Building Information Modeling (BIM) ist eine Methode zur Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden, die auf digitalen Modellen basiert. Dabei nutzen alle am Bau Beteiligten unterschiedliche Softwarelösungen. BIM ist die Schnittstelle für all diese Einzellösungen und sichert den ständigen, unkomplizierten Austausch von Informationen. Das ermöglicht höhere Kosten- und Terminsicherheit von der Planung über die Umsetzung bis hin zur Betriebs- und Instandhaltungsphase.

Mit BIM zu mehr Planungssicherheit

Mit Building Information Modeling (BIM) lassen sich Planung, Ausführung und Betrieb von Gebäuden verbessern. Wer sich frühzeitig damit befasst, kann BIM für mehr Rechtssicherheit, Transparenz und Gewinn nutzen – und sichert sich langfristig Wettbewerbsvorteile.

Bauvorhaben werden zwar digital geplant, aber baubegleitend oft analog weitergestaltet. Dazugehörige Informationen werden häufig nicht genügend kommuniziert und dokumentiert – was zu unproduktiven Nacharbeiten führen kann. Mit BIM lässt sich das vermeiden, denn alle Beteiligten arbeiten koordiniert an einem zentralen 3D-Modell (einem digitalen „Gebäudezwilling“). Alle Fachplaner*innen tragen eigenverantwortlich ihre Anteile am BIM-Modell der Architektin oder des Architekten bei. Das Prinzip lautet: Erst virtuell, dann real bauen. BIM kann Qualitäts-, Kosten- und Terminrisiken reduzieren, indem automatische Kollisions- und Qualitätschecks frühzeitige (Planungs-)Mängel aufzeigen. Ausführung und Betrieb werden optimiert, Haftungsfälle minimiert. Die einmal generierten Daten lassen sich im Facility Management weiternutzen.

Zusammenarbeit dokumentieren: AIA, BAP und BIM-BVB

Damit die Methode Erfolg hat, müssen alle Teilnehmenden die jeweils vereinbarten Planungsinhalte und Abläufe einhalten. Hierfür ist der Projektzyklus nach dem Stufenplan des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur hilfreich:

• Zuerst haben Bauherr oder Bauherrin eine Auftraggeber-Informationsanforderung (AIA) zu liefern, die ihre Wünsche und Anforderungen erfasst. Architekt*innen können dabei beraten.
• Daraufhin verfasst das Projektteam den BIM-Abwicklungsplan (BAP) mit Beschreibungen der für das Management notwendigen Prozesse, Rollen, Leistungsbeschreibungen, BIM-Anwendungsfälle und IT-Infrastrukturen.
• Dabei können spezielle Vertragsklauseln, die Besonderen Vertragsbedingungen BIM (BIM-BVB) die Muster für Einzelvertragslösungen ergänzen.

Für alle drei Dokumente stellt das Bundesministerium ausführliche Handreichungen und Leitfäden zur Verfügung.

Verkürzte Bauzeiten

Für die zunehmende Industrialisierung und Digitalisierung von Planung, Bau und Dienstleistungen benötigen Unternehmen eine Strategie, die Mensch, Technik und Prozessabläufe vereint. BIM gilt als anspruchsvoll – zumal die Methode noch nicht überall etabliert ist. Dem gegenüber stehen die Erfahrungen von Personen, die BIM bereits nutzen. Für sie ist es eine vielversprechende Arbeitserleichterung: effizientere Abläufe, kürzere Planungs- und Bauzeiten, frühere Kooperation der Beteiligten, konkretere Anforderungen an die Dokumentation, einfachere Preiskalkulation.

Viele Akteur*innen sind noch nicht vollständig in die digitale Transformation eingestiegen. Häufig fehlt es noch an Wissen, die BIM-Methode und ihre Möglichkeiten sinnvoll in Organisationsabläufe zu integrieren. Laut einer Studie der Beratungsgesellschaft PwC haben aber rund 80 Prozent der Unternehmen vor, in den kommenden Jahren mit BIM zu arbeiten. Bei öffentlichen Infrastrukturprojekten ist der Einsatz der Methode seit Ende 2020 Pflicht.

Wo viele Projektbeteiligte zusammenkommen, sind verbindliche Standards unabdingbar. Dazu zählen vor allem die internationale Normenreihe DIN EN ISO 19650 und die Richtlinienreihe VDI 2552.

Warum BIM standardisieren und normieren?

