binding-Ansatz diskutiert. Da für den Austausch von IFC-Daten das Format ifcXML eine zunehmend wichtigere Rolle einnimmt, wird auch auf den Einsatz der entsprechenden Zugriffsvarianten SAX (Simple API for XML) und DOM (Document Object Model) eingegangen. Im Anschluss wird auf verschiedene Geometrierepräsentationen der IFC und deren Interpretation Bezug genommen. Darauffolgend wird die Add-In-Entwicklung behandelt, die es erlaubt, existierende Softwareprodukte an eigene nutzungsspezifische Anforderungen anzupassen. Auch das Thema webbasierte Programmierschnittstellen (REST API) findet in diesem Kapitel Beachtung und es werden neben dem programmiertechnischen Umgang mit IFC-Daten weitere Aspekte des Datenaustauschs in Bauprojekten beleuchtet. In den letzten Abschnitten des Kapitels werden die visuelle Programmierung und die Abbildung der Industry Foundation Classes auf Semantic-Web-Technologien (RDF, SPARQL) betrachtet.

Julian Amann, Sebastian Esser, Thomas Krijnen, Jimmy Abualdenien, Cornelius Preidel, André Borrmann

BIM-gestützte Zusammenarbeit

Frontmatter

14. BIM-Projektmanagement

Anhand der international gültigen Normenreihe DIN EN ISO 19650 sowie der VDI-Richtlinienreihe 2552 werden Konzepte zur Organisation des Informationsmanagements mit BIM im Bauwesen beschrieben. Ein besonderer Fokus wird dabei auf die Auftraggeber-InformationsanforderungenAuftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) sowie den BIM-AbwicklungsplanBIM-Abwicklungsplan (BAP) gelegt. Die in den AIA seitens der auftraggebenden Seite beschriebenen Anforderungen werden durch den projektspezifischen BAP, erstellt durch die auftragnehmende Seite, fortlaufend adressiert. Auf Grundlage dieser Dokumente werden die Informationsprozesse in einem BIM-Projekt abgewickelt sowie die modellbasierte Zusammenarbeit organisiert.

Judith Krischler, Markus König, Markus Scheffer, Hannah Exner

15. Prinzipien und Techniken der modellgestützten Zusammenarbeit

Die Planung, Erstellung und auch der Betrieb von Bauwerken erfordern die Zusammenarbeit einer Vielzahl von Beteiligten, die untereinander im ständigen Informationsaustausch stehen. Viele ihrer Arbeits- und Kommunikationsprozesse können durch die einheitlich strukturierten Bauwerksmodelle unmittelbar verbessert werden. Zur Unterstützung der Zusammenarbeit gilt es, einen gemeinsamen Datenraum zu etablieren, in dem die Informationen aller Projektbeteiligten zusammengeführt werden. Die zentrale Verwaltung der Modellinformationen bietet weitere Möglichkeiten, die Kommunikation und Koordination zu vereinfachen, die Integrität der Informationen zu prüfen und einen Überblick über den aktuellen Projektstand zu erhalten. Je nachdem, welche Modell- und Dokumentinformationen aus welchen Projektphasen und -bereichen von welchen Projektbeteiligten bearbeitet werden sollen, können unterschiedliche Kooperationsformen und -techniken eingesetzt werden. Das vorliegende Kapitel stellt deshalb verschiedene methodische Ansätze und praktische Verfahren für die kooperative Datenverwaltung vor. Als Diskussionsgrundlage werden die unterschiedlichen Informationsressourcen und möglichen Kooperationsformen der modellbasierten Zusammenarbeit beschrieben. Aus technischer Sicht werden insbesondere die Methoden der Nebenläufigkeitskontrolle und Versionierung sowie der Rechte- und Freigabeverwaltung erläutert. Anschließend wird mit dem Building Collaboration Format (BCF) ein Verfahren für die leichtgewichtige Kommunikation von Prüf- und Änderungsanforderungen vorgestellt. Das Kapitel schließt mit einem kurzen Ausblick auf zukünftige Herausforderungen und Entwicklungen.

Sven-Eric Schapke, Jakob Beetz, Markus König, Christian Koch, André Borrmann

16. Common Data Environment

Building Information Modeling ist inhärent verknüpft mit grundlegenden Fragen des Informations- und Datenmanagements in Bauprojekten. Insbesondere die modellgestützte Kollaboration bei der Planung und Ausführung von BIM-basierten Projekten stellt hohe Anforderungen an das Datenmanagement, da die beteiligten Akteure entsprechend ihrer individuellen Anforderungen verschiedene Arten von Informationen in unterschiedlichen Detaillierungs- bzw. Ausarbeitungsgraden austauschen, und das häufig in einem engen zeitlichen Rhythmus. Um dem gerecht zu werden, müssen Verfahren zur Strukturierung, Zusammenführung, Verteilung, Verwaltung und Archivierung digitaler Informationen im Rahmen eines ganzheitlichen modellbasierten Projektmanagements aufgebaut und technisch umgesetzt werden. Für die Umsetzung von BIM-basierten Projekten und den damit verbundenen kollaborativen Prozessen sind digitale Kollaborationsplattformen sehr gut geeignet. Die ISO 19650-1 (ISO 2018) beschreibt mit dem Begriff Common Data Environment (CDE) grundlegende Anforderungen an solche Datenplattformen. Eine CDE ist als ein gemeinsamer digitaler Projektraum definiert, der unterschiedliche Zugriffsbereiche für die verschiedenen Projektbeteiligten bietet, kombiniert mit klaren Statusdefinitionen und Statusübergängen, die Freigabe- und Genehmigungsprozesse beinhalten können. Dieses Kapitel stellt die grundlegenden Prinzipien einer CDE vor und führt in ausgewählte praktische Aspekte ein.

