Dank gemeinsamer Sprache ans Ziel

Damit digitale Bauwerksmodelle gelingen, müssen sich die Akteure eines gemeinsamen Vokabulars bedienen. Verschiedene Normen bieten dafür eine verlässliche Richtschnur. Illustration: Thierry-Benoît Wälchli

BIM.  Ohne ein verbindliches Ziel für alle Akteure hat ein digitales Bauwerksmodell keinen Sinn. Dazu ist es nötig, dass die Projektbeteiligten das Vokabular und die Abläufe der BIM-Methode kennen und sie sich daran halten, wovon im zweiten Teil der BIM-Serie die Rede ist.

Die Definition von Zielen stellt eine wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung von Bauprojekten dar. Einen möglichen Ansatz zur Definition der Ziele und deren Umsetzung bietet die « Virtual Design and Construction »-Grundstruktur oder VDC-Framework von Fischer und Kunz (2004).

Es umfasst, wie in der Abbildung 1 rechts dargestellt, fünf Hauptbereiche, die eine effektive Projektplanung und Umsetzung ermöglichen. Im Fokus stehen dabei die Kundenziele als Formalziele, welche die primären Anforderungen und Erwartungen der Kunden widerspiegeln. Gleichzeitig werden Projektziele als Sachziele definiert, die konkrete Ziele und Meilensteine für den Projekterfolg setzen. Eine integrierte, gleichzeitige Zusammenarbeit bildet das Rückgrat des Framework und fördert die nahtlose Interaktion zwischen den projektbeteiligten Akteuren. Die Prozesse und das darin enthaltene Projekt- und Produktionsmanagement (PPM) gewährleisten eine effiziente Durchführung des Projekts durch klare Abläufe und Ressourcenallokation. Schliesslich spielen Technologien und digitale Bauwerksmodelle (DBM) eine entscheidende Rolle, da sie innovative Werkzeuge und Plattformen bereitstellen, um den Entwurfs- und Bauprozess zu optimieren und die Kommunikation zu verbessern. Insgesamt bietet das VDC-Framework einen ganzheitlichen Ansatz für das Bauprojektmanagement.

Aus einem anderen Blickwinkel definiert das BIM-Prozessmodell nach SN EN ISO 19650 den Bedarf und die Anforderungen an Informationen in einem Projekt. Zentraler Teil dieser Normen wie auch der Norm SN EN 17412-1:2020 ist die einheitliche Definition von Informationen inklusive der Klärung, warum, wer, was, wann und wie diese Informationen zwischen den beteiligten Akteuren ausgetauscht werden müssen:

  • Warum beschreibt das Ziel, den Zweck oder den erwarteten Nutzen;
  • Wer definiert die Akteure, welche die Information benötigen, prüfen oder bereitstellen;
  • Was betrifft die zu liefernden Objekte und ihre geforderte Struktur;
  • Wann bezieht sich auf den Zeitpunkt der Informationsbereitstellung in Abhängigkeit von der Nutzung der Information;
  • Wie bezieht sich auf den Inhalt und die Form der Information, einschliesslich Geometrie etc.

Alle Informationen, die für das Projekt benötigt werden, werden zusammengetragen und mit allen involvierten Akteuren abgestimmt. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen, iterativen Prozess unter den zeitlich involvierten Akteuren. So entstehen die projektspezifischen Austauschinformationsanforderungen ( IR = Information Requirements ), die für den Projekterfolg von entscheidender Bedeutung sind.

Offene Datenformate sind nachhaltiger

Für den Informationsaustausch in Bauprojekten mit der BIM-Arbeitsmethodik existieren unterschiedliche Ansätze. Einer davon ist openBIM, welcher auf offenen Datenstandards basiert und den Austausch von Informationen unabhängig von der verwendeten Software ermöglicht. So können Daten nachhaltiger und langfristig genutzt werden, da sie in einem standardisierten Format vorliegen. Demgegenüber steht das Konzept des closeBIM, bei welchem der Informationsaustausch auf proprietären Datenformaten innerhalb einer geschlossenen Softwareumgebung stattfindet. Effizienz und Automatisierung können hier gesteigert werden, weil keine Datentransformationen mehr durchgeführt werden müssen. Allerdings kann dadurch die Interoperabilität eingeschränkt werden.

