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02 | BIM Fundamentals
In "BIM Fundamentals" erfährt man kurz und prägnant die theoretischen Grundlagen von Building Information Modeling (BIM). Das erlangte Wissen ist notwendig zur Durchführung der weiteren Kursmodule
Modulaufbau
Inhalte des Moduls
Ziele des Moduls
· Grundlagenvermittlung zur Arbeitsweise nach Building-Information-Modeling (BIM)
· Verständnis über die Notwendigkeit von Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA)
· Erkenntnis über die Vorteile im Umgang mit digitalen Bauwerksmodellen
· Vermittlung wichtiger Begrifflichkeiten, welche im BIM-Prozess eine tragende Rolle spielen
· Verständnis der einzelnen BIM-Rollen im BIM-Prozess und deren Zusammengehörigkeit
Erforderliche Theorie
· AIA – Auftraggeber-Informationsanforderungen
· BCF - BIM Collaboration Format
· BIM – Building Information Modeling
· BIM-Vorteile für Auftraggeber und Betreiber
· BIM-Vorteile für Unternehmen
· BMC - BIM-based model check (Modellprüfung)
· CDE (Common Data Environment)
· DLG - Digitale Liefergegenstände
· IFC (Indutry Foundation Classes)
· little, big, open, closed BIM
· LoIN (Level of Information Need)
Was ist BIM?
Oft hört man in Verbindung mit Building Information Modeling die Frage "Was ist BIM eigentlich?". Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) beschreibt BIM im Stufenplan für Digitales Planen und Bauen wie folgt:
„Building Information Modeling bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik, mit der auf der Grundlage digitaler Modelle eines Bauwerks die für seinen Lebenszyklus relevanten Informationen und Daten konsistent erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten ausgetauscht oder für die weitere Bearbeitung übergeben werden.“ (Stand Dezember 2015)
Etwas einfacher ausgedrückt stellt BIM also eine kooperative Arbeitsweise dar, bei der alle Beteiligten eines Bauprojekts zusammenarbeiten und wichtige Informationen und Daten in digitalen Modellen sammeln, organisieren um eine transparente Kommunikation zwischen allen Beteiligten zu gewährleisten.
Einheitliche Anwendung durch definierte Richtlinien
Da es sich bei BIM um eine fortschrittliche und komplexe Art von Arbeitsmethodik handelt, hat der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) zur einheitlichen Anwendung von BIM die VDI-Richtlinie entwickelt. Sie legt alle Normen, Regeln und Standards fest. Sie dient als Wegweiser und Orientierungshilfe für Ingenieure, Architekten und andere Fachleute, die BIM in ihren Projekten integrieren möchten. In der VDI 2552 Blatt 2 stehen alle Beschreibungen zu BIM. Dort wird BIM wie folgt beschrieben:
„Methode zur Planung, zur Ausführung und zum Betrieb von Bauwerken mit einem partnerschaftlichen Ansatz auf Grundlage einer zentrischen Bereitstellung von Informationen zur gemeinschaftlichen Nutzung.
Anmerkung: Das Bauwerksmodell ist das primäre Werkzeug, das die Arbeitsweise unterstützt und der Verwaltung von Informationen dient (z.B. Zeit, Kosten, Nutzungsdaten). BIM ist kein Softwarepaket, sondern eine Arbeitsmethode, die sowohl die Projektsteuerung als auch die Zusammenarbeit in allen Lebensphasen eines Bauwerks erleichtert.
