BIM: Herausforderungen und Potenziale

Die Einführung der Technologie im Bauwesen verlief bisher eher schleppend, aber so langsam wird sich die Industrie dem Potenzial von BIM bewusst. BIM verspricht eine bessere Entscheidungsfindung während des gesamten Projektzyklus. Obwohl BIM Probleme effektiver löst, die Kommunikation verbessert und den Projektfortschritt schneller voranbringt, wurden bereits einige Herausforderungen identifiziert, die gelöst werden müssen, bevor die Implementierung zur Norm wird.

BIM Zusammenfassung

Building Information Modeling (BIM) ist definiert als ein “Prozess, der den strukturierten Austausch und die Koordination digitaler Informationen über ein Gebäude während des gesamten Projektzyklus umfasst” (Eastman et al., 2011). BIM wird als kollaborative Technologie bezeichnet, die viele mit mangelnder Kommunikation verbundenen Probleme in dieser Branche löst (Navendren et al., 2014).

In den letzten zwei Jahrzehnten war eine effektive und effiziente Übergabe eine der größten Herausforderungen in der Bauindustrie. Die angesprochenen Probleme sind der Mangel an Ressourcen, die Garantie der EInhaltung von Fristen während des Lieferprozesses, die Qualität des Endprodukts und nicht kontrollierbare Risiken (Navendren et al., 2014).

Die mangelnde Integration in einem ungenau geplanten Lieferprozess verhindert jede Form von effektiver Kommunikation oder Zusammenarbeit. Die Sicherstellung einer guten Koordination dieses einzigartigen Prozesses scheint der Knackpunkt für die Verbesserung der Bauwirtschaft zu sein (Arayici et al., 2011).

Virtuelle 3D-Kommunikation ist ein innovativer Prozess, der das Ausmaß der Integration und Zusammenarbeit mit dem Projektabwicklungssystem revolutionieren kann (Eastman et al., 2011). Und dieser Prozess ist nichts anderes als BIM.

BIM Projektionen

Obwohl es BIM bereits seit den 80er Jahren gibt, wurde es erst in den letzten Jahren populär eingesetzt (Eastman et al., 2011). In Großbritannien nimmt BIM bereits eine größere Rolle ein, aufgrund der Baustrategie der britischen Regierung, BIM Level 2 bis Ende 2016 bei allen Regierungsprojekten umzusetzen und agiert als Vorbild für die globale Nutzung in der Baubranche (Navendren et al., 2014).

Zu den Erwartungen der Regierung gehören eine effiziente Bereitstellung, eine verbesserte CO2-Effizienz und eine 20%ige Senkung der Baukosten bei öffentlichen Projekten durch die systematische Einführung von BIM (Navendren, 2014). Es wird erwartet, dass diese Ziele durch den Einsatz von BIM erreicht werden.

Es gibt jedoch einige spezifische Probleme, die diesen Leistungen entgegenwirken. Sie werden in den folgenden Abschnitten parallel zu den Vorteilen von BIM erläutert.

BIM Vorteile

Das Potenzial von BIM ist enorm und die Vorteile der Einführung von BIM in Bauprojekten sind vielfältig, umfassen aber im Wesentlichen die folgenden Aspekte (Azhar, 2011):

• Schnellere und effektivere Prozesse: Informationen werden leichter ausgetauscht und können wertschöpfend wiederverwendet werden.
• Besseres Design: Gebäudevorschläge können genau analysiert, Simulationen schnell durchgeführt und Leistungsbewertungen durchgeführt werden, um verbesserte und innovative Lösungen zu ermöglichen.
• Kontrolle der Lebenszykluskosten und der Umweltdaten: Die Umweltleistung ist besser vorhersehbar und die Lebenszykluskosten werden besser verstanden.
• Bessere Produktionsqualität: Die Dokumentationsausgabe ist flexibel und automatisiert.
• Automatisierte Montage: Digitale Produktdaten können durch nachgelagerte Prozesse genutzt und für die Herstellung und Montage von Konstruktionssystemen verwendet werden.
• Besserer Kundenservice: Anregungen werden durch eine genaue Visualisierung besser verstanden.
• Lebenszyklusdaten: Anforderungs-, Entwurfs-, Konstruktions- und Betriebsinformationen können im Facility Management verwendet werden.

