Rollen von BIM in einem projektzyklus verstehen

Die Ursprünge von BIM bringen BIM und seine Rollen fast immer ausschließlich mit dem Planungsteam in Verbindung. Betrachtet man jedoch seine Geschichte und Entwicklung genauer, deuten die Fakten der vergangenen fünfzig Jahre darauf hin, dass BIM im Bereich des Projektmanagements am längsten eingesetzt wird (National Building Specification, 2015).

Seit den 1980er Jahren nutzen Planer computergestützte Konstruktionsverfahren und die Modellierung von Bauinformationen (Building Information Modelling — BIM). Der Konzeption und der Entwicklung der Definitionen von BIM nach liegen jedoch sein eigentlicher Zweck und seine größten Vorzüge im Bereich der gemeinschaftlichen Projektabwicklung.

BIM in zahlen

In den letzten Jahren hat BIM viel Aufmerksamkeit erregt, aber es ist noch ein langer Weg, bis wir behaupten können, dass die Baubranche sein Potenzial voll ausgeschöpft hat.
Darren Smith, Berater für digitale Baulösungen bei der Electrical Contractors Association (ECA), teilte in seinem Gespräch mit BIM+ einige interessante Zahlen und Statistiken über die Verbindung der Industrie mit Building Information Modeling mit.

• 69% der ECA-Mitglieder, die an der vierteljährlichen Building Engineering Business Survey (2018) teilgenommen haben, gaben zu, noch nie an einem BIM-Projekt teilgenommen zu haben.
• Von denjenigen, die bereits mit BIM gearbeitet haben, haben 24% nur maximal 3 Monate damit gearbeitet.

Smith räumt ein, dass es sich bei den an BIM-Projekten beteiligten Unternehmen um einen besonders geringen Prozentsatz handelt. Genauer gesagt:

• Etwa 4% der befragten Organisationen arbeiteten bei 25-49% ihrer Projekte mit BIM.
• Gleichzeitig nutzten bis zu 2% in 50-74% ihrer Projekte BIM.
• Nur 1% der an der Umfrage beteiligten Unternehmen haben BIM in mindestens 75% ihrer Projekte einbezogen.

Es stellt sich jedoch heraus, dass diese Zahlen der Electric Contractors im Vergleich zu anderen Sektoren der Bauindustrie gar nicht so schlecht sind, so Darren Smith.

Das zeigt, dass die Baubranche noch viel Raum für Verbesserungen hat und bessere Ergebnisse erwartet werden, sobald sich die Beteiligten für einen proaktiveren Umgang mit BIM entscheiden. Auf diese Weise können sie den größten Nutzen von Building Information Modeling aus erster Hand erleben:

• Reduzierung der Bau- und Projektlebenszykluskosten um 33%
• Reduzierung des Projektlebenszyklus von Anfang bis Ende um 50%
• Signifikante Einsparungen bei den Materialien, die im Laufe des Bauprozesses verwendet werden
• Verbesserungen im Bereich Gesundheit und Sicherheit
• Risikoreduzierung und deutlich mehr Vorhersagbarkeit im Laufe des Bauprozesses
• Weniger Fragmentierung und besserer Informationsfluss während der gesamten Lieferkette

Es wird immer deutlicher, dass der Beitrag des Building Information Models in der Baubranche mehrstufig sein wird und die Industrie im Kampf gegen niedrige Produktivität, hohe Nacharbeitskosten und negative Margen unterstützen würde.

Aber wie sieht die Einführung von BIM in einem Projektzyklus aus? Im nächsten Kapitel werden wir tiefer in dieses Thema eintauchen und die Auswirkungen von BIM auf die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen der Baustelle und dem Büro analysieren.

BIM im projektzyklus

Das US National Building Information Model Standard Project Committee definierte BIM wie folgt:

„Eine digitale Darstellung der physikalischen und funktionalen Merkmale einer Anlage. Ein BIM ist eine gemeinsam genutzte Wissensressource für Informationen über eine Anlage, die über deren Lebenszyklus eine zuverlässige Grundlage für Entscheidungen bildet; definiert als existent von den Anfängen der Konzeption bis zum Abriss.