Cornelius Preidel, André Borrmann, Hannah Exner, Markus König

17. BIM-Rollen

Die Umstellung auf modellbasierte Arbeitsweisen im Bauwesen bringt neue Herausforderungen für die personelle Aufstellung in Unternehmen und Projekten mit sich. Neue Projektrollen mit neuen Tätigkeitsfeldern müssen in bestehende Strukturen integriert werden und bereits vorhandenes Personal ein verändertes Aufgabenspektrum übernehmen. Dieses Kapitel stellt die neuen Rollen und deren Aufgaben vor sowie Qualifikationshintergründe und notwendige Kompetenzen, um die entsprechenden Rollen mit passendem Personal auszufüllen, bzw. dieses entsprechend weiterzubilden. Die erläuterten Rollen sind mittlerweile auch in der VDI-Richtlinie, 2552 Blatt 7 „Building Information Modeling – Prozesse“ verankert und spiegeln die aktuelle Projektpraxis in BIM-Projekten wider.

Judith Krischler, Christian Koch

18. Auswirkungen auf das Bauvertragsrecht

Der Einsatz von BIM-Planungstechnologien wirft eine Vielzahl von rechtlichen Fragestellungen auf. Im Kern ist es Aufgabe des Bauvertragsrechts, die bei dem Einsatz dieser Planungsmethodik erforderlichen Prozesse und die Rechte und Pflichten der Vertragsparteien zu regeln. Die Autoren behandeln in diesem Kapitel nach einer einleitendenden Stellungnahme zu im internationalen Kontext diskutierten, neuen Vertragsstrukturen die typischen Dokumente zur Regelung der BIM-Leistungserbringung, namentlich die Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA), den BIM-Abwicklungsplan (BAP) und die Besonderen Vertragsbedingungen BIM (BIM-BVB). Sodann widmen sich die Autoren den Themen Rechte an Daten, Haftung, BIM-Management und Vergütung. Herausgestellt werden die nach Ansicht der Autoren bei der Vertragsgestaltung maßgeblich zu berücksichtigenden Interessenlagen. Dabei werden auch die Lösungsansätze international gebräuchlicher Vertragsmuster (AIA, ConsensusDocs, nec3) vorgestellt und miteinander verglichen. Die Autoren kommen zu dem Ergebnis, dass BIM weder ein neues Paradigma der Vertragstypen, noch ein neues Haftungsregime erfordert. Einzelheiten zum BIM-Einsatz können in BIM-spezifischen Vertragsanlagen, die zur Anlage sämtlicher Einzelverträge gemacht werden, geregelt werden. Auch das HOAI-Preisrecht – wenn es denn als Honorarbemessungsgrundlage explizit vereinbart wurde – steht hierbei einer aufwandsangemessenen Vergütung der durch die BIM-Prozesse entstehenden Mehr- oder Minderaufwendungen nicht entgegen.

Robert Elixmann, Klaus Eschenbruch

Teil III

Frontmatter

19. BIM im architektonischen Entwurf

Die Digitalisierung schreitet in allen Lebensbereichen unaufhaltsam voran. Auch die Bau- und Immobilienbranche bleibt davon nicht unberührt und erfährt seit einigen Jahren einen tiefgreifenden Wandel durch die Einführung von digitalen Prozessen in Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken aller Art. Wie zu allen Zeiten aber, in denen sich die Grundlagen unseres Handelns ändern, so birgt auch dieser Paradigmenwechsel Chancen und Risiken, die es sorgsam abzuwägen gilt. Da es aber zukünftig sicherlich nicht weniger Digitalisierung geben wird, sollte vor allem auf die Chancen dieses Wandels geachtet und erkannt werden, wo die Digitalisierung den Architektinnen und Architekten Vorteile bringt und wo sich dadurch auch neue Geschäftsfelder eröffnen lassen. Wird sich dadurch auch das Architekturbüro selbst verändern? Wie wird künftig im Architekturbüro gearbeitet werden, wie wird man arbeiten wollen? Studien sagen markante Veränderungen der Berufe durch die Digitalisierung voraus (Frey und Osborne 2013), die auch die Architekturbüros und die dortigen Tätigkeiten betreffen werden (Jamison 2011).

Daniel Mondino

20. BIM zur Unterstützung der ingenieurtechnischen Planung

Ein wesentlicher Beitrag von Building Information Modeling zur Umsetzung der ingenieurtechnischen Planung ist die anschauliche, digitale und interaktive Visualisierung des geplanten Bauwerks in 3D samt der direkt damit verknüpften Objekt-Informationen für die Erstellung und den Betrieb. Hierdurch werden ein vertieftes Verständnis des Bauprojektes sowie die Grundlage für eine verbesserte Koordination zwischen den beteiligten Fachplanern und Bauausführenden geschaffen und damit die Arbeitsvorbereitung optimiert. Aufbauend auf dem entstehenden Datenmodell und den damit verbundenen Visualisierungsmöglichkeiten haben sich darüber hinaus mit der Koordination der Fachgewerke, der 4D-Bauablaufanimation und der teilweise automatischen Modellanalyse drei Konzepte für die Unterstützung und Fehlerkontrolle der Planung herausgebildet, die gegenüber der herkömmlichen Planungsmethodik eine zusätzliche Automatisierung und Detailkoordination ermöglichen. In diesem Kapitel werden Möglichkeiten, Nutzen und erforderliche Rahmenbedingungen dieser drei Konzepte auf Basis von Praxiserfahrung mit marktüblicher Software im Detail beleuchtet.