Jeder, der sich darüber Gedanken macht, wie die tägliche Arbeit effizient bewältigt werden kann, weiß, dass typische Handgriffe immer gleich ablaufen. Wenn man für einen Großteil der Arbeiten ein gutes Vorgehen gefunden hat, das sich immer wieder sinnvoll und zielführend anwenden lässt - eventuell mit situationsbezogenen Variationen - hat man für sich selbst einen Standard gefunden.

Sollten es nun in der eigenen Organisation weitere Personen geben, die gleiche Arbeiten verrichten, kann man einen Konsens finden und hat dann einen organisationsweiten Standard. Ziemlich sicher wird es auch andere Organisationen geben, die gleiche oder ähnliche Arbeiten durchführen. Wenn man sich beim VDI oder bei DIN zusammensetzt und einigt, kommt dabei ein nationaler Standard heraus. Im Rahmen der Arbeit von DIN wird dieser nationale Standard dann sogar zu einer Norm. Sowohl VDI-Richtlinien, als auch DIN-Normen gelten im Streitfall vor Gericht als Stand der Technik. Wenn sich die Beteiligten auch international einig über einen Standard sind, so kann dieser bei CEN für Europa, und bei ISO weltweit, für gültig erklärt werden.

Die DIN EN ISO 19650

Building Information Modeling ist eine Methode, bzw. ein Werkzeug, das relevante Informationen für die Entscheidungsfindung im Lebenszyklus eines Bauwerkes sammelt und zur Verfügung stellt. Je nach Lebenszyklusphase des Bauwerks sind verschiedene Akteure beteiligt - von der Planung, über die Ausführung und den Betrieb bis zur Umnutzung oder den Rückbau. Die DIN EN ISO 19650-Reihe beinhaltet Empfehlungen zur Verwaltung von Informationen - einschließlich der Definition, dem Austausch und der Versionierung sowie der nötigen Organisation.

Stadien

Dass bei dieser Fülle an Beteiligten nicht alle mit der Einführung von BIM gleich weit sind, liegt auf der Hand. International hat sich daher ein Stufenmodell herausgebildet, um die Einführung von BIM etwas gliedern zu können. Darauf bauen auch diverse nationale Stufenpläne sowie verbands- und firmeninterne Implementations- und Strategiepläne auf.

Diese Stufen sind auch in DIN EN ISO 19650 -1 aufgeführt (dort als Stadium) und für das weitere Verständnis relevant.

• Das kleinste Level (0) ist noch kein BIM, sondern lediglich CAD – genauer: 3D-CAD. Es ist bei fast allen implementiert. Nur in Einzelfällen werden Pläne noch von Hand auf Papier erstellt.
• Das erste Level (1) erreicht man, wenn Objekt-basiert modelliert wird. Das heißt, es wird nicht mehr mit Linien, Flächen, Körpern und Schraffuren gearbeitet, sondern mit Objekten wie Wänden, Decken, Türen etc. Diese Objekte existieren als 3D-Darstellung und haben Attribute – bspw. Wärmedurchgangskoeffizient, Farbe, Materialeigenschaften etc.
  Die Durchdringung dieser Arbeitsweise ist je nach Gewerk unterschiedlich. Bei einigen Gewerken nutzen diese Möglichkeit nur wenige, bei anderen fast alle Beteiligten. Dieses Level wird bereits sehr gut von Software unterstützt – jede/r kann es anwenden.
• Im zweiten Level (2) fängt man an, die Modelle zwischen mindestens zwei Gewerken auszutauschen. Dabei sind Prozesse zur Modellprüfung und die auszutauschenden Objekte oder Modelle zu definieren. Die Planlisten der traditionellen Bearbeitung werden hier durch AIA und BAP ersetzt. Wöchentlich werden es mehr Firmen, die BIM auf diesem Level anwenden. Auch hier sind die kollektiven Erfahrungen mittlerweile hoch genug, dass eine Normung/Standardisierung möglich wurde. Es sind pro Gewerk oder Beteiligtem üblicherweise ein oder mehrere Modelle zu erstellen und mit den anderen zu koordinieren.
• Im vorläufig letzten Level (3) arbeiten alle Beteiligten in einem zentralen Modell, so dass Änderungen sofort allen anderen Beteiligten zur Verfügung gestellt werden können. Die Zusammenarbeit der Beteiligten ist so eng wie bei einer virtuellen Organisation. Diese ganzheitliche Projektabwicklung bedingt aber teilweise andere Verträge, die in Deutschland weniger gebräuchlich sind. Trotzdem gibt es bereits auch hierfür Pilotprojekte – das bedingt auch die Nutzung der Software eines Herstellers für alle Beteiligten. Es gibt aber bereits Prototypen für eine rein webbasierte Bearbeitung, so dass keine Software lokal auf den Rechnern installiert werden muss.