Die Einführung von BIM
BIM Deutschland - Dem Zentrum für die Digitalisierung des Bauwesens ist zu entnehmen, dass die Anfänge des Einsatzes von BIM für Bauprojekte des Bundes in das Jahr 2013 zurückreichen: Damals wurde mit der „Reformkommission Bau von Großprojekten“ ein runder Tisch von Akteuren aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik ins Leben gerufen, mit dem Ziel zur Entwicklung einer Strategie für mehr Effizienz, Kosten- und Termintreue bei Großprojekten im Baubereich. Auf BIM Deutschland ist das Ziel von BIM folgendermaßen definiert:
"Es ist erklärtes Ziel der Bundesregierung, BIM in Deutschland zum Durchbruch zu verhelfen. Deshalb wurden Fahrpläne erstellt, wie BIM erfolgreich in Bauprojekten im Hoch- und Tiefbau, zu Wasser und auf der Schiene eingesetzt werden kann." (BIM Deutschland)
Im Videotutorial sind die Anfänge zur Einführung von BIM in Deutschland genauer zusammengefasst.
Aus den allgemeinen Medien ist außerdem bekannt, dass es in der Vergangenheit zahlreiche Probleme bei der Einhaltung von Kosten- und Zeitbudgets bei Großbauprojekten:
Bei der Elbphilharmonie wurden die Baukosten anfangs auf 77 Millionen€ geschätzt. Die Kosten explodierten jedoch im Laufe der Realisierung auf ca. 789 Millionen€, so dass die Elbphilharmonie heute zu den teuersten Gebäuden der Welt gehört.
Eine ähnliche Kostenexplosion hat am Berliner Flughafen BER stattgefunden. Ursprünglich wurde der Bau auf ca. 2,46 Milliarden€ kalkuliert. Realisiert wurde er mit 6,5 Milliarden€, einer Kostensteigerung von 264%.
Auch beim Verkehrs- und Städtebaugroßprojekt Stuttgart21 explodierten die Baukosten von 2,46 Milliarden€ auf geschätzte 6,5 Milliarden€.
Durch Schwierigkeiten in der Einhaltung der Zeit- und Kostenbudgets während der Planung und Realisierung von Großbauprojekten mussten neue Wege gefunden werden, um Kosten, Bauzeiten und im Allgemeinen fachliche Abstimmungsprozesse zukünftig besser vorhersagen und planen zu können, was uns zum nächsten Kapitel 04 Vor- und Nachteile bringt.
Die MacLeamy Kurve
Im Videotutorial wird die MacLeamy Kurve genauer erläutert.
Mehr Informationen zu Patrick MacLeamy findest du hier.
Vor- und Nachteile im Überblick
Der größte Aufwand mittels der BIM liegt in der Modellierung eines digitalen Bauwerksmodells, also in der digitalen Darstellung eines gewissen Leistungsstandes in Form von geometrischen und alphanummerischen Informationen, die in einem Computermodell abzubilden sind. Sofern das digitale Bauwerksmodell konsistent erfasst und abgestimmt wurde, bietet BIM zahlreichen Nutzen für die Bauindustrie, wenn alle Projektbeteiligten eng zusammenarbeiten.
Insgesamt kann die Einführung von BIM die Effizienz steigern, Kosten senken und die Qualität von Bauprojekten verbessern. Es ist jedoch wichtig, die Herausforderungen und Investitionen bei der Umstellung zu berücksichtigen.
Steigerung von Qualität, Effizienz und Kostenkontrolle
Eine BIM-Strategie lässt sich als strategischer Ansatz zur Implementierung von digitalen Technologien im Bauwesen betrachten. Sie zielt darauf ab, die Qualität, Effizienz und Kostenkontrolle bei der Planung, dem Bau und dem Betrieb von Bauprojekten zu verbessern.
Dazu muss sich vorstellen, dass an einem BIM-Projekt viele Projektbeteiligte gemeinsam arbeiten, fachliche und technische Probleme zu lösen und sich darüber gemeinsam abstimmen. Damit die Zusammenarbeit reibungslos verläuft, ist es wichtig, einen klaren Fahrplan (eine klare Strategie) festzulegen, um zu bestimmen, wann und wie Abstimmungen stattfinden sollen und vor Allem was abzustimmen ist, noch bevor das eigentliche BIM-Projekt beginnt.