Ein grundlegender Bestandteil des Konzepts von openBIM ist das IFC-Format (IFC = Industry Foundation Classes), welches einen standardisierten Austausch von Bauwerksmodellen zwischen verschiedenen BIM-Softwareanwendungen ermöglicht.

Zusätzlich dazu existiert das BCF-Format (BCF = BIM-Collaboration-Format), das den Austausch von Problemen, Kollisionen, Kommentaren und Anmerkungen zwischen verschiedenen BIM-Anwendungen erleichtert. Beide Standards fördern und unterstützen die transparente Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten.

Informationen für wen? Wann? Wie viel?

Zur Erleichterung des Informationsaustausches in BIM-Projekten werden häufig (IDM = Information Delivery Manuals) verwendet, welche die Anforderungen für die Erstellung, Verwaltung und Lieferung von Informationen definieren. Sie legen den Bedarf des Informationsaustauschs im betrieblichen Kontext fest, benennen die Akteure, welche Informationen senden und empfangen, definieren die auszutauschende Information zu jedem Zeitpunkt des Geschäftsprozesses, stellen sicher, dass die Spezifikationen nutzbar und leicht verständlich sind, erstellen detaillierte Spezifikationen für die Entwicklung von BIM-Softwareapplikationen und ermöglichen die Anpassung an lokale Arbeitspraktiken (SN EN ISO 29481-1:2017).

Ein Prozessdiagramm in einem IDM legt den Umfang der Prozessinformationen fest, definiert die Prozessaktivitäten und zeigt ihre logische Reihenfolge. Die Einhaltung des Informationsrahmens eines Prozesses wird durch spezifizierte Informationsaustauschanforderungen bestimmt, während administrative Angaben wie Anforderungen an den Informationsaustausch und eine umfassende Prozessbeschreibung enthalten sind, wobei Teildiagramme zur Darstel- lung bestimmter Details verwendet werden können.

Die Anforderungen für den modellbasierten Austausch werden in einer Information Delivery Specification (IDS) festgehalten. Dabei handelt es sich um ein maschineninterpretierbares Dokument. Die IDS definiert die Lieferung und den Austausch von Objekten, Klassifikationen und Eigenschaften, häufig unter Verwendung von IFC und zusätzlichen Klassifikationen. Die IDS fungiert weiter als Standard zur Validierung von digitalen Bauwerksmodellen für Kunden, Modellierer und Softwaretools sowie als Vertragsprüfung zur korrekten Informationslieferung. Durch die IDS können spezifische Anforderungen für lokale und anwendungsbezogene Bedürfnisse definiert werden, was zu vorhersehbaren und zuverlässigen Datenaustausch-Workflows führt.

Alle sprechen mit identischen Begriffen

Bei den folgenden Begriffen handelt es sich um phasengerechte Informationsanforderungen, die sowohl die Perspektive der Auftragsgebenden als auch der Auftragsnehmenden berücksichtigen (Abbildung 2, SN EN ISO 19650-1:2018). Ausführlichere Informationen und Definitionen sind bei der SIA online frei zugänglich und dem «BIM-Abwicklungsmodell gemäss Normenreihe SN EN ISO 19650» zu entnehmen.

