«Was Bauinformationsmodelle leisten und wo der Nutzen für die Bauwirtschaft liegt»

Referent an der Informationsveranstaltung vom 16. September 2009 und von Beginn an aktiv am Aufbau von buildingSMART Schweiz beteiligt.

CRB-Blog: Was will buildingSMART Schweiz?

Seit Mitte Mai hat die buildingSMART-Initiative einen Schweizer Ableger. Ziel der Vereinigung ist es, den modellbasierten und digital unterstützten Ansatz für die Optimierung der Planungs-, Ausführungs- und Bewirtschaftungsprozesse im Schweizer Bauwesen stärker zu etablieren. Angeknüpft wird an die beiden offenen Standards für Datenaustausch im Bauwesen, die Industry Foundation Classes IFC für Gebäudemodelle sowie die von CRB entwickelte Schnittstelle SIA451XML für Bau- und Leistungsbeschreibungen.

MB: Die Initiative will alle am Planen und Bauen Beteiligten motivieren, die Abläufe, Standards und Technologien auf eine gemeinsame Basis zu bringen. buildingSMART setzt sich zum Ziel, bei der Definition und Gestaltung künftiger, digital unterstützter Planungs-, Bau- und Nutzungsprozesse eine führende Rolle zu spielen. Die Plattform buildingSMART Schweiz wird dazu dienen, auf nationaler wie internationaler Ebene die Anliegen zu diskutieren und zu gestalten. Sie will die neuen Technologien in der Praxis fördern, um das Potenzial der Informationstechnologien im Bauwesen effizienter ausnutzen zu können. BuildingSMART ist ein demokratischer Weg zum intelligenten, digital unterstützten Bauprozess.

CRB-Blog: Was ist das digitale Gebäudemodell?

Die digitalen Modelle beschreiben in computerlesbarer Form idealerweise Bauwerke, Organisationen und Prozesse, deren vielfältige Beziehungen, deren Verhalten und Auswirkungen wie z. B. Qualität, Kosten usw. über den ganzen Lebenszyklus. Das Planen, Bauen und Nutzen von Bauwerken, gestützt auf moderne Informations- und Kommunikationstechnologien mit digitalen Bauinformationsmodellen, arbeitet mit computerbasierten multidiszi­pli­nären Leistungsvorhersagen. Die Ziele von Bauvorhaben werden durch abgestimmte Designprozesse aller Beteiligten auf der Basis der Integration von Entwurf, Engineering, Bauen und Nutzungsstrategien erreicht.

CRB-Blog: Wem nützt buildingSMART?

MB: Allen am Bauprozess Beteiligten, den Investoren und den Eigentümern, den Projektentwicklern und Planern, den Architekten und Designern, den Herstellern und den Unternehmern, aber auch den Betreibern und Nutzern. Je nach Rolle sind die Vorteile und Potenziale der computergestützten Vorgehensweise mit 3D-Bauinformationsmodellen unterschiedlich: Auf der Grundlage von offenen Standards können Informationen zu Bauwerken in Form von digitalen Gebäudemodellen von allen Beteiligten für die gesamte Prozesskette und über den Lebenszyklus hinweg ausgetauscht, gemeinsam genutzt und weiterentwickelt werden. So können die nachfolgenden Leistungserbringer auf den Arbeiten der Vorgänger aufsetzen, und redundante Arbeiten können vermieden werden. Die Koordination wird signifikant verbessert, und ganz neue Formen der Zusammenarbeit sind möglich. Damit werden Planung, Errichtung und Betrieb baulicher Anlagen unterstützt, die schon von Anfang an kontinuierlich auf die Leistungsziele der Lebenszyklen hin optimiert werden. Durch den frühen Einbezug des Fertigungswissens der Unternehmungen zeigt sich, dass auch die Erstellung gestalterisch und technisch anspruchsvoller Bauwerke schnell und kostengünstig realisiert werden kann. Obwohl die methodischen und technologischen Voraussetzungen schon zu einem grossen Teil vorliegen, braucht es noch immense Anstrengungen in der Branche, damit die Leistungspotenziale der digitalen Methoden im Bauwesen erschlossen werden können.

CRB-Blog: Von BIM (Building Intelligent Modelling) spricht man schon eine ganze Weile… Warum setzt sich dieser Prozessstandard nicht schneller und breiter durch? Woran liegt das?

MB: Mir gefällt die vorgeschlagene Ausformulierung des «I» als «intelligent» in BIM, da doch die direkte Übersetzung des englischsprachigen Begriffs mit «Building Information Modelling» eher nüchtern ausfällt. Intelligentes Modellieren im Bauwesen zielt eher auf eine kreative, strategische Nutzung der Informationstechnologien beim Planen, Bauen und Nutzen, die derzeit nur von wenigen angewendet wird. In BIM werden alle für den Bau relevanten Informationen in digitalen Modellen gespeichert und von den verschiedenen Leistungserbringern ausgetauscht und weiterbearbeitet. Hieraus ergeben sich eine ganze Reihe von Konsequenzen und Herausforderungen. Will man die genannten Vorteile der digitalen Methoden nutzen, so braucht es ein Umdenken und ein Anpassen der Prozesse in der Baubranche.