BIM Ziele
In BIM-Projekten werden verschiedene Ziele verfolgt, um die Effizienz, Qualität und Nachhaltigkeit im Bauwesen zu verbessern. Diese Ziele variieren je nach Projekttyp, Organisation und individuellen Anforderungen. Die Wahl der Ziele hängt von den spezifischen Herausforderungen und Zielen des jeweiligen BIM-Projekts ab.
Einige Beispiele für BIM-Projektziele sind im Videotutorial erklärt.
Klare Abgrenzung und Bewertung des Aufwands
BIM-Anwendungsfälle sind spezifische Prozesse, die unter Verwendung von BIM-Modellen zur Erreichung festgelegter Ziele beitragen. Sie dienen dazu, Aufgabenbereiche zu definieren, in denen BIM in Unternehmen oder Projekten eingesetzt werden kann. Diese Anwendungsfälle ermöglichen eine klare Abgrenzung und Bewertung des Aufwands.
Steckbrief eines Anwendungsfalls
Alle Anwendungsfälle unterstützen übergeordnete Ziele wie Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und Kollaboration im Bauprozess. Jeder Anwendungsfall hat einen kurzen Steckbrief, der die wichtigsten Merkmale zusammenfasst.
Hier sind ein paar Beispiele für BIM-Anwendungsfälle:
Bestandserfassung: Erfassung von Informationen über bestehende Gebäude oder Infrastruktur
Planungsvariantenuntersuchung: Untersuchung verschiedener Planungsansätze und Varianten
Visualisierungen: Erstellung von visuellen Darstellungen für Präsentationen und Kommunikation
Bemessung und Nachweisführung: Berechnung und Nachweisführung für Bauteile und Konstruktionen
Koordination der Fachgewerke: Abstimmung zwischen verschiedenen Gewerken im Bauwesen
Fortschrittskontrolle der Planung: Überwachung des Projektfortschritts während der Planungsphase
Erstellung von Entwurfs- und Genehmigungsplänen: Erzeugung von Plänen für Entwurfs- und Genehmigungsphasen
Weitere Informationen sind auf der Homepage von BIM Deutschland abzurufen.
Die Bedeutung des Begriffs Interoperabilität
Die Initiative Mittelstand-Digital, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), betont die Bedeutung der Interoperabilität. Sie ermöglicht verschiedenen Systemen und Softwareprogrammen übergreifend oder im Idealfall nahtlos zusammenzuarbeiten.
Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA)
Weitere Informationen zu AIA sind auf der Homepage von BIM Deutschland zu finden. Über BIM Deutschland kann ebenfalls ein Muster zum genaueren Einblick in die AIA aufgerufen werden.
BIM-Abwicklungsplan (BAP)
In den weiteren Kapiteln erfährst du mehr über die folgenden Begrifflichkeiten, welche im BIM-Prozess eine tragende Rolle spielen und in den meisten Fällen Anwendung finden.
Alle Begrifflichkeiten sind ebenfalls in unserem BIM-Glossar abrufbar.
· BIM Collaboration Format (BCF)
· Common Data Environment (CDE)
· Digitale Liefergegenstände (DLG)
· Industry Foundation Clases (IFC)
· Level of Development (LoD, LoG, LoI)
Die Modell(bedarfs)tiefe
Das Level of Development (LOD) beschreibt den Entwicklungsstand der Bestandteile eines Bauwerksmodells. LOD gibt damit Auskunft darüber, welchen geometrischen Detaillierungsgrad die Teile eines Bauwerksmodells in unterschiedlichen Leistungsphasen haben und wie verlässlich die alphanumerischen Informationen einzelner Bauteile im Bauwerksmodell sind.