  • Die organisationsspezifischen Informationsanforderungen ( OIR = Organization Information Requirements) definieren die spezi- fischen Anforderungen an Informa- tionen, die eine Organisation für den Erfolg ihrer Geschäftsziele benötigt. Diese Anforderungen können die Struktur, den Inhalt und den Zeitpunkt der bereitzustellenden Informationen umfassen.
  • Die Anlageninformationsanforderungen ( AIR = Asset Information Requirements) definieren die spezifischen Informa- tionen, die für die Verwaltung und den Betrieb eines Bauwerks erforder- lich sind. Die genannten Anforde- rungen können Informationen zu Wartungs-, Reparatur- und Energie- effizienzmassnahmen sowie weiteren Aspekten des Anlagen- betriebs umfassen.
  • Die Projektinformationsanforderungen ( PIR = Project Information Requirements) definieren die für die Realisierung eines Bauprojekts erforderlichen Informationen, um die definierten Ziele zu erreichen. Dazu zählen in der Regel Details zur Planung, Ausführung, Überwachung und Kontrolle des Bauprojekts.
  • Die Austauschinformationsanforderungen ( EIR = Exchange Information Requirements) definieren die zeitlich notwendigen Informationen, die zwischen den Projektbeteiligten ausgetauscht werden müssen, um den Informationsfluss im Rahmen des BIM-Prozesses sicherzustellen.
  • Der BIM-Ausführungsplan ( BEP = BIM Execution Plan) ist ein Dokument, das die Implementierung von BIM im Rahmen eines Bauprojekts beschreibt. Es definiert die Verwendung von BIM, die anzuwendenden Standards und Prozesse sowie die Art und Weise der Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten.
  • Das Anlageinformationsmodell ( AIM = Asset Information Model) ist eine digitale Darstellung eines Bauwerks, welche alle relevanten Informationen für den Betrieb und die Verwaltung des Bauwerks enthält. Es kann während des gesamten Lebenszyklus des Bauwerks aktualisiert und erweitert werden.
  • Das Projektinformationsmodell ( PIM = Project Information Model) bezeichnet eine digitale Darstellung eines Bauprojekts, welche alle rele- vanten Informationen für die Planung, Ausführung und Verwaltung des Projekts beinhaltet. Es fungiert als zentrale Informationsquelle für alle Projektbeteiligten während des gesamten Projektlebenszyklus.

Phasengerechte Informationstiefe

In einem nächsten Schritt wird das Level of Information Need (LOIN), also das Wie, konkretisiert. Die Basis bildet hier wiederum die Norm SN EN 17412-1:2020; alternativ kann auch die Publikation «Level of Information Need: Grundlagen» von Bauen digital Schweiz und BuildingSmart Switzer- land (2024) beigezogen werden, die praxisnahe Anhaltspunkte liefert. Ziel dieser LOIN-Definition ist die projektspezifische und phasengerechte Bereitstellung von maschinen- und menschinterpretierbaren Informationen. Darunter fallen die drei Hauptgruppen der Geometrie, der Alphanumerik (Ziffern und Buchstaben) und der Dokumentation.

  • Dabei beschreibt der Level of Geometry (LOG) die geometrischen Informationen eines Modells, die mit fortschreitendem Projekt immer genauer werden.
  • Der Level of Information (LOI) hingegen spezifiziert den alphanumerischen Inhalt eines Modells, indem er die Attribute der verwendeten Objekte festlegt.
  • Mithilfe der Dokumentation (DOC) wird angegeben, welche Informationen durch die Dokumentation bereitgestellt werden, und sie listet die entsprechen- den Dokumente auf.

Geometrie LOG

Mit der Detaillierung wird die geometrische Auflösung in Relation zur vorgesehenen Realität dargestellt. Das kann stark vereinfacht oder sehr detailliert erfolgen. So kann ein Fenster schlicht als «Loch in einer Wand» oder mit allen Bestandteilen (Fensterrahmen, Fensterflügel, Griff, Dichtungen, Montageschrauben etc.) dargestellt werden. Durch die Angabe von Nulldimensional (Ortspunkte) bis Dreidimensional (Volumenkörper) wird die räumliche Dimension definiert. Die Verortung bzw. Lage eines Objekts erfolgt absolut (Vermessungspunkt in einem Koordinatenreferenzsystem wie dem LM95) oder relativ zu einem entsprechenden Referenzpunkt (Bezug innerhalb eines Modells, etwa auf eine «IFCWall»).

Die visuelle Darstellung eines Objekts reicht von symbolisch bis realistisch und kann die geforderten Oberflächeneigenschaften wie Farbgebung, Transparenz, Reflexionsgrad etc. abbilden. Mithilfe der Parametrik kann die Detaillierung, Dimension, Lage und Darstellung eines Objektes, etwa bei einem Normfenster, über projektspezifische Parameter an projektspezifische Anforderungen angepasst werden.