Die DIN EN ISO 19650-Reihe behandelt - wie die meisten anderen deutschen Normen und Richtlinien - daher hauptsächlich die Prozesse und Arbeitsweisen für die zweite Stufe der modellbasierten Kooperation. Dies beinhaltet daher auch die Voraussetzungen für die erste Stufe. Teilweise wird auch ein kleiner Ausblick in Richtung der dritten Stufe gegeben - dann aber nicht normativ, sondern nur informativ.

Informationsanforderungen

Weiter geht es in der DIN EN ISO 1960- 1 mit einer Beschreibung der verschiedenen Arten von Informationsanforderungen. Aus der Organisation, dem Planungs- und Ausführungsprojekt sowie dem Betrieb (hier Asset-Phase genannt). Die Kombination der Informationsanforderungen aus allen drei Bereichen definiert dann den Umfang des zu bestellenden Informationsmodelles.

Es wird anschließend aufgezeigt, wie die Informationsbereitstellung phasengerecht geplant und dann durchgeführt wird. Dabei ist hervorzuheben, dass die Phasen sich daran zu orientieren haben, wann der Informationsbesteller eine wichtige Entscheidung zu treffen hat. Die Informationen, die er dann für diese Entscheidung zu einem spezifischen Zeitpunkt benötigt, ist dann Gegenstand eines Informationsaustausches und bildet einen Zyklus. Jeder Zyklus für sich ist immer gleich aufgebaut - mit Definition der Anforderungen, Ausschreibung und anschließend Bestellung der Informationen - gefolgt von der kooperativen Erstellung und der Bereitstellung. Abgeschlossen wird der genormte Prozess mit einer Überprüfung der erhaltenen Daten.

Informationsmanagement und Bereitstellungsteam

DIN EN ISO 19650-1 beschreibt allgemein, was die Aufgaben des Informationsmanagements sind und ergänzt sie um Angaben über zu prüfende Fähigkeiten und Kapazitätsprüfungen in der Ausschreibung und Angebotsprüfung. Es wird aufgezeigt, dass die kollaborative Arbeit nicht zwingend in einem Modell zu erfolgen hat, sondern auch durch verknüpfte Modelle in Informationscontainern übergeben werden kann. Es wird eine gemeinsame Datenumgebung (en: Common Data Environment, CDE) vorgeschlagen und der Begriff der Informationsbedarfstiefe eingeführt. Sie umfasst einen geometrischen Detaillierungsgrad sowie eine Beschreibung des alphanumerischen Informationsgrades. Es wird darauf hingewiesen, dass man nur so viele Informationen abfordern sollte, wie für die Entscheidungsfindung nötig sind - allerdings auch nicht weniger.

Im letzten Kapitel von DIN EN ISO 19650- 1 wird detailliert beschrieben, wie sich der Status von Modellen und Dokumenten in der CDE im Laufe des Projektfortschrittes verändert.

DIN EN ISO 19650 Teile 2 und 3

Der Teil 2 beschreibt den BIM-Prozess mit Bedarfsbewertung, Ausschreibung, Angebot, Bestellung, kollaborativer Informationserzeugung und Bereitstellung sowie Abschluss. Dabei werden für jeden Prozessschritt detaillierte Angaben zu den Beteiligten und der in diesem Schritt durchzuführenden Aktivitäten gemacht. Hierzu sind Diagramme in der BPMN-Notation mit dazugehöriger Beschreibung angegeben. Der Teil 3 beschreibt die Prozesse für die Betriebsphase entsprechend.

Überblick aktuelle Richtlinien VDI 2552

In der Richtlinienreihe VDI 2552 zu BIM sind bisher 11 Blätter - zum Teil mit Unterblättern - geplant oder erschienen. Die Basis wird dabei mit den Blätter 1-Grundlagen, und 2-Begriffe gelegt. Hier werden die wichtigsten Grundzüge erklärt und alle weiteren Themen der anderen Blätter angerissen. Dies bietet einen Einstieg in das Thema und gibt eine Übersicht, welche weiteren Blätter für spezifische Teilaspekte zuständig sind.

Das BIM-Thema lässt sich grob in drei Teile gliedern: Der technische Datenaustausch an sich in Blatt 4, das Datenmanagement im Blatt 5 und der organisatorische Teil im Blatt 7 (mit den Prozessen). Alle drei Teile werden in dem oben abgebildeten Diagramm weiter aufgeteilt und spezifiziert.