Eine Grundprämisse von BIM ist die Zusammenarbeit verschiedener Beteiligter in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus der Anlage, um Informationen in das BIM einzuführen, zu extrahieren, zu aktualisieren oder zu modifizieren, um die Rollen des betreffenden Beteiligten zu unterstützen und zu reflektieren.“

Das Kommittee erwähnte auch, dass BIM in der Praxis, je nach Perspektive, viele Aspekte repräsentiert:

• In einem Projekt besteht die Aufgabe von BIM im Informationsmanagement. BIM verkörpert die Daten, die von den Projektbeteiligten beigesteuert und gemeinsam genutzt werden — im Prinzip bedeutet BIM die Übermittlung der richtigen Informationen an die richtige Person zum richtigen Zeitpunkt.
• Für die an einem Projekt Beteiligten ist BIM ein interoperabler Prozess für die Projektabwicklung. BIM definiert im Wesentlichen, wie die jeweiligen Teams arbeiten und wie viele Teams zusammenarbeiten, um ein Projekt oder eine Anlage zu konzeptualisieren, zu planen, zu bauen und zu betreiben.
• Für das Planungsteam repräsentiert BIM integrierte Planung. BIM stellt technische Lösungen bereit, fördert die Kreativität, verschafft Feedback und stärkt das Team.

Ein modernes BIM fasst alle relevanten Informationen und Spezifikationen bezüglich des Projekts zusammen und bietet den Projektteams exakte Daten über:

1. die Kosten des gesamten Lebenszyklus eines Projekts.
2. zu erwartende Probleme hinsichtlich der Realisierbarkeit, einschließlich der Lokalisierung von Diensten.
3. Planungshindernisse.

Da verschiedene Mitglieder des Planungsteam in den diversen Phasen des Lebenszyklus eines Projekts bestimmte Aufgaben bewältigen, ist die Notwendigkeit eines permanenten Gesamtmanagements des Projekts in all seinen Phasen zwingend. Seit mindestens zwei Jahren erlebt die Baubranche eine Verlagerung von einer dokumentbasierten Umgebung zu einer Arbeitsmethode mit einer stärker integrierten Datenbank.

Bei einer konventionellen Arbeitsweise erforderten das geometrische Modell und die Planungssoftware zwei separate Datenbanken. In 4D BIM sind nun beide einbezogen. Um BIM in vollem Umfang nutzen und alle seine Vorteile realisieren zu können, muss der Projektmanager die BIM-Informationen gründlich verstehen und einsetzen.

Heute, da Projektmanager mit automatisierten Daten arbeiten und die Möglichkeit haben, die Beziehungen innerhalb eines Projekts zu betrachten, können BIM-Informationen genutzt werden, um Prozesse zu verwalten und in einer früheren Phase bessere Entscheidungen zu treffen, die auf zuverlässigen Informationen beruhen.

BIM und zusammenarbeit

Da BIM sich zusehends als Informations- und Zusammenarbeits-Tool profiliert, gewinnt es an Bedeutung, weil es eine problemlose Kommunikation zulässt und eine Plattform bietet, von der aus jeder arbeiten kann (im Gegensatz zur traditionellen Verwaltung separater Informationen, Ideen und Zeichnungen). Wie von Macdonald betont, ist eine bessere Zusammenarbeit wesentlich für die Steigerung der Effizienz:

„Kollaborative Arbeitspraktiken, bei denen alle Planungsteammitglieder in einer früheren Phase in den Planungsprozess einbezogen werden, unterstützt durch BIM-Tools, ermöglichen laut Schätzungen Einsparungen von mindestens 10% der Kosten herkömmlicher Planungs- und Bauvorhaben (Egan, 1998 und Allen Consulting Group, 2010).“

BIM verändert die Projektmanagementpraxis drastisch. Es betrifft im Prinzip:

• Koordinierung
• Zeit- und Kostenschätzung
• Planung
• Beschaffung
• Planungs-Input in verschiedenen Phasen, beispielsweise Gewerke von Subunternehmern auf der Baustelle

Dank dieser Merkmale fügt sich BIM perfekt in die integrierte Projektabwicklung (integrated Project Delivery — IPD) ein. IPD ist, laut Definition des American Institute of Architects:

„Ein Projektabwicklungsansatz, der Personen, Systeme, Geschäftsstrukturen und Praktiken in einen Prozess integriert, der die Talente und Erkenntnisse aller Beteiligten bündelt, um die Projektresultate zu optimieren, den Wert für den Eigentümer zu steigern, Verschwendung zu reduzieren und die Effizienz in allen Phasen der Planung, Fertigung und des Baus zu maximieren.“

Wie funktioniert integrierte projektabwicklung?