Jan Tulke, René Schumann

21. BIM in der Tragwerksplanung

Dieses Kapitel adressiert die Nutzung von BIM im Rahmen der Tragwerksplanung. Dabei wird auf die Anforderungen an die Modellinhalte und den Ausarbeitungsgrad eingegangen und in detaillierter Weise der BIM-Workflow in der Tragwerksplanung durchgesprochen. Besondere Aufmerksamkeit wird typischen Fallstricken bei der modellgestützten Arbeitsweise gewidmet. Das Kapitel schließt mit Hinweisen zur Einführung von BIM in einem Ingenieurbüro der Tragwerksplanung.

Michael Eisfeld

22. BIM für die Energiebedarfsermittlung und Gebäudesimulation

In diesem Kapitel wird BIM in den Kontext der Energiebedarfsermittlung und der Gebäudesimulation gesetzt. Es werden zunächst die verschiedenen Methoden der Energiebedarfsermittlung und TGA-Fachplanung vorgestellt und Bezug auf die entsprechenden normativen Vorschriften und Berechnungsgrundlagen genommen. Es werden Datenaustauschformate vorgestellt, die zum Austausch und zur Modellierung von energierelevanten Gebäude- und Anlagendaten zur Verfügung stehen, wobei auch auf notwendige Anforderungen und Definitionen aus Sicht der Geometrie, Zonierung und Semantik eingegangen wird. Das Kapitel diskutiert kurz den Stand der softwareseitigen Unterstützung hinsichtlich ingenieurtechnischer Berechnung und Dimensionierung. Weiterhin wird die für den BIM-Einsatz in der Energiebedarfsermittlung und Simulation notwendige Prozesskette vorgestellt und kurz auf entsprechende Model-View-Definitionen der Industry Foundation Classes eingegangen. Ein Ausblick auf laufende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten rundet das Kapitel ab.

Christoph van Treeck, Eric Fichter, Sebastian Weck-Ponten, Jaroslaw Siwiecki, Amin Nouri

23. Prüfung der Einhaltung von Normen und Richtlinien mittels BIM

Normen und Richtlinien dienen im Bauwesen der Vereinheitlichung von Anforderungen und sichern auf diese Weise Technikstandards, um so beispielsweise die Statik, Betriebssicherheit, Materialqualität und nicht zuletzt die Sicherheit des Nutzers zu garantieren. Bislang handelt es sich bei der Prüfung einer Bauplanung hinsichtlich ihrer Konformität mit den Richtlinien zumeist um einen manuellen, häufig wiederkehrenden Kontrollprozess in der Planungsphase eines Bauwerks, welcher sich durch hohe Fehleranfälligkeit, Arbeitsaufwand und Kosten auszeichnet. Mit der Einführung und Entwicklung neuer digitaler Methoden wie insbesondere dem Building Information Modeling (BIM) sowie einheitlicher Datenstandards für digitale Gebäudemodelle stehen Technologien zur Verfügung, die für eine Optimierung der Konformitätsprüfung genutzt werden können. In einem BIM-basierten Projekt entsteht im Laufe der Planungsphase ein digitales Abbild des Bauwerks, welches den Projektbeteiligten über den gesamten Lebenszyklus der baulichen Anlage hinweg alle relevanten Informationen zur Verfügung stellt. Diese gebündelten Informationen können genutzt werden, um (teil-)automatisiert zu prüfen, ob die Planung den jeweiligen regulatorischen Anforderungen, welche sich aus den geltenden Normen und Richtlinien ergeben, entspricht. Das sogenannte Automated Code Compliance CheckingCode Compliance Checking (ACCC) verspricht nicht nur eine bessere Planungsqualität durch eine größere Übereinstimmung mit geltenden Bauvorschriften, sondern insbesondere auch eine signifikante Reduzierung des Aufwands.

Cornelius Preidel, André Borrmann, Jakob Beetz

24. BIM für die Mengenermittlung

Mengen spielen bei der Planung und Ausführung eines Bauprojekts eine zentrale Rolle und müssen effizient, sicher und nachvollziehbar berechnet sowie ausgewertet werden können. Die Mengenermittlungen werden in der Regel in verschiedenen Phasen des Projekts und zu unterschiedlichen Zwecken durchgeführt. Der konventionelle Ansatz zur Durchführung einer MengenermittlungMengenermittlung stellt einen zeitaufwändigen und fehleranfälligen Prozess dar. Relevante Bauwerksinformationen müssen aus Zeichnungen und unstrukturierten Dokumenten extrahiert werden, die möglicherweise veraltet oder inkonsistent sind. Dieses Kapitel beschreibt die Anforderungen zur Unterstützung einer BIM-basierten Mengenermittlung. Die Definition einer klaren Projektstruktur sowie die Etablierung eines transparenten Informationsmanagements ist dabei wesentlich. Zur Organisation der Informationen wird die Anwendung eines projektspezifischen Projektstrukturplans vorgeschlagen. Die Bauwerksmodelle sollten sich strukturell und inhaltlich am ProjektstrukturplanProjektstrukturplan ausrichten. Des Weiteren müssen bestimmte geometrische und alphanumerische Informationen enthalten sein. Basierend auf diesen Voraussetzungen wird ein Workflow für eine automatisierte Generierung von Mengen vorgestellt.