Alphanumerik LOI

Beim Arbeiten mit digitalen Bauwerksmodellen (DBM) entsteht eine enorme Informationsmenge, welche die Festlegung der alphanumerischen Informationen – das heisst der Zahlen- und Buchstabenwerte von Produkten – für ein oder mehrere Objekte erfordert. Dabei sind die Identifikation und der Informationsgehalt zu definieren. Durch die Identifikation wird ein Objekt innerhalb einer Struktur positioniert, was für den Aufbau, die effiziente Verwaltung und das Informationsmanagement entscheidend ist.

In den meisten Fällen werden dazu Globally Unique Identifiers (GUID) verwendet, um ein Objekt und seine Attribute eindeutig zu identifizieren oder zu referenzieren. Für die Lieferobjekte und Gliederungsstruktur werden je nach Anwendungsfall spezifische Informationsinhalte benötigt, wobei die Struktur idealerweise dem Datenschema entspricht, über das sie im Projekt geliefert werden. In der Praxis wird hier der openBIM-Ansatz mit dem IFC-Datenformat bevorzugt, um Objekte über ihre Eigenschaften zu identifizieren und einem breiten Nutzerkreis zugänglich zu machen. Die alphanumerischen Informationen können in Typen und Gruppen mit ähnlichen Eigenschaften wie Einbauküchen, Einbauschränke, Türen, Fenster etc. gruppiert werden.

Weiter stehen im IFC-Modell bereits grundlegende Eigenschaften der zuvor genannten Objekte über Attribute in einer «EntityDefinition» direkt im Schema zur Verfügung. Bei Fenstern sind dies etwa die absolute Höhe und die absolute Breite, die bei der Gruppenerstellung (sogenannte Instanziierung) eines Fensters mit den Attributen «OverallHeight» und «OverallWidth» angegeben werden können. Weitere Eigenschaften (etwa Brandschutz, Sicherheit oder Wärmeschutz) würden das ohnehin schon umfangreiche Schema weiter aufblasen und Implementierungen komplexer und langwieriger machen. Nicht vorgesehene oder international genormte Merkmale können über normierte und spezifische Eigenschaften («properties») in den bereits definierten Property-Sets ergänzt werden.

Dokumentation (DOC)

In allen Projekten werden zusätzliche Informationen in Form von Dokumenten benötigt. Diese Dokumente unterstützen Prozesse, Entscheidungen, die Überprüfung von Informationen etc. Es wird empfohlen, Art, Typ und Anzahl der Dokumente sowie den Zeitpunkt ihrer Bereitstellung festzulegen. Als solche Dokumente können etwa Bauzustandsberichte, Fotodokumentationen von Wandanschlüssen oder Bauabnahmedokumentationen definiert werden.

Um den Aufwand für die Erstellung, Prüfung, Weiterverarbeitung und Kontrolle zu reduzieren, sollten nur die wirklich notwendigen (Kern)-Informationen abgefragt werden. Nach dem Prinzip «Weniger ist mehr» wird die Generierung unnötiger und oft kontraproduktiver Daten und Informationen vermieden, was sich positiv auf den gesamten Planungs-, Bau- und Betriebsprozess auswirkt.

Mehrwert für Fachplaner/innen

Als Fachplaner ist es von Vorteil, Informationen gezielt IFC-basierend zu bestellen und zu liefern, um einen signifikanten Mehrwert für das digitale Bauprojekt zu generieren. Dieser Prozess beginnt mit einer klaren Definition der benötigten Informationen, was am Beispiel eines Fensters erklärt wird: So kann etwa festgelegt werden, dass für ein Fenster («IfcWindow») Daten zu Abmessungen, Material, Verglasungstyp, Wärmedurchgangskoeffizient, Schallschutzklasse etc. benötigt werden. Diese Anforderungen sollten dann den zuständigen Projektbeteiligten mitgeteilt werden und die Lieferung dieser Informationen im standardisierten IFC-Format verlangen.