Wo das Blatt 4 noch allgemeine Angaben zu den Anforderungen an den Datenaustausch gemacht hat sowie generelle Vorgaben zur Modellierung vorschlägt, werden in den Blättern der Unterreihe 11 ganz spezifische Datenaustauschszenarien beschrieben und definiert. Das Blatt 3 behandelt die Mengenermittlung und sollte inhaltlich eigentlich ebenfalls ein Unterblatt von 11 sein, aufgrund der weiten Verbreitung dieses Anwendungsfalles aber wurde er schon sehr früh beschrieben und hat daher historisch bedingt eine eigene Blattnummer erhalten.

Im Blatt 5 werden allgemeine Angaben zur Partitionierung von Modellen gemacht, sowie die Datenhaltung beschrieben. Das hier eingeführte Common Data Environment (CDE) als gemeinsame Datenablage wurde von den Experten dann in der DIN Spec 91391 weiter technisch spezifiziert und ist ein Musterbeispiel wie unterschiedliche Hersteller von Softwarelösungen zusammenarbeiten können und gemeinsame Standards schaffen.

Blatt 7 beschreibt neben dem BIM-Standardprozess auch die Rollen und Verantwortlichkeiten bei BIM. In den Blättern 8.1, zu BIM-Basiswissen, und 8.2 und 8.3 zu BIM-Anwendungswissen, wird das wieder aufgegriffen und die dazu nötigen Inhalte definiert, auf denen dann zertifizierte Schulungen aufgebaut werden.

Das Blatt 10 beschreibt detailliert wie mit Auftraggeberinformationsanforderungen (AIA) und BIM-Abwicklungsplan (BAP) der BIM Prozess eingeleitet und der Austausch organisiert wird.

Überblick aktuelle Standards DIN / EN / ISO

Auf DIN/EN/ISO-Ebene ist das mit Abstand wichtigste Dokument die DIN EN ISO 19650-Reihe. Sie besteht aus mehreren Teilen - wobei Teil 2 für die Planung und Ausführung von Bauwerken am relevantesten ist. Auch hier werden alle wichtigen Aspekte von BIM aufgeführt, allerdings nicht so ausführlich erklärt wie in der VDI 2552-Reihe. Den Hauptteil bildet die Spezifizierung des BIM-Standardprozesses als Informations-Beschaffungsprozess. Im Anhang wird auch die Gemeinsame Datenumgebung (CDE) eingeführt und deren Modell- und Dokumentenstatus im Zusammenspiel der Kooperation der Gewerke spezifiziert.

Wer weiter ins Detail der Organisation des Datenaustausches einsteigen möchte, findet in der DIN EN ISO 29481-Reihe zum Informationslieferhandbuch weitere Informationen.

In der DIN EN ISO 16739-1 () wird das technische Austauschformat beschrieben, welches es erlaubt die Modelldaten softwareunabhängig und herstellerneutral auszutauschen.

Mit der DIN EN ISO 12006-Reihe liegen Normen für die Klassifizierung vor.

DIN EN 17412-1 zur Informationsbedarfstiefe (Level of Information Need) beschreibt dann das Vorgehen, um den technischen Datenaustausch abzuwickeln. Sie erweitert den älteren Begriff Level of Development bestehend aus Level of Geometry und Level of Information, um ein Level of Documentation und beschreibt so die Austausch-Informationsanforderungen, welche einen Teil der AIA bilden.

Mit der buildingSMART Anwendungsfalldatenbank gibt es eine Sammlung von fertigen Austauschanforderungen, bestehend aus der Prozessbeschreibung und der beteiligten Gewerke, ebenso wie der detaillierten Sammlung von Objekten und deren Attribute.

Verhältnis von DIN-Normen, VDI-Richtlinien und den pränormativen Dokumenten von buildingSMART

Standards können von einzelnen Personen für sich selbst, organisationsweit oder auch regional und national sowie international gesetzt werden. Je mehr Personen daran mitgearbeitet haben, desto eher wird er auch außerhalb des Kreises der Setzer akzeptiert – das gilt besonders für buildingSMART und den VDI. Von Anfang an war klar, dass VDI-Richtlinien auf keinen Fall widersprüchlich zu CEN und ISO Normen sein dürfen - so haben sich ein Teil der VDI-Experten auch bei DIN, CEN und ISO engagiert. Durch diese starke personelle Verflechtung zwischen den buildingSMART-, den VDI- und den DIN-Gremien ist gewährleistet, dass es nicht zu widersprüchlichen Inhalten kommt. Jetzt ist Deutschland in der glücklichen Lage, nicht nur DIN EN ISO-Normen zu BIM zu haben, sondern auch gut verständliche, beschreibende und ergänzende Dokumente des VDI.

Autor: Michael Raps