Markus König, Jochen Hanff, Hannah Exner, Markus Scheffer

25. Bauwerksvermessung und BIM

Die BauwerksvermessungBauwerksvermessung ist ein wesentlicher Bestandteil der Grundlagenermittlung für die Planung, der Bauausführung, der Dokumentation des Bestands sowie der Erfassung von (geometrischen) Veränderungen der Bauwerksstruktur im Betrieb. Die Einführung der Methode BIM verändert die Anforderungen an die Bauvermessung. Waren die Ergebnisse der Bauaufnahme bzw. des Aufmaßes bislang zumeist digitale 2D-CAD-Zeichnungen für die Darstellung von Grundrissen, Schnitten und Ansichten, werden für BIM digitale dreidimensionale Bauwerksmodelle mit volumenelementorientierter Objektmodellierung inklusive deren Semantik und Beziehungen sowie ggf. beschreibender Eigenschaften benötigt. Aber auch die Übertragung der digitalen Planung in die Örtlichkeit (Absteckung) erfordert die Berücksichtigung der veränderten Datengrundlagen. Der ganzheitliche BIM-Ansatz zur Erfassung, Verwaltung und zum Austausch von Bauwerkinformationen hat damit Auswirkungen auf den Vermessungsworkflow sowie die Verarbeitung und Modellierung der Daten. Die Grundlage für die Bauvermessung stellen dabei geodätische Vermessungsmethoden mit Einzelpunkt basierenden Verfahren (elektronisches Handaufmaß, Tachymetrie, GNSS) sowie flächenhaft erfassende Verfahren (Photogrammetrie, Laserscanning) in Kombination mit entsprechender Software dar. Auch neuere Entwicklungen im Bereich der Vermessungssysteme (u. a. UAVs, Multisensor- und Mappingsysteme) basieren auf diesen grundlegenden Methoden. Ein wichtiger Aspekt stellt bei allen Vermessungsarbeiten die Wahl der Koordinatensysteme für die fehlerfreie Abbildung der digitalen Planung in die reale Welt (BIM-to-Field) und umgekehrt der realen Welt in die digitale Modellierung (Field-to-BIM) dar.

Jörg Blankenbach, Raimund Schwermann, Ralf Becker

26. BIM und Bauen im Bestand

Das Bauen im BestandBauen im Bestand (BiB) hat sich in Deutschland zu einem dominierenden Segment der Bautätigkeit entwickelt. Die Anwendung der BIM Methodik im Bestand stellt spezifische Anforderungen an die Prozesse, die Modellbildung und die eingesetzten Werkzeuge.Eine notwendige Voraussetzung für Planungsaufgaben im Bestand ist das Vorhandensein von belastbaren Aussagen über die bestehende Bausubstanz. Bestandsdokumentationen sind in der Praxis jedoch zum Teil nicht vorhanden oder bauliche Veränderungen wurden nicht oder nur teilweise, meist in analoger Form und in unterschiedlicher Qualität, dokumentiert. Eine objektive Erfassung und Dokumentation des vorgefundenen Bestandes, die BauaufnahmeBauaufnahme, bildet die Grundlage für die einzelnen Phasen im BIM-basierten Planungsprozess. Für die geometrische Erfassung, das Bauaufmaß, werden geodätische Vermessungsverfahren, wie beispielsweise TachymetrieTachymetrie und LaserscanningLaserscanning, in Kombination mit Softwarelösungen eingesetzt. Aktuelle Softwaresysteme, teilweise eingebettet in BIM Authoring Tools, stellen unterstützende Funktionalitäten für die Erfassung als auch die Modellbildung bereit.Ein weiterer Aspekt sind spezifische Anforderungen an organisatorische Richtlinien der BIM-Methodik im Hinblick auf das Bauen im BestandBauen im Bestand, wie beispielsweise die differenzierte Abbildung von Befund und Interpretation sowie Verlässlichkeit und Toleranzen.

Frank Petzold, Benedict Rechenberg

27. BIM für die industrielle Bauvorfertigung

Die Nutzung von Building Information Modeling in der industriellen Vorfertigung bietet enorme Potenziale für Produktivitätssteigerungen in Entwurfs-, Produktions- und Qualitätsmanagementprozessen. Insbesondere an die Konstruktionssoftware für Produktionsmodelle werden dabei im Vergleich mit rein auf die Planung ausgerichteten Systemen erweiterte Anforderungen gestellt. Für die Ansteuerung automatisierter Fertigungsprozesse müssen in der Regel alle Details in hoher geometrischer Qualität abgebildet werden, was die Nutzung parametrischer Modellierungstechniken bei der Modellerstellung sowie die Unterstützung branchenüblicher Datenschnittstellen zu den Fertigungsanlagen erforderlich macht.