IPD ist ein zunehmend verwendetes Projektabwicklungsmodell, das durch Anwendung eines Systems vieler Beteiligter zwischen Bauherr, Planern, Bauunternehmer, Subunternehmern und anderen wichtigen Gewerken eine kooperative und kollaborative Umgebung schaffen soll. IPD wurde als Lösung für die Minderung des Risikos der Kostenüberschreitung bei Bauvorhaben und für die Prognostizierung der gesamten Lebenszykluskosten einer Immobilie (Infrastrukturprojekt) formuliert. Die US-Baubranche favorisiert inzwischen die Anwendung von IPD in Projekten.

Das IPD-Projektteam wird gebildet mittels einer Mehrparteienvereinbarung zwischen:

• Bauherr
• Bauunternehmer
• Planern
• Gebäudemanagement
• Wichtigen Gewerkunternehmern (Mechanik, Elektrik, Brandschutz und Installation)

Alle wichtigen Beteiligten unterhalten eine direkte vertragliche Beziehung zueinander und haben durchsetzbare gegenseitige Verpflichtungen in Bezug auf (Stirton, 2015):

• Besitz und Lizenzierung von geistigem Eigentum
• Vertraulichkeit
• Haftung, sowohl untereinander, als auch gegenüber Dritten
• Versicherung
• Methoden zur Beilegung von Streitigkeiten

IPD-Projektteams werden in der Konzeptionsphase eines Projekts gebildet und die Beteiligten erarbeiten gemeinsam einen „erstellten Vermögenswert“ in BIM, bevor sie mit dem Bau beginnen. IPD schreibt die Verwendung von BIM oder ähnlichen kollaborativen Plattformen vor, die den IPD-Projektteams die Möglichkeit bieten, miteinander zu arbeiten, um Probleme hinsichtlich der Realisierbarkeit oder unvorhergesehene Risiken, die sich während der Bauphase zeigen, ohne Schwierigkeiten zu bewältigen.

Die Anwendung von IPD erfordert einen veränderten Projektabwicklungsansatz — Bauherren müssen mehr Zeit investieren und ihnen entstehen früher Kosten (als beim herkömmlichen Planungs- und Bauabwicklungsmodell). Diese frühzeitige Investition bedeutet jedoch, das Planungsprobleme bereits vor Baubeginn gelöst sind, dass Planungsalternativen und die entsprechenden Kosten früher mit den Bauteams geprüft werden, sodass Bau- und Kostenplanung sich wesentlich robuster gestalten (Stirton, 2015).

Integrierte projektabwicklung und BIM

Im American Institute of Architects Guide wurde auf die Beziehung zwischen IPD und BIM hingewiesen und erläutert, warum sie sich perfekt für Bauvorhaben anbieten (Ashcraft, 2008):

Es besteht Einigkeit darüber, dass integrierte Projektabwicklung und Building Information Modelling (BIM) unterschiedliche Konzepte sind — erstere ist ein Prozess, das zweite ein Tool. Natürlich werden integrierte Projekte auch ohne BIM abgewickelt und BIM wird auch in nicht integrierten Prozessen angewandt. Das volle Potenzial von IPD und BIM wird jedoch nur ausgeschöpft, wenn sie zusammen eingesetzt werden.

BIM und IPD ergänzen einander, indem sie das Management des Projekts durch vermehrten Datenaustausch und die Zusammenarbeit der Beteiligten verbessern, wodurch folgendes erreicht wird (Stirton, 2015):

1. Geringeres Risiko von Mängeln und Nachbesserung.
2. Weniger Materialvergeudung.
3. Weniger Probleme in der Bauphase.

IPD ist der Prozess, der den Parteien als Katalysator dient, um Ideen, Informationen und geistiges Eigentum problemlos auszutauschen (Stirton, 2015). Kombiniert man dies mit BIM, ist eine effektive und effiziente Abwicklung über den Lebenszyklus des Projekts gewährleistet. Dieses System räumt mit der „Wir-gegen-sie-Mentalität“ auf, weil alle Beteiligten geschütztes geistiges Eigentum miteinander teilen müssen, um Ergebnisse zu erzielen.