In einer Fallstudie von 32 Großprojekten berichtete das Center for Integrated Facilities Engineering der Stanford University über die folgenden Vorteile in statistischen Daten (CRC Construction Innovation, 2007):

• Bis zu 40% Beseitigung von nicht budgetierten Änderungen
• Kostenschätzungsgenauigkeit innerhalb von 3% im Vergleich zu herkömmlichen Schätzungen
• Bis zu 80% Zeitersparnis bei der Kostenschätzung
• Bis zu 10% Einsparung beim Auftragswert durch Konflikterkennung
• Bis zu 7% Verkürzung der Projektzeit

Darüber hinaus ergeben sich besondere Vorteile für die verschiedenen Projektbeteiligten:

• Kunden: Bessere Anforderungserfassung durch verbesserte Kommunikation mit dem Designteam
• Designer: Mehr Klarheit in der Designabsicht, einfaches Testen von Designoptionen und schnelle Kommunikation der Design-Dokumentation an die Teams.
• Auftragnehmer: Zugang zu qualitativ hochwertigeren Informationen für Schätzungen und Ausschreibungen, frühzeitige Einbeziehung, um zur Konstruierbarkeit und effektiven Planung beizutragen und schließlich der reibungslose Bau durch die Möglichkeit, Simulationen durchzuführen, bevor mit dem Bau begonnen wird.
• Facility Management: Verbesserte Qualität der Bestands- und Übergabeinformationen und einfachere Integration in computergestützte Gebäudemanagementsysteme für Wartungs- und Nachbelegungsbewertungen (Enhanced quality of as-built and handing-over information, and easier integration into computer-aided facilities management systems for maintenance and post occupancy assessments.).

Um eine geplante Investition zu bewerten, wird in der Regel der Return on Investment (ROI) analysiert. Es gibt einen Überblick über die erwarteten Investitionsvorteile und die Investitionskosten (ROI = Gewinn/Kosten). In einer detaillierten Studie von 10 Projekten variierte der BIM-ROI für verschiedene Projekte zwischen 140% und 39.900%.

Der berechnete Gesamtdurchschnitt betrug 1,633% bzw. 634% für Projekte, die nicht von der Planung profitierten oder die die Diagnosephase nicht auswerten konnten. Aufgrund der großen Streuung der Daten war es allerdings schwierig, einen bestimmten Bereich für den BIM-ROI festzulegen.

Andere Projekte messen die Einsparungen von BIM durch die eigentliche Bauphase, Kollisionserkennung, Kostenvermeidung und Wertplanung/-analyse. In keiner der genannten Kosten wurden indirekte Kosten, Design, Bau oder administrative oder sonstige Kosteneinsparungen infolge der Implementierung von BIM berücksichtigt.

In einer McGraw Hill Construction BIM-Studie aus dem Jahr 2014 berichteten 75% der Auftragnehmer weltweit über einen positiven ROI. Der tatsächliche ROI von BIM kann allerdings weitaus höher als berichtet sein.

BIM Risken

Die mit der Umsetzung von BIM verbundenen Risiken lassen sich in zwei verschiedene Kategorien einteilen: rechtliche (oder vertragliche) und technische (Azhar, 2011).

• Rechtlich: Die Eigentumsverhältnisse sind unklar und die Notwendigkeit, sie durch Urheberrechtsgesetze und andere Rechtswege zu schützen fehlt. Es gibt keine einfache Antwort auf Dateneigentum, da die Teammitglieder proprietäre Informationen für die Verwendung in einem Projektdesign bereitstellen, das vom Projekteigner bezahlt wird. Wenn Mitglieder eines Projektteams, die nicht der Eigentümer und der Ingenieur/Architekt sind, Daten für die Integration in das BIM bereitstellen, können Lizenzprobleme auftreten. Eine weitere Frage ist, wer die Eingabe von Daten in das Modell kontrolliert und für eventuelle Ungenauigkeiten verantwortlich ist. Der Begriff Integration verwischt dabei die das Verantwortungsniveau, das Risiko und Verantwortung wahrscheinlich erhöht
• Technisch: Da dem Gebäudeinformationsmodell Kosten und Zeitplan als zusätzliche Dimensionen hinzugefügt werden, wird auch die Verantwortung für die richtige technologische Schnittstelle zwischen verschiedenen Programmen zu einem Problem. Die Verantwortung für die Genauigkeit und Koordination von Kosten- und Zeitplandaten muss vertraglich geregelt werden — die Risiken bei der Verwendung von BIM werden zusammen mit den Belohnungen zwischen den Projektbeteiligten aufgeteilt.

