BIM in der vierten Dimension

Aus Projekte & Akteure 27/2018

 

Im Gespräch erläutern Christoph Großmann, BIM-Manager von IPROconsult, und Tom Radisch, Masterand und Deutschland-Stipendiat an der HTWK Leipzig, wie sich die Zeit als vierte Dimension bei der Methode BIM einbinden lässt und welche Vorteile der Aufwand hat

Wie kam es zur Zusammenarbeit zwischen Ihnen beiden?

Großmann: IPROconsult ist aus Tradition und Verantwortung aktiv im Wissenstransfer zwischen Hochschulen und Wirtschaft. So übernehmen wir seit Jahren Deutschlandstipendien, halten Vorträge und Seminare an Hochschulen oder begleiten Studierende bei ihren Abschlussarbeiten. Im Zuge der in diesem Jahr gegründeten IPROakademie wollen wir diese Aktivitäten zukünftig noch intensivieren. Um auf die Frage zurückzukommen: Tom Radisch lernten wir als Deutschlandstipendiat kennen und ich betreute seine Masterarbeit zum Thema IFC-Datenaustausch und vierdimensionale Bauablaufsimulation.

 

Wie ist der aktuelle Stand von BIM bei IPROconsult?

Großmann: An den Standorten Dresden, Leipzig und Köln planen wir praktisch alle neuen Projekte aus Hochbau und Industrie bereits mit der BIM-Software Revit. Die Standorte Senftenberg und Greifswald sowie unsere Tochtergesellschaft KWI stehen mit Pilotprojekten in den Startlöchern. Zudem steigen wir vermehrt in die Nutzung von Künstlicher Intelligenz und algorithmisch gestützter Planung ein. Derzeit läuft ein Pilotprojekt zum automatischen und optimalen Platzieren von Schreibtischen in Räumen. Die Grundlage bildet das BIM-Modell mit seinen Informationen über Geometrie und Lage von Räumen sowie über das technische Inventar, wie Leuchten, Steckdosen, Fenster oder Türen. Ein Algorithmus optimiert dann den Standort der Schreibtische unter Berücksichtigung von Ergonomie, Lichteinfall, Lüftungssituation und weiteren Parametern, wie Anzahl der Personen pro Raum. Dabei fließen auch die Bedingungen der Arbeitsstättenrichtlinie mit ein.

 

Bei der Künstlichen Intelligenz ist der Weg bis zum täglichen Einsatz noch weit. Welche Neuerungen bei BIM gibt es aktuell?

Großmann: Im laufenden Geschäftsjahr wollen wir die Bauwirtschaft einbinden, so dass Mengen und Kosten aus dem Modell heraus entwickelt werden. So erhält die Methode BIM bei uns eine weitere Dimension. Zusammen mit dem zeitlichen Ablauf, den wir als vierte Dimension bezeichnen, sind wir mit der integrierten Kostenplanung dann bei fünf Dimensionen. 

Außerdem arbeiten wir stetig an der Verbesserung unseres internen Standards. Mit Einführung der neuen Revit-Version 2019 müssen auch Vorlagedateien, Bauteil-Familien, Berechnungsprogramme und Schulungen auf den neuesten Stand gebracht werden.

 

Lassen Sie uns bei der vierten Dimension bleiben: Herr Radisch, Sie haben im Rahmen Ihrer von IPROconsult begleiteten Masterarbeiteinen Leitfaden für eine ‚vierdimensionale Bauablaufsimulation‘ entwickelt. Was kann man darunter verstehen?

Radisch: Im Prinzip handelt es sich um eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie man das nach der Methode BIM erstellte dreidimensionale Gebäudemodellmit einem Terminplan verbinden kann. Es werden sozusagen einzelne Bauteile mit Positionen aus dem Terminplan verlinkt. Steht die Verknüpfung, lässt sich der Bauablauf animieren – das Gebäude entsteht dann auf dem Bildschirm. Der Bauherr kann sich so ein besseres Bild über den Bauablauf verschaffen. Aber auch die Qualität der Terminplanung kann verbessert werden. Lässt sich hier doch bereits vor dem Bau erkennen, wo eventuell Knackpunkte liegen. Während der Bauphase können dann Soll-Ist-Abgleiche wunderbar visualisiert und als Animation abgespielt werden.

 

Wo liegt die Schwierigkeit bei der Einbindung des Faktors Zeit in die Methode BIM?

Radisch: Technisch gesehen ist das Verlinken von Geometrie und Bauzeit keine große Herausforderung. Allerdings nimmt das manuelle Verknüpfen viel Zeit in Anspruch, da es bisher keinen zuverlässigen Automatismus gibt. Zudem muss die 4D-Simulation sehr feingliedrig erstellt werden, damit eine bauausführende Firma einen echten Nutzen hat. Beispielsweise wird eine Geschossdecke als einzelnes Bauteil modelliert. Auf der Baustelle wird die Decke allerdings in verschiedene Bauabschnitte geteilt und an unterschiedlichen Tagen gebaut. Somit müsste bereits das BIM-Modell diese Feingliedrigkeit aufweisen. Meinen Leitfaden habe ich zudem auf die vorhandenen Softwareprogramme und Anforderungen der IPROconsult angepasst. Als Ausgangsprodukte stehen somit das BIM-Modell aus Revit und der Terminplan aus MS Project zur Verfügung. Verknüpfung und Visualisierung beider Datenpools erfolgt dann in Autodesk Navisworks. Für den Fall, dass nicht alle beteiligten Planer in Revit arbeiten, erfolgt die Übergabe des Gebäudemodells über die Schnittstelle IFC.