Um diese Informationen liefern zu können, müssen zunächst alle erforderlichen Daten gemäss den definierten Anforderungen erfasst werden. Mithilfe einer openBIM-fähigen Autorensoftware können diese Daten in eine IFC-Datei exportiert werden, wobei darauf zu achten ist, dass in diesem Fall das Element «IfcWindow» und das zugehörige Property-Set «Pset_WindowCommon» korrekt befüllt sind. Dieses spezifische Property-Set enthält wichtige Eigenschaften:

  • Reference: Referenz-ID für das Fenster
  • FireRating: Feuerwiderstandsklasse
  • AcousticRating: Schallschutzklasse
  • IsExternal: Gibt an, ob das Fenster eine Aussenöffnung ist
  • Infiltration: Infiltrationsrate
  • ThermalTransmittance: Wärmedurch- gangskoeffizient (U-Wert)
  • GlazingType : Art der Verglasung (etwa Einfach-, Doppelverglasung etc.)

Im konkreten Fall könnte dies heissen, dass die nachfolgenden Werte im Property-Set «Pset_WindowCommon» für das Element «IfcWindow» eingegeben werden müssen:

  • Reference: W01
  • FireRating: 30 min
  • AcousticRating: 40 dB
  • IsExternal: True
  • Infiltration: 0,5 m³/h
  • ThermalTransmittance: 10,9 W/(m²K)
  • GlazingType: Doppelverglasung

Durch dieses standardisierte und strukturierte Vorgehen können Fachplanende die Effizienz steigern, da die Informationen zentral erfasst und für alle Projektbeteiligten zugänglich sind. Zudem wird die Qualität gesichert, da standardisierte Datenformate Fehler und Informationsverluste minimieren. Präzise und vollständige Daten unterstützen fundierte Entscheidungen und Genehmigungen, während die Nachvollziehbarkeit der dokumentierten Informationen die Projektüberwachung und -steuerung verbessert.

Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist die Möglichkeit, die nachgelagerte Planung und Produktion an diese standardisierten Werte anzugliedern. Die erfassten Daten und Informationen können direkt in die nachfolgenden Planungs- und Produktionsschritte einfliessen. Damit wird sichergestellt, dass alle Beteiligten auf verlässliche Informationen zugreifen können, was die Effizienz und die Qualität in der gesamten Wertschöpfungskette von der Planung über die Produktion bis hin zur Endausführung deutlich steigern könnte.

Thierry-Benoît Wälchli befasst sich in seiner Forschung mit integralen Bau- und Planungsprozessen, ist stets bestrebt, die effiziente Nutzung von Ressourcen zu optimieren. Als gelernter Möbelschreiner liegt ihm am Herzen, sein Wissen und seine Expertise zurück zu den Ursprüngen seiner handwerklichen Fähigkeiten zu tragen. Die Serie beleuchtet die Thematik von BIM und dem digitalen Bauen im Schreinerhandwerk und im Innenausbau.

Wälchli sagt: «Bei der Abwicklung von Bauprojekten mit der BIM-Methode sehe ich keinen grundsätzlich anderen Informationsbedarf als bei herkömmlichen Abwicklungsmethoden. Entscheidend ist, genau zu definieren und zu wissen, welche Informationen benötigt werden. Es geht nicht darum, ein BIM-Projekt als Referenzprojekt durchzuführen. Vielmehr müssen klare Ziele für die Nutzung und Wiederverwendung von Informationen gesetzt werden, um einen echten Mehrwert zu schaffen. Es ist auch nicht notwendig, für jedes neue Bauprojekt einen neuen Standard zu entwickeln. Stattdessen sollten wir die vorhandenen und standardisierten Elemente, Objekteigenschaften und Property-Sets des openBIM-Standards nutzen, um eine schnelle Harmonisierung und Effizienzsteigerung zu erreichen. Auch zukünftig müssen Planende, Bauende und Nutzende gemeinsam das Projektmanagement und den Informationsbedarf klar definieren.»

Es sind folgende Beiträge geplant:

  • Teil 3: Organisation und Umsetzung der koordinierten, fachübergreifenden Zusammenarbeit
  • Teil 4: Leistungen und Honorierung
  • Teil 5: Aus der Praxis: Beispiel BIM-Planungsworkflow für eine Tür.

Thierry-Benoît Wälchli, SZ

Veröffentlichung: 29. August 1924 / Ausgabe 35/2024

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