BIM Herausforderungen

Trotz der Vorteile, die durch viele Fallstudien belegt wurden, gibt es für BIM noch einige Herausforderungen, die eine flächendeckende Nutzung und Umsetzung weiterhin verhindern. Viele kleine Unternehmen sind besorgt über die Veränderungen, die der gesamte BIM-Prozess mit sich bringt. Im Jahr 2014 skizzierte die National Building Specifications (NBS) die fünf Hauptursachen, warum Unternehmen den Wechsel zu BIM noch nicht vollzogen haben (Lymath, 2014).

1. Kundennachfrage. 73% der kleinen Unternehmen mit fünf oder weniger Mitarbeitern glauben, dass ihre Kunden kein BIM wünschen. Während die britische Regierung dazu neigt, die Verwendung von BIM für öffentlich finanzierte Arbeiten vorzuschreiben, stellen kleine Geschäftskunden relativ selten ähnliche Anfragen.
2. Relevanz. 71% der kleinen Unternehmen glauben, dass BIM nicht immer für ihre speziellen Projekte geeignet ist. Sie sind der Meinung, dass ihre Arbeitsbelastung auf einem Niveau liegt, das kein BIM erfordert. Dabei ist jedoch zu beachten, dass auch inländische Projekte komplex sein können.
3. Kosten. Der Wechsel zu BIM zieht Kosten für Software, Schulungen und Aufwand mit sich. Dabei sollte jedoch im Hinterkopf behalten werden, dass potenzielle Vorteile gegenüber den Kosten überwiegen. Die Unternehmen, die BIM bereits eingeführt haben, berichten tendenziell, dass die Ergebnisse besser waren, als sie erwartet hätten.
4. Projektgröße. Es wird fälschlicherweise oft angenommen, dass BIM nur bei großen Projekten wirksam ist. Dabei bringt BIM Vorteile für Projekte jeder Größenordnung. Auch für kleine Projekte sind die Vorteile spürbar.
5. Interne Kompetenzen. 62% der kleinen Auftragnehmer (mit fünf oder weniger Mitarbeitern) und 77% der Unternehmen (mit sechs oder mehr Mitarbeitern) gaben an, dass sie nicht über die nötigen Kompetenzen im Bereich BIM verfügen. Der Aufschwung der Branche erhöht jedoch die Nachfrage nach Personal und ist somit der ideale Zeitpunkt, um Mitarbeiter mit den notwendigen Fähigkeiten einzustellen. Kleinere Auftragnehmer können auch in Schulungen investieren, was zu niedrigeren Gesamtkosten führen würde.

Diese Managementprobleme konzentrieren sich auf die Implementierung und Nutzung von BIM. Es gibt keinen klaren Konsens darüber, wie BIM implementiert oder eingesetzt werden soll. Es gibt kein einziges BIM-Dokument, das eine Anleitung zu seiner Anwendung und Verwendung enthält.

Daher ist es unerlässlich, den BIM-Prozess zu standardisieren und Richtlinien für seine Umsetzung zu definieren. Es ist auch notwendig, darzulegen, wer die Gebäudeinformationsmodelle entwickeln und verwalten soll und wie die Entwicklungs- und Betriebskosten verteilt werden.

Die technischen Gründe lassen sich dagegen in drei Kategorien einteilen (Bernstein und Pittman, 2005).

1. Die Notwendigkeit von klar definierten transaktionalen Konstruktionsprozessmodellen, um Probleme mit der Interoperabilität zu vermeiden,
2. Die Anforderung, dass digitale Konstruktionsdaten berechenbar sein müssen, und
3. Der Bedarf an gut entwickelten praktischen Strategien für den gezielten Austausch und die Integration von aussagekräftigen Informationen zwischen den Komponenten des BIM.

Entwicklung transaktionaler Geschäftsprozesse

BIM kann den Informationsfluss erleichtern und Prozesse verbinden, aber wird die geschäftlichen Herausforderungen nicht lösen können. Die Integration von Konstruktionsdaten in einen modellbasierten Design-to-Build-Prozess kann potenzielle Konflikte beseitigen, geht aber nicht auf den Mangel grundlegender Geschäftsprozessintegration ein (Bernstein und Pittman, 2005).