Gründe für die eher zögerliche Entwicklung sind meines Erachtens:

• die ineffiziente und fehleranfällige Kommunikation der Leistungserbringer im Bauwesen über 2D-Zeichnungen mit ihren zahlreichen Änderungsständen
• die etablierten, sequenziellen disziplinären Prozesse
• die mangelnde Verfügbarkeit von Standards, welche die verschiedenen Sichten der Leistungserbringer auf die Objektstrukturen des Planens, Bauens und Nutzens auch in den regionalen Ausprägungen hinreichend berücksichtigt
• die fehlende Implementation von Technologien wie dem parametrischen Modellieren in den Standards
• die mangelnde Implementation solcher Standards in die kommerziellen Bauapplikationen
• fehlende und unzureichende Ausbildung.

CRB-Blog: In wieweit ist Ihr Institut in die Weiterentwicklung von BIM involviert?

MB: Innovation entsteht oft aus der Transformation und Adaption von Methoden und Technologien in neue Anwendungsbereiche. Interessant ist der Dialog der Praxis mit ihrem Fach- und Erfahrungswissen und der intellektuellen Auseinandersetzung mit den neuen Methoden. Wird er mit der notwendigen Tiefe und gegebenenfalls auch mit ausreichender Langsamkeit geführt, kann aus neuem Verständnis für die Zusammenhänge zielorientiert Neues entstehen. Aus dem Bereich der Informatik ergeben sich aus den vier Forschungsfeldern für die i4Ds spannende Möglichkeiten für kreative Lösungen.

Der Einsatz der Informationstechnologien und deren Leistungspotenziale kann aus unserer Sicht in drei verschiedene Kategorien eingeordnet werden:

• In der ersten Stufe werden Bauprozesse mit 3D- oder 4D-Modellen visualisiert und gleichzeitig Leistungsverhalten mit Metriken aufgezeigt. Dadurch können die am Bau beteiligten Entscheidungsträger frühzeitig und kontinuierlich in den Bauprozess einbezogen werden.

Hier unterstützen wir Planungsbüros und Unternehmungen, dieses Know-how aufzubauen und in ihre Prozesse zu integrieren und für ihre Geschäftsziele erfolgreich zu nutzen.

• Die zweite Stufe umfasst die Integration interdisziplinärer Bauleistungen mit digitalen, «interoperablen» Bauinformationsmodellen. So können die nachfolgenden Leistungserbringer auf den Arbeiten der Vorgänger aufsetzen, Ressourcen sparen, Fehler vermeiden und nachhaltige Wettbewerbsvorteile erzielen.

Weiter entwickeln wir neue Methoden und Technologien für den Umgang mit grossen, dynamischen Datenmengen und der Visualisierung und dem Management von Informationen mit neuen Interaktionsformen von Menschen und Informationssystemen, z.B. den 3D Virtual Environments in denen das digitale Gebäudemodell selber zum Interface wird.

• Die dritte Stufe umfasst die Verwendung wissensbasierter Modelle mit formalisiertem Design, Geschäfts- und Ingenieurwissen zur Automatisierung der täglichen Aufgaben. Hierdurch kann ein Dimensionssprung in der Leistungsfähigkeit erreicht werden.

Dieser Bereich ist ein typisches Beispiel für angewandte Forschung und Entwicklung mit Praxispartnern, welche das i4Ds entweder als direkt finanzierte Projekte oder mit Hilfe von Forschungsförderung, z.B. aus dem Programm «Science to Market» des Bundes, durchführt. Das Arbeiten mit digitalen Methoden im Bauwesen ist ein immenses Arbeitsfeld, das nur durch die gemeinsamen Anstrengungen vieler erschlossen werden kann. Das i4Ds informiert über diesen Bereich an wissenschaftlichen Tagungen und bildet Studenten an Hochschulen aus, damit diese später die Technologien in der Praxis einsetzen können.

Das i4Ds unterstützt die Anliegen von buildingSMART zur Förderung und Gestaltung digital unterstützter Planungs-, Bau- und Nutzungsprozesse.

Professor Dr. Ing. Manfred Breit ist Mitbegründer und stellvertretender Leiter des Instituts für 4D-Technologien und Professor für Virtual Design and Construction und Konstruktiven Ingenieurbau an der Fachhochschule Nordwestschweiz, Windisch, mit Lehraufträgen an der Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau in Burgdorf und der Hochschule für Technik und Architektur in Luzern. Seine Themenschwerpunkte in F&E und Lehre sind digitale Methoden, Virtual Design and Construction und Lean Management im Bauwesen.