Mit BIM zu mehr Produktivität auf dem Bau

Mittels Building Information Modeling können Architekten, TGA-Planer und Brandschutzgutachter gemeinsam in Echtzeit an einem Gebäudemodell arbeiten. Die am Bau beteiligten Personen haben dadurch einen besseren Überblick, als bei herkömmlichen CAD-Anwendungen. Bild: Victaulic

Internet der Dinge, künstliche Intelligenz und additive Fertigung – die technologische Transformation ist im vollen Gange und revolutioniert die Industrie. Das Bundeswirtschaftsministerium erwartet allein durch die Industrie 4.0 ein zusätzliches Wirtschaftswachstum von 153 Milliarden Euro bis zum Jahr 2020 ¹⁾. Auf das Bauwesen bezogen bedeutet dieser Trend im Grunde die Digitalisierung der Bauprozesse. Und um diese Entwicklung steht es in Deutschland momentan nicht gut.

Baugewerbe ist technologisches Schlusslicht

Laut der Studie Digitalisierungsindex Mittelstand aus dem Jahr 2017, für die rund 2 000 mittelständische Unternehmen befragt wurden, ist der Digitalisierungsgrad von Banken und Versicherungen besonders hoch. Etwa bei Geschäftsmodellen und Beziehungen zu den Kunden. Das Baugewerbe jedoch gehört zu den Schlusslichtern ²⁾.

Einer der Gründe für diese Entwicklung ist der seit Jahren anhaltende Bauboom, der die notwendigen Anpassungen in den Hintergrund zu drängen scheint ³⁾. Immer mehr Bauunternehmen haben sogar Schwierigkeiten ihre Aufträge abzuarbeiten. Verantwortlich dafür ist aber nicht nur der Fachkräftemangel, sondern auch die Produktivität des Gewerbes, die mittels Digitalisierung erhöht werden könnte. Manche Bauunternehmer gehen davon aus, dass sie von einem digitalen Wandel kaum betroffen sein werden, weil die Bauwirtschaft als analoges „Bricks & Mortar“-Geschäft gilt ⁴⁾. Diese Annahme ist falsch. Besonders in der Planung, Vorbereitung und Logistik bietet die Digitalisierung viele Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern.

Trend zum digitalen Gebäudezwilling

Qualitätsmängel, Überschreitungen von Budgets und nicht eingehaltene Termine finden sich nahezu bei allen Bauprojekten. Ursächlich dafür sind in erster Linie ineffiziente Prozesse. Building Information Modeling (BIM) kann die Produktivität im Baugewerbe maßgeblich steigern und gilt als Sinnbild für die Digitalisierung der Bauwirtschaft. Kern der Bauwerksdatenmodellierung ist ein digitales, dreidimensionales Gebäudemodell, das über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks hinweg dessen Informationen enthält. Türen, Steckdosen, Kabel, die Energiekoeffizienten der Fenster oder die Fahrgeschwindigkeit des Lifts – jedes Detail wird erfasst. Digital lassen sich Rohre mittels BIM in einem bestimmen Winkel ausrichten, Ventile drehen, Kupplungen zoomen oder Fertigungspläne erstellen.

Großbritannien, Frankreich und die meisten skandinavischen Länder schreiben die Nutzung von BIM bei öffentlich finanzierten Bauvorhaben bereits vor und nutzen die Methode intensiv ⁵⁾. Auch in Deutschland sollen BIM-Verfahren stufenweise für den öffentlichen Infrastrukturbau bis 2020 eingeführt werden. Hierdurch sollen Großbauprojekte effizienter umgesetzt und der Digitalisierung der deutschen Bauwirtschaft zum Durchbruch verholfen werden. Bereits jetzt beginnen hierzulande immer mehr Bauplaner und Bauleiter BIM zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die Bereiche Heizung, Lüftung und Klimatechnik. BIM ist nicht selten für den Unterschied zwischen einem rechtzeitig oder verspätet fertiggestellten Projekt verantwortlich.

Arbeiten am virtuellen runden Tisch

Mittels Building Information Modeling arbeiten Architekten, TGA-Planer und Ingenieure an ein und demselben Gebäudemodell. Bauleiter informieren sich modellbasiert mittels Smartphones und Tablets über die nächsten Arbeitsschritte und Zulieferer wissen genau, wann welche Baustoffe benötigt werden. Ein interaktiver Terminplan verknüpft zeitliche Abhängigkeiten und übermittelt Planänderungen direkt an alle betroffenen Personen. Weil die Beteiligten oft nicht ausreichend kommunizieren, kommt es vor allem zwischen Planung, Ausführung und Betrieb eines Projektes immer wieder zu Fehlern oder Leerlauf. Zum Beispiel, wenn der Architekt den Bauplan ändert, diese Informationen aber nicht vollständig an den Bauführer weitergibt. BIM macht die Bauprozesse transparenter und verbessert den Informationsaustausch. Gebäude können auf diese Weise besser geplant, ausgeführt und bewirtschaftet werden.