Berechenbarkeit digitaler Designinformationen

Die derzeit in der Bauindustrie eingesetzten computergestützten Konstruktionswerkzeuge (CAD) erzeugen nur visuelle Daten ohne berechenbare Informationen. Diese Beobachtungen sind nützlich für uns Menschen, enthalten aber letztendlich wenig Informationen, die für andere Zwecke als das Plotten von Plänen verwendet werden können.

Meistens werden die Daten angeschaut, interpretiert und zur weiteren Analyse in eine andere Anwendung übertragen. Das verschwendet viel Zeit und sorgt für zusätzliche Fehler quellen. Bevor dieser Industriesektor BIM vollständig einsetzt, wäre es in erster Linie notwendig, die Notwendigkeit berechenbarer Informationen zu verstehen, aber auch die Einstellung von Bildern zu Informationsmodellen zu ändern.

Sobald der Wert von berechenbaren Datenbanken erkannt ist — und berechenbare Datenbanken für Gebäude geschaffen werden — können neue Formen von Werten eingeführt werden (Bernstein und Pittman, 2005).

Dateninteroperabilität

Sobald Geschäftsprozesse und Berechenbarkeit geklärt sind, besteht die letzte Voraussetzung für die Einführung von BIM darin, die Daten für alle Beteiligten zugänglich zu machen (Bernstein und Pittman, 2005). Diese Idee des Austauschs von Designinformationen wird als “Interoperabilität” bezeichnet.

In den letzten Jahren sind BIM-Techniken dieses Problem mit verschiedenen Integrationssoftware, die verschiedene BIM-Toolformate unterstützen, angegangen (Wang, 2011).

Forscher und Praktiker in der Industrie haben Lösungen entwickelt, um diese BIM-Herausforderungen und andere damit verbundene Risiken zu überwinden. Es wird erwartet, dass der Einsatz von BIM den Wachstumskurs in der Bau-, Ingenieur- und Architekturbranche fortsetzen wird.

Building Information Modelling verbessert die Vorhersagbarkeit der Gebäudeleistung und des Betriebs erheblich. So verändern sich die Arbeitsprozesse in der Architektur-, Ingenieur- und Baubranche dank innovativer Methoden zur virtuellen Gestaltung und Steuerung von Projekten langsam.

Mit zunehmender Nutzung von BIM steigt auch die Zusammenarbeit innerhalb der Projektteams, die eine verbesserte Rentabilität, Kostensenkungen, ein besseres Zeitmanagement und verbesserte Kundenbeziehungen mit sich bringt (Azhar, 2011). Das Potenzial für den wirtschaftlichen Nutzen ist ebenfalls ersichtlich, basierend auf dem Return on Investment (ROI) von 634% der BIM-Fallstudien. BIM bringt ein neues Paradigma in das AEC — die Integration der Funktionen aller Projektträger könnte die Effizienz und die Gesamtharmonie verbessern, aber auch zum Verlust dieser wichtigen Check-and-Balance-Mechanismen im aktuellen Paradigma führen.

Die Zukunft für BIM sieht vielversprechend aus; sie ist spannend und herausfordernd zugleich. Hoffen wir, dass der zunehmende Einsatz von BIM es der Industrie ermöglicht, eine Steigerung ihrer Produktivität und eine Senkung der Projektkosten zu erreichen.

In einem früheren Blogbeitrag haben wir darüber diskutiert, was BIM eigentlich ist und welche Auswirkungen es auf die sich schnell entwickelnde Baubranche hat. Dieser Artikel ist Teil einer Reihe, die sich mit allen Aspekten des Building Information Modeling (BIM) beschäftigt. Erweitern Sie Ihr Wissen mit Artikeln über die Geschichte von BIM, die verschiedenen Rollen innerhalb eines BIM-Projektzyklus,aber auch über zukünftige Auswirkungenund weit verbreitete Mythen. Laden Sie zusätzlich unser kostenfreies eBook zur Verbesserung der Produktivität auf der Baustelle, herunter. Dieses wird Ihnen bei der Auswahl Ihrer Tools helfen, um einen besseren und maßgeschneiderten Dokumentationsprozess zu erreichen.