Das vorliegende Fachbuch hat das Ziel die Datendurchgängigkeit in der Bauplanung zu untersuchen und Möglichkeiten der innovativen Planung mit Hilfe von Building Information Modeling (BIM) aufzuzeigen. Darüber hinaus sollte die Einbindung von BIM in die HOAI analysiert und Potentiale zur Optimierung der derzeitigen Praxis dargestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass BIM nicht nur die Anwendung einer dreidimensionalen Gebäudemodellierung ist, sondern ein Prozess zur Neugestaltung der bisherigen Planungsverfahren. Bereits in der Planungsphase kann die Durchgängigkeit der eingegebenen Daten durch ein zentral hinterlegtes Gebäudemodell, auf dem alle Pro-jektbeteiligten Zugriff haben, gewährleistet werden. Jeder Planende hat dabei den gleichen Informationsstand, was beispielsweise die Doppelarbeit oder die Planung an falschen Planständen verhindert. Die verschiedenartigen Potentiale der BIM-Planung können nur durch eine Veränderung der aktuellen Praxis ausgeschöpft werden. Die organisatorischen Umgestaltungen beziehen sich auf die Neugestaltung der vertraglichen Vereinbarungen, inklusive einer Abänderung der Leistungsbeschreibung, einer neuen Organisation der Planung mit einem zentralen Ansprechpartner, dem BIM-Manager, sowie einer Neuregelung der bisherigen Honorarvereinbarungen. Die technischen Hilfsmittel, wie BIM-Software und leistungsfähige Hardwarekomponenten (z.B. BIM-Server) unterstützen nicht nur die Erstellung des 3D-Gebäudemodells, sondern auch das Datenmanagement im Bauwesen. Die generelle Anwendung der BIM-Planung über die gesamte Lebenszyklusphase des Bauwerks verspricht nicht nur eine effiziente Planung und Ausführung des Bauwerkes, sondern auch einen wirtschaftlichen Betrieb. In Zukunft wird die Einführung von innovativen Planungsmethoden unabdingbar werden, um die steigenden Anforderungen an das Bauwesen bewältigen zu können. Building Information Modeling unterstützt die datendurchgängige Umsetzung dieser Prozesse.