Marcus Schreyer, Christoph Pflug

28. BIM für die Additive Fertigung im Bauwesen

Additive Fertigungsmethoden haben sich schon seit einiger Zeit in sehr verschiedenen Wirtschaftssektoren etabliert und sogar ihren Platz im privaten Hausgebrauch von Hobbytüftlern gesichert. Durch eine steigende Anzahl an Forschungsprojekten, die immer mehr Materialien für den 3D-Druck erschließen und immer mehr Einschränkungen aufheben, ist der 3D-Druck nun auch für die Bauindustrie interessant geworden. Genau wie in den anderen Wirtschaftssektoren birgt die Additive Fertigung auch für das Bauwesen ein großes Potenzial, um mithilfe einer automatisierten Fertigung die Produktivität zu steigern und gleichzeitig Kosten zu reduzieren. Eine besonders gut geeignete Schnittstelle für den 3D-Druck zur Bauindustrie stellt hierbei das Building Information Modeling (BIM) dar. Ein derartig konstruiertes Modell bietet neben hochqualitativen geometrischen Informationen auch die Möglichkeit, Fertigungsprozesse abzubilden und diese Vorgänge simulationsgestützt zu optimieren. Auch wenn der 3D-Druck für das Bauwesen noch in seinen Kinderschuhen steckt, zeigt sich an immer mehr Beispielen, wie sehr diese Technik das immer noch größtenteils handwerkliche Baugewerbe modernisieren kann. In Kombination mit BIM kann sie eine durchgängige digitale Kette vom Entwurfs bis zur Fertigung erlauben und damit Schlüsselrolle bei der Digitalisierung der Baubranche einnehmen.

Martin Slepicka

29. Automatisierte Baufortschrittserkennung mit BIM

Die kontinuierliche Überwachung des Baufortschritts ist unerlässlich, um die laufenden Arbeiten auf den Baustellen verfolgen zu können. Gegenwärtig ist dies eine manuelle und zeitraubende Tätigkeit. Die BIM-basierte Baufortschrittsüberwachung ermöglicht den automatisierten Vergleich des tatsächlichen Bauzustands mit dem geplanten Zustand, um Abweichungen im Bauprozess frühzeitig zu erkennen. In diesem Kapitel stellen wir vorhandene Forschungsansätze vor, bei denen der Ist-Zustand der Baustelle zum Beispiel mit Hilfe von fotogrammetrischen Methoden oder mittels Laserscanning erfasst wird. Aus diesen Aufzeichnungen werden Punktwolken erzeugt, welche den Ist-Zustand repräsentieren, der allerdings außer Farbwerten keine semantischen Daten enthält. Dieser wird anschließend mit dem Planungsmodell abgeglichen, welches durch ein 4D-Bauwerksmodell bereitgestellt wird. Für den Abgleich der Punktwolke und des Modells werden aktuell vorhandene Ansätze präsentiert und deren individuelle Vorteile verglichen. Neben den geometrischen Repräsentationen können weitere Informationen aus dem Bauwerksmodell genutzt werden, um die Erkennungsraten weiter zu erhöhen.

Alexander Braun, André Borrmann, Christian Koch

30. BIM im Arbeitsschutz

BIM findet im Hinblick auf den Arbeits- und Gesundheitsschutz in vielen Ländern noch keine flächendeckende Berücksichtigung. In der Baupraxis wird oftmals ein Plan zum Sicherheits- und Gesundheitsschutz entweder kurz vor Eintritt in die Bauphase oder während der Bauphase erstellt. Um den Sicherheitsstandard auf Baustellen zu verbessern, müssen bereits in den frühen Projektphasen Gefährdungsbeurteilungen auf der virtuellen Baustelle vorgenommen und darauf aufbauend sowohl die Sicherheitsmaßnahmen festgelegt als auch die Sicherheitsausrüstung vorbereitet und bereitgestellt werden. Der Informationsverlust z. B. durch wechselnde Planer oder inkonsistente Daten kann vermieden werden, indem ein durchgängiges Bauwerksinformationsmodell (BIM) verwendet wird, das neben statischen und bauphysikalischen Sachverhalten auch Informationen für die Arbeitssicherheitsplanung enthält. Mit BIM können weiterführende Informationen für den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks integriert werden, z. B. Identifikation, Vermeidung und bessere Kommunikation von Sicherheitsrisiken, 4D-Visualisierung von Arbeitsabläufen und Sicherheitstraining. Dieses Kapitel belegt durch Statistiken, Erläuterungen und Anwendungsbeispiele, dass BIM im Arbeits- und Gesundheitsschutz vielfältige Verbesserungen bewirkt. Eine höhere Sicherheit, Gesundheit und Motivation der Arbeitnehmer, eine Verringerung der Versicherungsprämien und Haftungsrisiken, einen ungestörten und termingerechten Projektablauf, eine Produktivitätssteigerung, einen Wettbewerbsvorteil durch verbesserte Reputation sowie die Beachtung der Gesetze und anderer Regularien.

Jochen Teizer, Jürgen Melzner

31. BIM und Sensorik an den Beispielen Brandschutz und Bauwerksmonitoring

Mit der wachsenden Verfügbarkeit von BIM und innovativer SensorikSensorik ergeben sich neue Möglichkeiten insbesondere für den Brandschutz und das BauwerksmonitoringBauwerksmonitoring. Im BrandschutzBrandschutz ist die schnellstmögliche Rettung von Menschen durch die Einsatzkräfte ein primäres Ziel. In komplexen Gebäuden – besonders bei beeinträchtigten Sichtverhältnissen durch Rauch – sind die Positionsbestimmung von Einsatzkräften und die Wegfindung zu den zu rettenden Personen sowie das schnelle Verlassen des Gebäudes zeitkritisch. Für den Aufbau einer Indoor-Funk-Infrastruktur zur Ortung und Wegberechnung bietet die Radio-Frequency-Identification (RFID)-Sensortechnologie in Kombination mit BIM als auch in Verbindung mit Serious Games für Entfluchtungssimulationen vielversprechende Möglichkeiten. Das Bauwerksmonitoring umfasst die automatisierte, sensorbasierte Erfassung und Analyse von Bauwerkszuständen, um Schädigungen zu detektieren, Lebensdauervorhersagen zu machen oder die Betriebs- und Instandhaltungskosten zu reduzieren. Bei so genannten „Smart Structures“ oder „Intelligenten Bauwerken“ werden Sensorik und Bauwerk als eine Einheit betrachtet. Während Bauwerke mit BIM relativ umfänglich digital beschrieben werden können, war die BIM-basierte Beschreibung von Bauwerksmonitoringsystemen – zum Beispiel zur Dokumentation oder Optimierung – bislang kaum oder nur unzureichend möglich. Neue Methoden für den BIM-basierten Brandschutz und für das BIM-basierte Bauwerksmonitoring werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Uwe Rüppel, Kay Smarsly