Die IPD-BIM-Methode erlaubt Flexibilität bei unvorhergesehenen Veränderungen der Umstände. Ein Beispiel hierfür ist die Renovierung des Edith Green Wendell Wyat Federal Building in Portland, Oregon. Während der Bauphase ergab sich ein enormes Planungsproblem und die Westfassade musste innerhalb von 7 Wochen neu geplant werden. Das Projektteam überwand die Verzögerung, weil alle Projektbeteiligten sich in gleichem Maße für die Projektergebnisse einsetzen, statt jeweils ihre eigenen Interessen zu schützen.

Rollen von BIM in einem IPD-Zyklus

Es gibt in einer integrierten Projektabwicklung acht Phasen, in denen BIM eine wesentliche Rolle spielt:

1. Konzepterstellung (Programmierung)
2. Kriterienplanung (schematische Planung)
3. Detaillierte Planung (Planentwicklung)
4. Phase der Umsetzungsdokumente (Bauunterlagen)
5. Überprüfung durch Behörden
6. Buy-out
7. Bau (Auftragsverwaltung)
8. Abschluss

In diesen acht Phasen können die Rollen von BIM in sieben Bereichen generalisiert werden (Autodesk):

• Entscheidungsfindung: Da falsche Planungsentscheidungen durch Verwendung von BIM-Modellen und BIM-Tools in der Planungs- und Bauphase reduziert werden, wird die Entscheidungsfindung deutlich verbessert
• Auftragsdokumentation: Durch Reduzierung der Unbekannten in Vertragsdokumenten und Nutzung von BIM, um für Genauigkeit und Präzision zu sorgen und die Kenntnisse über Bau und Baugruppen bei allen Projektbeteiligten zu verbessern, wird die Auftragsdokumentation besser.
• Schätzung in der Bauvorbereitungsphase: Reduzierung des Grades von Spekulation und Ineffizienz durch Nutzung schematischer Planung, die im BIM-Prozess generiert wird, wird die Schätzung in der Bauvorbereitungsphase deutlich verbessert. Dies umfasst auch die Nutzung verschiedener Preisgestaltungsmodelle durch den Bauunternehmer und die Wiederverwendung digitaler As-Built-Modelle in neuen Märkten.
• Beschaffung und Planung: Die Reformierung der Beschaffung und der Projektplanung durch Verwendung von Zeit- und Kostenmodellen (BIM 4D/5D) eliminiert Ausfallzeiten auf der Baustelle und verbessert Koordinierung, Überlappung und Staffelung der einzelnen Gewerke.
• Koordinierung: Eine Reduzierung der Anzahl der Koordinierungsfehler vor Ort durch Integration von Modellen des großen Entwurfs in einer frühen Phase und die Verwendung einer Kollisionserkennungs-Software zur Erleichterung der interdisziplinären Planungskoordinierung löst Koordinierungsprobleme virtuell statt vor Ort.
• Kosteneffizienz: Die Reduzierung der Auswirkung von Koordinierungsfehlern, Fertigungsfehlern und unsachgemäßer Installation auf die Kosten durch Anwendung eines Arbeitsablaufs vor der Montage vom Planer bis zum Subunternehmer und die Durchsetzung einer größeren Installationsgenauigkeit steigern die Kosteneffizienz deutlich. Die Nutzung von BIM im IPD-Modell reduziert auch die Zahl der Überstunden und verringert Ausgaben für allgemeine Bedingungen, Versicherung und Transportkosten durch Optimierung von Projektplänen, was zu einer Beschleunigung der Bauphase führt.
• Abschlussdokumente: Durch Umstellung auf einen BIM-zentrierten Ansatz für alle Projektunterlagen werden die herkömmlichen Abschlussdokumente auf digitale umgestellt, sodass der Projektinhaber/Betreiber die Dokumente von der Planungs- und Bauphase bis zum Gebäudemanagement und zum Management des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes verwenden kann.