Textprobe: Kapitel 3.3.2, Zusätzlicher Nutzen von 3D-Modellen in der Praxis: Visualisierung: Die Visualisierung des Bauwerkes mit Hilfe von dreidimensionalen Ansichten wird schon seit längerem im Bauwesen angewendet. Gerade bei Architekturwettbewerben ist dies ein beliebtes Gestaltungsmittel, um dem Bauherrn einen guten Eindruck von den Abmessungen oder der Integrierung in die Umgebung zu vermitteln. Jedoch ist dies nicht der einzige Vorteil von dreidimensionalen Visualisierungen. Wie schon im vorangegangenen Abschnitt erwähnt, ist es möglich das 3D-Gebäudemodell mit dem Bauzeitplan zu verknüpfen. Das so entstandene 4D-Modell schafft die Voraussetzung für eine Kollisionsprüfung der Ausführung schon in der Planungsphase. Dies ermöglicht eine durchgehende Bauphase, wobei Unterbrechungen vermieden werden können. Die Bauüberwachung wird durch die 4D-Planung ebenfalls sehr vereinfacht, was in diesem Abschnitt unter Soll-Ist-Vergleiche eingehend erläutert wird. Zusätzlich ist die Visualisierung der Ergebnisse der Tragwerksplanung möglich. So können Schwachstellen aufgezeigt und verstärkt werden, oder aber auch überdimensionierte Bauteile reduziert werden. Ebenfalls ist die Darstellung von Emissionen wie die Lärm-, Wärme-, oder auch Lichtentwicklung möglich. In der Lichtplanung ist eine dreidimensionale Darstellung seit Jahren etabliert. Zurzeit werden Systeme entwickelt, die dreidimensionale Objekte nicht nur auf 2D-Bilschirmen darstellen, sondern mit Hilfe von Brillen als 3D-Raum darstellen, der virtuell betreten werden kann (Virtual Reality). Die Visualisierung von 3D-Modellen auf 2D-Bildschirmen erfolgt durch eine perspektivische Verzerrung des Bildes, damit ein räumlicher Eindruck entsteht. Der virtuelle Raum hingegen basiert auf dem ‘Prinzip des stereoskopischen Sehens’, also einer vorgetäuschten Realität, um die virtuell erzeugte Umgebung wirklichkeitsnah darzustellen. Die aufwändigen Datenbrillen können auch durch stereoskopische Projektionssysteme, vergleichbar mit dem 3D-Kino, ersetzt werden. So ist der Zugang auch für mehrere Benutzer gleichzeitig möglich. Eine weitere Visualisierungsmöglichkeit wird mit dem Begriff Augmented Reality beschrieben. Dabei werden virtuelle Daten mit Hilfe einer Datenbrille oder mittels HeadUp-Displays in die reale Welt projiziert. So wird die Visualisierung der architektonischen Einbindung in die Umgebung oder auch die Darstellung von Innenausstattungsvarianten schon während der Rohbauphase möglich. Baumaschinenführer können durch die Einbindung von Plandaten in Displays unterirdische Leitungen besser erkennen oder Soll-Werte des Aushubs visualisiert bekommen. Soll-Ist-Vergleiche: Wichtig bei der Erstellung von Bauwerken ist die Konformität zwischen Planung und Ausführung. Zu deren Überprüfung gibt es drei wesentliche Vergleiche des Soll- mit dem Ist-Zustand: der geometrische Soll-Ist-Vergleich, die Baufortschritts- sowie die Kostenkontrolle. Beim geometrischen Soll-Ist-Vergleich wird die korrekte Lage des Gebäudes oder Bauteils überprüft, es können die Qualitäten kontrolliert oder auch die Vollständigkeit der ausgeführten Bauteile nachvollzogen werden. Dies erfolgt mittels 3D-Laserscanning, welches ein sehr viel schnelleres und ebenso genaues Verfahren zur Geometrieüberprüfung ist, wie das klassische Aufmessen mit Zollstock, Maßband, Nivellement, Digital-Nivellement oder elektronischem Distanzmesser. Das somit erfasste 3D-Ist-Modell kann dann direkt mit dem in der Planung erstellten Soll-Modell verglichen werden. Eine weitere Möglichkeit des geometrischen Soll-Ist-Vergleichs ist die mit Hilfe von Augmented Reality (vgl. Punkt Visualisierung Kapitel 3.3.2). Dabei wird mittels einer Software ein in der Wirklichkeit aufgenommenes Bild, in das in der Planung erstellte 3D-Modell gelegt. So wird beispielsweise die sich setzende Überhöhung einer Brücke mit der virtuell erstellten Tragwerksplanung verglichen. Auf die Parameter der Bildaufnahme wird im Rahmen der Untersuchungen nicht weiter eingegangen, jedoch ist festzustellen, dass das Bildaufnahmeverfahren auch durchaus bei schlechtem oder staubigem Wetter möglich ist. Die Baufortschrittskontrolle erfolgt nach der Verknüpfung des 3D-Gebäudemodells mit der Terminplanung. Der so entstandene virtuelle Bauablauf simuliert die Ausführungsphase bereits während der Planung. Im Simulationsmodell wird mit einer verschiedenfarbigen Kennzeichnung der Bauteile eine übersichtliche Visualisierung der Ausführung erzeugt. Damit kann jeder Projektbeteiligte zu jedem Zeitpunkt des Baus die Planung mit der Realität auf der Baustelle vergleichen. Abweichungen zur Terminplanung werden schnell erkannt und können durch geeignete Maßnahmen gegengesteuert werden. Die Überprüfung der Soll- und Ist-Kosten ist, wie bereits 1993 von Böllmann festgestellt, ‘eine vertragliche Hauptpflicht des Architekten durch alle Leistungsphasen hindurch.’ Dies wird durch die Fortschreibung der HOAI 20 Jahre später erneut bestätigt, da diese eine ‘durchgängige Kostenverfolgung’ fordert. Durch die sehr genaue Bestimmung der Baukosten mit Hilfe von BIM (vgl. Punkt Baukostenermittlung Kapitel 3.3.1) lassen sich schon in der Planungsphase präzise die Ausführungskosten voraussagen. Sofern es zu einer Abweichung während des Baus kommt, können die Gründe hierfür eruiert werden (z.B. fehlerhafte Abrechnung des Unternehmers). Generell ist eine erhöhte Kostentransparenz gegenüber dem Bauherrn möglich, da das Nachtragspotential durch erhöhte Mengen oder eine fehlerhafte Ausschreibung deutlich mit BIM gesenkt werden kann. Fertigteilherstellung mit BIM: Die Verwendung von 5D-Software in Fertigteilwerken ist ein weiterer Nutzen von BIM und wird unter dem Begriff ‘Computer-aided manufacturing’ (CAM) gebündelt. Die in der Planung erstellten Bauwerksmodelle werden auf einzelne Bauteile herunter gebrochen und direkt, oder nach Konvertierung, in die jeweiligen Produktionsmaschinen eingelesen. Somit ist eine effektive und individuelle Fertigung von zum Beispiel Holzkonstruktionen, Betonstahlmatten oder Bewehrungskörben möglich. Wichtig hierbei ist die frühe Einbindung von Fertigteilwerken in die Planung, damit die Potentiale und Möglichkeiten der vorhandenen Produktionsmaschinen effizient ausgenutzt werden können. Hierbei ist wieder die These ‘unter BIM ist nicht nur die Erstellung eines dreidimensionalen Gebäudemodells, sondern die Einführung eines integrierten Planungsprozesses zu sehen.’ Dadurch ist es möglich, bereits von der Planungsseite her eine Bauwerksgeometrie zu entwerfen, die einen hohen Grad an Fertigteilen ermöglicht, um eine wirtschaftliche und termingerechte Ausführung zu bewirken. Die Nutzung des durchgängigen, virtuellen Gebäudemodells würde in den Fertigteilwerken deren Prozesse nachhaltig verkürzen, da nicht, wie derzeit üblich, aus 2D-Plänen 3D-Ausführungsmodelle erzeugt werden müssten. Die Daten des 3D-Models können direkt für die Steuerung von Schweißrobotern oder Fräsen genutzt werden.

• Datendurchgängigkeit

• 3D-Planung

• HOAI

• Integriertes Datenmanagement

Dipl.-Ing. Matthias Albrecht, Jahrgang 1988, beendete im Jahr 2013 erfolgreich sein Studium der Fachrichtung Bauingenieurwesen an der Technischen Universität Dresden. Als Vertiefungsrichtung belegte er Baubetrieb und spezialisierte sich im auftraggeberseitigen Projektmanagement. Vor und während seines Studiums sammelte er vertiefte Praxiskenntnisse im Bereich Planung, Ausführung und bauherrenseitiger Projektleitung. Um eine flächendeckende Einführung der vergleichsweise neuen Projektabwicklungsmethode Building Information Modeling voran zu treiben, verfasste er das vorliegende Fachbuch.