32. BIM im Betrieb von Bauwerken

Das Kapitel behandelt die Entwicklung und Anwendung der BIM-Methode in der Betriebsphase von Immobilien. Nicht zuletzt aufgrund der Länge der Betriebsphase spielt die Datenfortschreibung hier eine wesentliche Rolle. Das Kapitel beschreibt den Nutzen von BIM für die im Betrieb handelnden Parteien – bspw. Immobilieneigentümer, Nutzer, Property-Manager, Facility-Manager oder technische Services – und diskutiert hierzu Prozesse, Rollen und Geschäftsmodelle. Mit Hilfe der BIM-Modelle im Betrieb werden die betrachteten Rollen in elektronisch-integrierten Prozessen miteinander vernetzt.

Klaus Aengenvoort, Markus Krämer

Teil IV

Frontmatter

33. BIM im Straßen- und Brückenbau

Im Bereich des Brücken- und Straßenbaus führten technologische Entwicklungen zu weitreichenden Möglichkeiten zur Anwendung der BIM-Methodik. Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile: Durch die Modelle kann eine bessere geometrische Abbildung des Bauvorhabens erfolgen. Die jeweiligen Modelle können ferner für die Ableitung von Anwendungsfällen verwendet werden. Hierdurch können aus der Modellierung verschiedene Synergien geschaffen und Teilleistungen automatisiert werden. Darüber hinaus schafft die Methodik jedoch vor allem eins: Das Bauvorhaben rückt als Summe seiner Fach- und Teilmodelle als Gesamtbauvorhaben in den Mittelpunkt, fordert für die Zusammenarbeit klare Schnittstellen ein und fördert bei allen Beteiligten ein besseres und tief greifenderes Projektverständnis.Bei der praktischen Anwendung steht im Bereich des Straßen- und Brückenbaus ein enger technologischer Austausch zwischen Verkehrsanlage und Bauwerk im Vordergrund, um die vorherrschenden Abhängigkeiten zueinander angemessen abbilden zu können. Hierzu dienen parametrische Modelle, welche das Bauwerk entlang des Verkehrsweges intelligent beschreiben lassen. Darüber hinaus können Modelle oder Ergebnisse aus begleitenden Themenfeldern integriert werden (u. a. Leitungen, Umwelt, Schall).Die praktischen Anwendungen fokussieren aktuell noch auf die Planungsphase. Die Ergebnisse und Erkenntnisse sind aber methodisch ebenfalls auf verschiedenste Anwendungsfälle in der Ausführung und den Betrieb übertragbar. Eine Einbindung der Methodik in diese Lebensphasen des Bauwerks ist somit eine Frage der Zeit, bis hierfür die entsprechenden Modelle als Grundlage vorliegen.Zur weitreichenden Einführung von BIM besteht aber immer noch Handlungsbedarf. Bestehende Vorgaben sind zu hinterfragen und anzupassen (u. a. RE, RAB-ING, VOB, AKVS), welche auf konventionellen zweidimensionalen Arbeitsweisen basieren und die Einführung erschweren. Begleitend hierzu sind Vorgaben für den Detailierungsgrad der Modelle in Bezug auf Geometrie und Merkmale durch die Auftraggeber zu definieren, um auf einer einheitlichen Datenbasis zusammenarbeiten zu können.

Andreas Bach, Dirk Stiehler

34. BIM im Tunnelbau

Die Digitalisierung und somit auch Building Information Modeling gewinnt im Tunnelbau zunehmend an Bedeutung. Diverse nationale als auch internationale Arbeitsgruppen und Forschungsvorhaben setzten sich mit dem Thema auseinander und entwickeln Lösungsansätze sowie Richtlinien. Auftraggeber haben diverse BIM-Strategien und Roadmaps veröffentlicht, die sich mit der Umsetzung dieser neuen Arbeitsmethode beschäftigen. In diesem Buchkapitel werden aktuelle Ansätze und praktische Anwendungsfälle zur Einführung und Umsetzung von BIM im Tunnelbau vorgestellt.

Florian P. Rauth, Markus König

35. BIM im Verkehrswasserbau

Digitale und intelligent vernetzte Planung von konstruktiven Wasserbauwerken

Der VerkehrswasserbauVerkehrswasserbau grenzt sich durch ganz eigene Besonderheiten und Herausforderungen gegenüber anderen Bereichen des Bauwesens ab. Mit Schwerpunkt auf die verschiedenen Planungsphasen werden Spezifika der BIM-Anwendung vorgestellt, auf nutzbringende Anwendungsfälle für den Verkehrswasserbau eingegangen sowie deren Möglichkeiten genannt. In diesem Kontext werden außerdem typische Fachmodelle des konstruktiven Wasserbaus beschrieben und diskutiert.