Daten als kern von BIM

BIM kann während der Bauphase eine entscheidende Rolle bei der Effizienz des Datenflusses des Projekts spielen. Dennoch kann ein BIM-Modell nur so gut sein wie die Daten, die ihm hinzugefügt werden. So ist es nicht übertrieben zu sagen, dass Daten den Kern von BIM bilden, und dass die digitale Übernahme daher ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines Projekts ist.

Daten sind ein entscheidendes Element für die Standardisierung des Bauprozesses und die Erzielung von Ergebnissen, die auch in Zukunft wiederholt werden sollen. So kann beispielsweise die Verknüpfung von Qualitäts- und Compliance-Prozessen mit dem BIM-Modell sehr hilfreich sein, um Qualitätsprozesse über alle Teams hinweg zu definieren und die Projektdokumentation zu verbessern.

Auch die Festlegung von internen Klassifizierungen ist sehr wichtig. Viele Unternehmen haben anhaltende Probleme mit fehlenden systematischen Protokollen für die Überwachung der Baustelle. Dies kann erhebliche Auswirkungen auf Qualitäts-, Gesundheits- und Sicherheitskontrollen haben.

Durch die Zuordnung von Objektklassifikationen zu spezifisch geplanten Aufgaben, Checklisten, Formularen und Teams können die Beteiligten sicher sein, dass die Prozesse standardisiert und automatisiert sind, um die Arbeit zu erleichtern. Nach jeder durchgeführten und überprüften Aufgabe fließen die Standortdaten zurück in das Modell.

Es ist offensichtlich, dass die große Herausforderung für die Baubranche darin besteht, BIM in die Hände der Arbeiter auf der Baustelle zu legen. Um dies zu erreichen, benötigt jedes Unternehmen einfach zu bedienende digitale Tools, die es den Arbeitern ermöglichen, Updates von der Baustelle aus einzugeben und das BIM-Modell auf dem neuesten Stand zu halten.

Letztendlich haben alle Mitarbeiter auf der Baustelle und die BIM-Manager unterschiedliche Bedürfnisse in Bezug auf die benötigten Informationen. Eine aktuelle 2D-Darstellung kann für die Mitarbeiter ausreichend sein, da sie sich auf genau die Daten konzentrieren können, das sie benötigen. Diese simple Anwendung vereinfacht den Prozess der Berichterstattung und Mitarbeiter werden motiviert, ihren Arbeitsalltag zu digitalisieren.

Die Förderung der digitalen Akzeptanz ist zweifellos der erste Schritt zu einer einheitlichen Datenumgebung, in der alle Projektbeteiligten immer auf dem neuesten Stand sind und wichtige Informationen in Echtzeit austauschen.

Auf diese Weise können Projektteams zusammenarbeiten und ihre Systeme und Prozesse in einer datengesteuerten Umgebung organisieren, um besser zu kommunizieren, mehr Daten zu sammeln und das Vertrauen zwischen den verschiedenen Projektteams wiederherzustellen.

BIM ist ein wertvolles technisches Hilfsmittel, das erhebliche Vorteile hinsichtlich Kosteneinsparung, Zeitersparnis und Gesamtproduktivität bieten kann. Um das volle Potenzial von BIM zu nutzen, muss es gemeinsam von allen wichtigen Beteiligten im Rahmen eines beziehungsbasierten vertraglichen Arrangements, wie IPD, genutzt werden (Stirton, 2015).

Dieses E-Book ist Teil einer Serie, die sich mit Building Information Modeling (BIM) befasst. Ergänzen Sie es durch Artikel, in denen es darum geht, was BIM ist und welche Vorteile es der Baubranche bietet, seine Geschichte, Herausforderungen und Potential dieser aufstrebenden Bautechnologie, seine künftige Bedeutung, sowie die verbreiteten Mythen in Zusammenhang mit seiner Nutzung. Kommen Sie weiter voran, mit gesteigerter Produktivität beim Bauen, indem Sie das kostenlose E-Book „Der Produktivitätskreislauf“ herunterladen.