Erklärung zur Grafik
Das Level of Development (LOD) ist grundlegend für die Projektverständigung und bestimmt den Grad der Fertigstellung des Modells, was wiederum die Detailtiefe der einzelnen Modellelemente festlegt. Die Skala reicht von LoD 100 bis 500, wobei höhere Zahlen eine höhere Detailgenauigkeit anzeigen. Es ist wichtig zu betonen, dass das LOD kein Zeitrahmen ist, sondern ein Maß für den Fertigstellungsgrad.
Das Level of Geometry (LOG) bezieht sich auf die geometrischen Anforderungen zur Darstellung von Bauelementen und deren Detaillierung im Planungsmodell. Das Level of Information (LoI) hingegen definiert die alphanumerischen Informationsanforderungen an die Bauelemente. Beide werden unabhängig voneinander in den Stufen 100 bis 500 kategorisiert. LoG beschreibt den geometrischen Inhalt des Modells, während LoI den Informationsgehalt der Bauelemente spezifiziert.
Im nächsten Kapitel geht es mit den Modellrichtlinien weiter.
Rahmen und Bedingungen zur Erstellung von 3D-Modellen
Beispielaspekte zur Festlegung einer Modellierungsrichtlinie
1. Geometriequalität des Bauwerksmodells:
Die Modellierungsrichtlinie definiert, wie Elemente im Modell zu gestalten sind. Zum Beispiel, wie Gründungen, Fundamente oder Außenwandanschlüsse modelliert werden sollen. Bspw. sind aufgehende Bauteile - wie Stützen und Wände - geschossweise zu modellieren, um gegebenenfalls die Informationen weiterzunutzen, um aus dem Modell heraus den Bauablauf zu simulieren.
2. Referenzpunkte im Gebäudemodell:
Sie legt fest, wo sich bestimmte Referenzpunkte im Modell befinden, z. B. die Position von 0,00 bei den Geschossen (Oberkante Fertigfußboden OKFF oder Oberkante Rohdecke OKRD) oder der unveränderbare Festpunkt des Koordinationskörpers, für den Modelltransfer zwischen den unterschiedlichen Fachdisziplinen.
3. Umgang mit mehrschichtigen Modellelementen:
Abhängig vom gewählten Level of Geometry sind einige Modellelemente, wie etwa Wände, Decken und Dächer in ihren einzelnen Schichten darzustellen. Hierzu gibt es verschiedene technische Modellierungsmethoden, die in einer Modellierungsrichtlinie festgehalten werden.
4. Allgemeine Modellregularien:
Weiterhin können in einer Modellierungsrichtlinie Informationen zum Achsraster, zu den Materialien, Texturen und Schraffuren sowie zur schematischen Darstellung und Beschriftung vorgegeben werden, an denen sich die Modellierenden zu halten haben.
Weitere Informationen zu rModellierungsrichtlinien sind auf der Homepage des BIM-Institutes der Bergischen Universität Wuppertal zu finden.
Kommunikation von "Problemen" in einem BIM-Modell
Die CDE (Common Data Environment) bildet einen entscheidenden Grundpfeiler für eine effiziente Zusammenarbeit während der Projektumsetzung und wird in der Regel vom Auftraggeber bereitgestellt. Ein professioneller Auftraggeber optimiert dabei sein gesamtes Portfolio über eine CDE, um Einrichtungsaufwände zu minimieren und gleichzeitig die Vorteile zentraler Datenhaltung und einheitlicher Strukturierung zu nutzen.
Im Allgemeinen handelt es sich bei einer CDE um eine webbasierte Plattform, die das gesamte Planungsteam zusammenbringt und die Integration verschiedener Anwendungen unterstützt. Innerhalb spezifischer Fachdisziplinen werden integrierte Kollaborationsplattformen genutzt, welche die Zusammenarbeit innerhalb konkreter Anwendungen ermöglichen. Dies beinhaltet Funktionen wie Echtzeit-Kollaboration bis auf die Ebene von Elementen oder Merkmalen.