Genia Schäferhoff, Ulrich Jäppelt, Tobias Blume

Industrielle Praxis

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36. BIM bei HOCHTIEF

Building Information Modeling (BIM) wird bei HOCHTIEF im Rahmen eines Innovations-Schwerpunktthemas mit dem Namen ViCon (Virtual Design and Construction) seit 2003 systematisch entwickelt. HOCHTIEF nutzt BIM in der Angebots-, Planungs-, Bau-, und Betriebsphase von Großprojekten. Die Umstellung der Arbeitsweisen erfolgt dabei sequenziell und iterativ von den traditionellen Prozessen hin zur neuen BIM-Methodik. Es wird zukünftig kaum Projekte geben, die ohne BIM realisiert werden, diese Entwicklung zeichnet sich national und international deutlich ab. Somit wird die BIM-Methode zunehmend eine standardisierte Arbeitsweise bei HOCHTIEF werden.

René Schumann, Gunnar Godawa

37. BIM bei OBERMEYER

Für eine Planungsgesellschaft wie OBERMEYER spielt das Anwenden von Building Information Modeling eine zentrale Rolle. Bereits kurz nach seiner Gründung vor mehr als 60 Jahren begann hier die Ausrichtung auf eine computergestützte Planung. Darüber hinaus setzt sich OBERMEYER auf vielfältige Weise für die Etablierung von allgemeingültigen BIM-Standards und -Richtlinien ein, beispielsweise bei der Umsetzung des Stufenplans „Digitales Planen und Bauen“ des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).Nach einem Überblick zum Einsatz der BIM-Methode im Unternehmen OBERMEYER werden aktuelle Projektbeispiele vorgestellt, die jeweils verschiedene Aspekte einer BIM-Planung aufzeigen. Im Bereich des Hochbaus sind dies das Konzerthaus Gasteig und das Innovationszentrum Würth. Der Einsatz von BIM in der Infrastruktur wird anhand der Schnellfahrstrecke Mannheim-Stuttgart sowie dreier Pilotprojekte des BMVI (Talbrücke Auenbach, Projekt PFA 7, Bashaide) erläutert.

Markus Hochmuth, Alrun Laufkötter, Maximilian Bade, Marco Häußler

38. BIM bei Schüßler-Plan

Die Schüßler-Plan Gruppe ist ein führendes, inhabergeführtes Ingenieurunternehmen mit 19 Bürostandorten in Deutschland. Die Anwendung von Building Information Modeling wurde frühzeitig als Unternehmensziel definiert und in die internen und externen Arbeitsabläufe integriert. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Vorgehensweisen zur Einführung von BIM bei der Schüßler-Plan Gruppe erläutert und wichtige BIM-Anwendungsfälle anhand von Projekten für den Hoch- und Infrastrukturbau vorgestellt.

Nina Baden-Wassmann, Andreas Bach

39. BIM bei Hilti

Im Rahmen der intensiven Beobachtung und Analyse von globalen Markttrends hat Hilti schon vor mehreren Jahren die wachsende Bedeutung des Building Information Modeling (BIM) für die Planung und Realisierung von Bauprojekten erkannt. Als Trend in Nordamerika vor vielen Jahren beobachtet, gewann die Methode schnell zunehmend Einfluss in vielen Bauprojekten. Große und komplexe Bauvorhaben werden in den USA fast nur noch mit BIM geplant, da bereits sehr viel Erfahrung innerhalb der großen Baufirmen und Planungsunternehmen vorhanden ist. Im nördlichen Europa wird ebenfalls bereits seit längerem digital in 3D geplant. Das finnische Software-Unternehmen Tekla hat einen wertvollen Beitrag dazu geleistet. Nun stehen die nächsten Länder in Europa an: Großbritannien und Deutschland sind sehr aktiv und es besteht ein wachsendes Interesse an noch detaillierterer Planung als auch 3D-Visualisierung. Diese Entwicklung in den verschiedenen geografischen Regionen spürt auch Hilti als weltweites Unternehmen mit direktem Kundenkontakt, folglich hat BIM einen sehr hohen Stellenwert innerhalb des Unternehmens.

Nils Krönert

40. BIM bei Bauwens

Die Bauwens Unternehmensgruppe entwickelt, plant, baut und betreibt Immobilien zum Wohnen, Arbeiten und Einkaufen. Als innovatives Immobilienunternehmen befasst sich Bauwens bereits seit vielen Jahren mit der BIM-Methodik und konnte dabei wertvolle Erkenntnisse sammeln und Mehrwerte für die Projekte realisieren.Im Jahr 2019 wurde das Thema BIM mit dem Aufbau einer entsprechenden Abteilung und Erarbeitung einer umfangreichen Strategie neu priorisiert. BIM wird bei Bauwens als Methode zur ganzheitlichen, prozessorientierten und digital unterstützten Projektabwicklung verstanden. Mit der BIM-Strategie ist ein Rahmen, ein System und ein Umsetzungsplan für die effektive, effiziente und nachhaltige Implementierung der Methode in der openBIM Variante entstanden.Seit 2020 werden konsequent alle Projekte bei Bauwens mit BIM auf- und umgesetzt. Der Einsatz von BIM erstreckt sich hierbei auf die gesamte Wertschöpfungskette der Projekte. Die Verantwortung, die Bauwens als Bauherr und Auftraggeber hinsichtlich BIM bewusst wahrnimmt, gewährleistet die erfolgreiche Umsetzung für alle involvierten Projektbeteiligten. Das BIM-ProjektmanagementBIM-Projektmanagement ist ein wesentlicher Bestandteil und bildet das organisatorische Rückgrat im Projekt. Die Anwendung der BIM-Methode und die Realisierung der Mehrwerte erfolgt aktuell mindestens in den Phasen Projektaufsatz, Planung, Kalkulation, Arbeitsvorbereitung und Bauausführung.Die weiteren Entwicklungen werden entlang des Umsetzungsplans der BIM-Strategie erarbeitet. Ein elementarer Schritt fokussiert die Entwicklung und Implementierung einer digitalen Projektmanagementplattform.