 

Stichwort IFC – Was kann man sich darunter vorstellen und was haben Sie untersucht?

Radisch: IFC steht für ‚Industry Foundation Classes‘ und ist ein offener, softwareunabhängiger Standard zur Übertragung von Gebäudemodellen. Sozusagen das Pendant zum PDF bei Dokumenten. IFC wurde von der Non-Profit-Organisation ‚buildingSMART‘ entwickelt, um objektorientierte Modelle mit ihren alphanumerischen Informationen verlustfrei zu übertragen. 2D- und 3D-Zeichnungen basierend auf Linien, Flächen und Schraffuren können damit nicht ausgetauscht werden. Ziel meiner Untersuchung war es, einen praktikablen Weg zu finden, wie BIM-Modelle aus verschiedenen Programmen in unser Zielsystem Autodesk Revit kommen können. Da nur die IFC-Schnittstelle diese Möglichkeit bietet, habe ich die Programme auf deren Funktionalität überprüft. Grundsätzlich kann man festhalten, dass eine IFC-Datei zum Betrachten eines Gebäudes sehr gut geeignet ist. Um eine fachliche Planung darauf aufzubauen, muss hier in den kommenden zwei bis drei Jahren aber noch viel konkretisiert werden.

 

Wie könnte die Zukunft der vierdimensionalen Planung aussehen?

Radisch: Die vierte Dimension bei der Gebäudeplanung, also die Zeit, wird uns helfen, im Hoch- und Tiefbau noch besser und vor allem exakter planen zu können. Wenn ich mit Hilfe der Simulation immer wieder überprüfen kann, ob der Zeitplan beim Zusammenspiel zwischen verschiedenen Gewerken reibungslos klappt, kann ich frühzeitig Probleme erkennen und somit die Qualität der Planung auf ein neues Niveau heben. Durch den zusätzlichen Einsatz Künstlicher Intelligenz ist eine weitere Optimierung möglich – bis hin zum Facility-Management: Ist beispielsweise ein Wartungsintervall abgelaufen, kann das zu inspizierende Bauteil im BIM-Modell aufleuchten, so dass ich weiß, wo es zu finden ist. BIM hat ja den großen Vorteil, dass sich Objekte mit einer Vielzahl von Informationen aus verschiedenen Datenbanken miteinander verknüpfen lassen. 

 

Großmann: Aktuell gibt es zudem den Forschungsansatz der Multi-Modell-Container. Das sind quasi Boxen mit allen Infos zum Bauvorhaben, wie Gebäudemodelle der Gewerke, Leistungsverzeichnis, Terminplan, zugehörige Dokumente wie Zulassungen oder Garantiezusagen sowie grafische und erläuternde Elemente. Sie alle sollen über ein Link-Modell miteinander verknüpft werden, um Planung, Bau, Betrieb und Rückbau eines Gebäudes so effizient wie möglich zu gestalten. So könnte eine einmal geplante Lampe im Gebäude eindeutig verortet und mit Herstellerinformationen, Lebensdauer, dem Einbautermin und einer Montageanleitung hinterlegt werden. Das würde beispielsweise dem Facility-Manager eine Wiederbeschaffung sowie den Austausch deutlich erleichtern und die fachgerechte Entsorgung sicherstellen. Dieses einfache Beispiel lässt sich natürlich beliebig komplex ausbauen. Die Multi-Modell-Container werden wir aber vermutlich erst in mehr als fünf Jahren bei der Methode BIM zur Verfügung haben.

 

Also: Wo stehen wir aktuell?

Großmann: Momentan können wir dank des Leitfadens eine zeitlich exakte Animation des Baufortschritts visualisieren. In der Zukunft werden wir mit Hilfe Künstlicher Intelligenz und vielfältiger Verknüpfungen echte 4D-Simulationen laufen lassen können. Darin kann man dann einzelne Parameter wie Personalkapazität oder Platzbedarf für Baustelleneinrichtung verändern, deren Wirkung beurteilen und so das Projekt hinsichtlich einzelner Zielgrößen optimieren. So könnte man – mit entsprechendem Aufwand – bereits in Leistungsphase 2 mehrere Alternativen rechnen und ablaufen lassen. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg.

Die Methode BIM

Building Information Modeling – auf Deutsch: Gebäudedatenmodellierung – ist eine Methode, um den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks digital abzubilden. Die Arbeitsweise umschreibt eine Methode zur Optimierung von Planung, Bau und Bewirtschaftung von Gebäuden. BIM ist dabei weitaus mehr als ein 3D-Modell eines Gebäudes. Das Herzstück des Modells bilden Datenbanken, in denen alle Informationen eines Bauteils gespeichert werden. Somit erhält der Kunde strukturierte Daten und ein belastbares Modell für Entscheidungsprozesse. Die Informationstiefe kann dabei vom Auftraggeber mitgestaltet werden.