Die Vorzüge einer gemeinsamen CDE-Lösung und entsprechender Arbeitsabläufe umfassen kontrollierten Zugang zu Projektinformationen, klar definierte Austauschprozesse, eindeutig festgelegte Dokumenten- und Modellstatus sowie transparente Kommunikation. Des Weiteren liegt die Verantwortung für Informationen innerhalb jedes Informationscontainers bei der produzierenden Organisationseinheit. Gemeinsam nutzbare Informationscontainer reduzieren den Zeit- und Kostenaufwand für die Erstellung koordinierter Informationen, und ein vollständiger Prüfnachweis der Informationserzeugung steht für die Verwendung während und nach jeder Projektdurchführung sowie Asset-Managementtätigkeit zur Verfügung.
BIM-Rollen und ihre Bedeutung
Die Grafik zeigt die wichtigsten Rollen und deren Haupttätigkeiten.
Es gilt zu beachten, dass die genauen Aufgaben je nach Bürostruktur und Projekt variieren können.
Zusammengehörigkeit der Rollen
Die Interaktion und Weisungsbefugnis zwischen den verschiedenen BIM-Rollen kann je nach Projekt und Organisation variieren. Hier sind einige allgemeine Richtlinien:
BIM-Manager:
Der BIM-Manager ist in der Regel oberste Instanz und verantwortlich für die strategische Planung und Überwachung aller BIM-Prozesse. Er gibt die Richtung vor und stellt sicher, dass die BIM-Ziele des Auftraggebers erreicht werden. Der BIM-Manager kann Weisungen an alle anderen BIM-Rollen erteilen.
BIM-Gesamtkoordinator:
Der BIM-Gesamtkoordinator arbeitet eng mit dem BIM-Manager zusammen. Er ist für die Koordination der gesamten BIM-Planung seitens der Auftragnehmer verantwortlich. Bei Konflikten oder Abstimmungsbedarf kann der BIM-Gesamtkoordinator Entscheidungen treffen.
BIM-Koordinator:
Der BIM-Koordinator arbeitet mit dem BIM-Gesamtkoordinator und anderen Fachplanern zusammen. Er ist für die Koordination der Aufträge innerhalb des unternehmensinternen BIM-Modells verantwortlich. Bei Konflikten oder Abstimmungsbedarf kann der BIM-Koordinator Lösungen vorschlagen.
BIM-Autor:
Der BIM-Autor erstellt und modelliert die BIM-Modelle. Er arbeitet eng mit anderen Fachplanern zusammen, um detaillierte Fachplanung zu gewährleisten. Der BIM-Autor kann Änderungen am Modell vornehmen, um Konflikte zu lösen.
BIM-Nutzer:
BIM-Nutzer verwenden die vom BIM-Gesamtkoordinator abgestimmten BIM-Modelle für ihre jeweiligen Aufgaben. Sie tauschen Informationen mit anderen Projektbeteiligten aus. BIM-Nutzer können Feedback und Anforderungen über den BIM-Gesamtkoordinator an die BIM-Autoren weitergeben.
Fast geschafft!
Du hast alle Kapitel der BIM Fundamentals durchlaufen und bist nun am Ende des ersten Kursmoduls angelangt. Bevor es mit dem nächsten Modul – 03 I BIM-Autor – weitergeht und du in die Praxis kommst, ist noch eine Hürde zu meistern. Das abschließende Quiz soll dein Wissen prüfen und klarstellen, dass du für die Weiterfahrt zum BIM-Autor alles Nötige im Gepäck hast, damit nichts schief geht.
Registrierung & Durchführung
Du kannst dich über den Link für das Quiz registrieren oder scannst mit einem beliebigen Gerät den QR Code, damit du das Quiz von überall durchführen kannst.
Du kannst dich bis zum 11.April 2024 um 14 Uhr registrieren.
Hier gehts zum QUIZ
Das Quiz wird nach der Registrierung freigeschaltet und am 11. April 2024 ab 14:00 Uhr im 3D Labor durchgeführt.
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Aufgaben
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Downloads
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