Gero Weitz

41. BIM bei dormakaba

Dass im Bauwesen heute ein Wandel hin zu einer umfassenden Digitalisierung vollzogen wird, ist offensichtlich. Beispiele wie Drohnen, Robotik und nicht zuletzt BIM zeigen, dass alle Bereiche des Bauwesens – Planen, Errichten und Betreiben – digitale Instrumente nutzen und auch sinnvoll einsetzen können. Das größte Potenzial im Bauwesen liegt aber noch mehr in der Vernetzung der verschiedenen Tools und Services und dem Aufbau einer nahtlosen Prozess- und Datenkette. Erst wenn Daten über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes effizient verwaltet und verteilt werden können, ist das Ziel erreicht. Aus Sicht des Herstellers der Bauzulieferindustrie reicht es heute nicht mehr aus, BIM losgelöst von den anderen Prozessen der Digitalisierung zu betrachten. BIM lässt sich schon längst nicht mehr auf das reine „BIM-ObjektBIM-Objekt“ reduzieren. BIM bedeutet heute insbesondere digitale Prozessketten zu verbinden, daten-zentriert zu arbeiten und sich als Hersteller Gedanken zu machen, wie man auf Basis der neuen digitalen Prozesse erfolgreich agiert. Am Beispiel von dormakaba werden Ansätze einer BIM-Strategie vor dem Hintergrund der Digitalisierung beschrieben.

Kai Oberste-Ufer

42. BIM bei der DEGES

Als Projektmanagementgesellschaft setzt die DEGES komplexe Verkehrsinfrastrukturprojekte um. Dabei nimmt sie die Funktion als Bauherrin und Hausherrin wahr, allerdings ohne hoheitliche Aufgaben. In einem komplexen und in sich vernetzten Projekt- und Qualitätsmanagement koordiniert, optimiert und kontrolliert die DEGES die Leistungen externer Planer, Grunderwerber, Bauüberwacher, Bauunternehmen und sonstiger ausgewählter Dienstleister. Gegenstand des Unternehmens sind Planung und Baudurchführung (Bauvorbereitung und Bauüberwachung) inkl. Grunderwerb von Bundesfernstraßen oder wesentlichen Teilen davon im Rahmen der Auftragsverwaltung auf Basis des Inhouse-Modells. Entsprechendes gilt für vergleichbare Verkehrsinfrastrukturprojekte in der Baulast der Gesellschafter einschließlich zugehöriger Aufgaben. Die Aufgabe der DEGES ist es somit, Verkehrswege – gleich ob Straße, Schiene oder Wasserstraße – wirtschaftlich zu planen, kostengerecht zu steuern, die Baumaßnahmen abzunehmen, die Abrechnung sicherzustellen und die fertigen Bauwerke termingerecht und in hoher Qualität an die Kunden zu übergeben. Die Projektmanagementgesellschaft möchte auch Innovationsmotor in der Verkehrsinfrastrukturplanung sein. Aus diesem Grunde hat sich die DEGES früh dem Thema Building Information Modelling (BIM) zugewandt. In diesem Kapitel werden die wesentlichen Voraussetzungen, Randbedingungen und Erfahrungen bei der Projektabwicklung mit der BIM-Methode beschrieben. Diese fußen dabei auf über 60 BIM-Projekten bei der DEGES aus den vergangenen sechs Jahren (2014–2020).

Madeline Bard, Werner Breinig, Abril Gonzalez-Hernandez, Andreas Irngartinger, Tobias Rahm, Stephan Siegert

43. Building Information Modeling (BIM) bei der DB Netz AG

Die DB Netz AG ist ein Tochterunternehmen der Deutschen Bahn AG (DB AG) und bildet zusammen mit den Eisenbahninfrastrukturunternehmen (EIUs) DB Station & Service AG und DB Energie GmbH sowie konzerninternen Dienstleistern wie der DB Engineering und Consulting GmbH das Vorstandsressort Infrastruktur der DB AG. Sie betreibt als verantwortliches EIU einen großen Teil des deutschen Schienennetzes und die dazu betriebsnotwendigen Infrastrukturanlagen. Das Kapitel beschreibt die Einführung der BIM-Methode im Unternehmen und geht dabei auf Zielsetzung, Rahmenbedingungen, Pilotierung und den standardisierten Einsatz der BIM-Methode ein.

Daniel Forsmann, Sascha Klar

Fazit und Ausblick

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44. Fazit und Ausblick

Das Kapitel fasst den aktuellen Stand der Umsetzung von Building Information Modeling zusammen und geht auf noch zu lösende Fragestellungen ein. Zudem gibt es einen Ausblick auf die zu erwartenden Entwicklungen in der nahen und fernen Zukunft. Dabei werden Konzepte wie Digitale Zwillinge, Künstliche Intelligenz und Robotergestütztes Bauen beleuchtet.

André Borrmann, Markus König, Christian Koch, Jakob Beetz

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