Zudem lassen sich durch BIM Fehler nachverfolgen. Kunden können Veränderungen einsehen, um zu verstehen, warum diese vorgenommen wurden und Probleme in Echtzeit überprüfen. Dies gilt etwa für das BIM 360 Design, das die Konstruktionsberatung Virtual Design and Construction von Victaulic verwendet, einem Hersteller von Kupplungen und Rohrverbindungslösungen. Die offene Kommunikation zwischen Kunden und Auftragnehmern ermöglicht ein besseres gegenseitiges Verständnis. Im späteren Bauprozess werden dadurch weniger Fragen aufgeworfen, die sich negativ auf den Zeitplan und die Kosten auswirken können. Diese Effekte lassen sich verstärken, indem die BIM-Anwendungen mit VR-Technologien kombiniert werden. Hierbei können die am Bau beteiligten Personen in einer virtuellen Umgebung mit den digitalen Abbildungen ihrer Bauprojekte interagieren.

Schnellere Prozesse, auch auf dem Eiffelturm

Indem Bauunternehmer und Ingenieure mittels digitaler Modellierung die Planung vorab durchführen können, wird weniger Zeit für die Installation von Geräten und Anlagen auf der Baustelle benötigt. Dies gilt insbesondere für BIM-Software wie Victaulic Tools for Revit, die individuell an verschiedene Projekte angepasst werden kann.

Mit Victaulic Tools for Revit werden Arbeitsabläufe innerhalb des Industriedesigns und in Fertigungsprozessen verbessert. Die Software bietet Nutzern Zugang zu branchenführenden Inhalten, erstellt von versierten Usern, die die bewährten Vorgehensweisen verstehen und anwenden können. Bild: Victaulic

Arbeiter müssen auf der Baustelle beispielsweise keine Rohre mehr auf Maß schneiden, weil diese durch die übermittelten Daten passgenau und just-in-time geliefert werden.

Außerdem verfügt die Software unter anderem über eine Smart-Tagging-Funktion, die vorgenommene Einstellungen speichert. Durch diese Funktion beantwortet die Software beispielsweise automatisch die Frage, wo und in welcher Reihenfolge bestimmte Bauteile montiert werden sollen. Das spart Zeit, Material, reduziert Abfall und senkt somit die Baukosten.

Building Information Modeling verändert auch die Art und Weise, wie weltberühmte Bauwerke entworfen, gebaut und gewartet werden. Beispielsweise setzt Autodesk die digitale Arbeitsmethode bei der Renovierung des Eiffelturms vor den Olympischen Sommerspielen 2024 ein. Das Software-Unternehmen erstellte ein detailliertes 3D-Modell von dem 2,4 Quadratkilometer großen Areal. Darin wurden alle Gebäude, Brücken und Grünflächen, bis hin zu sämtlichen Banken und Laternen nachgebildet ⁶⁾.

Sicherer vor den Flammen

Auch in der Brandschutzbranche kommt BIM-Software immer häufiger zum Einsatz. Von Ventilen, Brandmeldern und Sprinklerleitungen, bis hin zu Dämm- und Dichtstoffen können sämtliche brandschutzrelevanten Elemente virtuell dargestellt werden. Früher arbeiteten die unterschiedlichen Bauunternehmen oft mit firmeneigener Planungssoftware, die untereinander nicht kompatibel war. Heute setzen sich allmählich Anwendungen durch, die einen übergreifenden Datenaustausch ermöglichen. Somit können digitale Abbildungen von Brandschutzsystemen in das betroffene Facility Management-Modell integriert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen umfassenderen Brandschutz, der nicht nur die einzelnen Geräte und Anlagen, sondern das gesamte Bauwerk erfasst.

Durch die Kombination von BIM und Virtual Reality-Anwendungen fallen während des virtuellen Rundgangs durch die Brandschutzanlagen schneller mögliche Probleme auf.

Die 3D-Modelle können auch in Kombination mit VR-Brillen verwendet werden. Bild: Victaulic

Fehler können dadurch vor dem Baubeginn und der Montage behoben werden, wodurch sich kostspielige Korrekturen auf dem Bau oder in der Post-Installation umgehen lassen. Außerdem können mittels BIM Brände simuliert und die Funktionalität der Brandschutzanlagen digital getestet werden. Schlussendlich kann die Modellierungsmethode die Sicherheit der Menschen im Brandfall entscheidend erhöhen.

Fazit

Damit andere Branchen bei der Digitalisierung nicht länger an der Bauwirtschaft vorbeiziehen, sollten die vielfältigen Potenziale von BIM intensiver genutzt werden. Die Arbeitsmethode ermöglicht eine maximale Prozesstransparenz und optimiert den Informationsaustausch der beteiligten Personen am Bau. Auf diese Weise können Produktivität, Kosten- und Zeiteffizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit von Bauvorhaben wesentlich erhöht werden.

¹⁾ https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/ industrie-40.html

²⁾ https://www.digitalisierungsindex.de/studie/ gesamtbericht/

³⁾ https://www.forum-handwerk-digital.de/

2018/04/ interview-digitale-planung-und- zusammenarbeit-am-bau-welche-folgen-hat-bim-fuers-handwerk/

⁴⁾ https://www.springerprofessional.de/ digitalisierung-im-baugewerbe/15348840

⁵⁾ https://www.geospatialworld.net/blogs/bim-adoption-around-the-world/

⁶⁾ https://www.engineering.com/BIM/ArticleID/16712/Eiffel-Tower-to-Get-BIM-Makeover-in-Time-for-2024-Olympics.aspx