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26. April 2021

BIM revolutioniert die Bau- und Immobilienbranche: Erfahrungen aus der Praxis

BIM revolutioniert die Bau- und Immobilienbranche: Erfahrungen aus der Praxis


Alles digital oder was – der digitale Umbruch prägt auch die Bau- und Immobilienbranche. Hierbei sorgt vor allem die Methode BIM für Gesprächsstoff. Diese soll die Planung, den Bauprozess sowie den Betrieb vereinfachen und effizienter gestalten. Dass es funktioniert, zeigen vielerlei Praxisbeispiele. Neben dem entstehenden Nutzen werden Anwender aber auch vor verschiedene Herausforderungen gestellt.

Von Maja Berbat und Janine Mischler

In den letzten Jahren hat der Begriff Building Information Modeling (BIM) zunehmend an Bedeutung gewonnen und gilt als Synonym für die Digitalisierung in der Bau- und Immobilienbranche (Weber & Schneider, 2019). Die Methode umfasst die optimierte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden mithilfe einer Software (Helbling, 2014). Bildlich gesprochen, baut man sich vor Baubeginn einen digitalen Zwilling des Gebäudes. In diesem Zwilling sind alle Bauelemente und Informationen des Bauobjekts abgebildet. Mittels dieser Technologie soll die Effektivität, die Qualität und die Nachhaltigkeit gesteigert werden (Weber & Schneider, 2019). Doch wie wird die Theorie in die Praxis umgesetzt – kann die Bau- und Immobilienbranche mit Hilfe von BIM den Sprung in die digitale Welt schaffen?

Abbildung 1: GHC Esslingen, © Basler & Hofmann, www.baslerhofmann.ch (Basler & Hofmann AG, ohne Datum

Der Dimensionswechsel in der Baubranche durch BIM

Während andere Branchen die Digitalisierung zur Produktivitätssteigerung und Einführung von Innovationen nutzten, hat sich die Produktivität und Effizienz der Schweizer Baubranche in den letzten Jahren kaum verändert (Baldwin, 2018; ECO, 2020). Die Baubranche ist gekennzeichnet durch fehlende Zusammenarbeit der Unternehmer, Konflikte auf Baustellen sowie Ausgaben in Milliardenhöhe für Fehlerbehebungen (SRF ECO, 2020). Gegenüber neuen Technologien verhält sich diese zurückhaltend und nimmt eine konservative Stellung ein. Ein Kulturwandel ist unumgänglich (Baldwin, 2018, S. 6). Die Digitalisierung soll zu einer Transformation führen und etablierte Prozesse neu erfinden. Mit dem Werkzeug BIM soll auch die Baubranche effizienter, schneller und produktiver werden (SRF ECO, 2020).

BIM ist in anderen Ländern bereits ein stehender Begriff. In der Schweiz jedoch wird BIM nur in einem Bruchteil der Projekte eingesetzt (Nievergelt & Bühler, 2020). Dabei zeigt sich in aktuellen Grossprojekten wie die Komplexität, vor allem im Bereich der Gebäudetechnik und Gebäudeautomation, zugenommen hat. Mit den konventionellen Planungs- und Ausführungsmethoden ist diese Komplexität kaum noch beherrschbar (Baunetzwissen). Den wesentlichen Unterschied von BIM zur konventionellen Planung mit Computer Aided Design (CAD) bildet die 3D Modellierung. Im Vergleich zu einer klassischen 2D Zeichnung sind in diesem 3D Modell sämtliche Informationen hinterlegt und es sind dynamische Anpassungen möglich (Baldwin, 2018, S. 6-7).

Abbildung 2 zeigt den Unterschied von traditionellen CAD Zeichnungen (2D und 3D) im Vergleich zu BIM auf. Bei einem BIM-Modell können für ein Objekt unendliche viele Eigenschaften, wie beispielsweise seine Funktion, seine Kosten und seine materielle Beschaffenheit hinterlegt werden. Es ist objektorientiert, dynamisch und parametrisch. Ein CAD hingegen ist weitgehend manuell und statisch.

Abbildung 2: Die Lego-Analogie (in Anlehnung an Weber & Schneider, 2019)

Bei Branchenkennern wird der Begriff BIM ganz unterschiedlich wahrgenommen: Für die einen gehört BIM zum Tagesgeschäft, für die anderen ist es noch weit weg. Der eine sieht eine Chance in BIM, der andere ein Risiko. Manche erhoffen sich eine Effizienzsteigerung, andere befürchten einen Mehraufwand (Baunetzwissen). Es spielt aber keine Rolle, wie man den Begriff wahrnimmt. Erkenntlich ist, dass die Branche und somit auch immer mehr Bauherren angefangen haben umzudenken. Von vielen Baustellen in der Schweiz sind Computer nicht mehr wegzudenken. Auch der Druck von aussen auf die Unternehmen steigt. Viele Bauherren wie zum Beispiel die SBB und auch der Bund werden zukünftig mehr Projekte mit BIM ausschreiben. Um den steigenden Anforderungen der Bauherrschaft, wie tiefe Investitionskosten und schnellere Bauzeiten, gerecht zu werden, muss das Gebäude im Vorfeld digital gebaut werden. Die Digitalisierung schafft auf der Baustelle neue Realitäten (SRF ECO, 2020).

Alle Beteiligten im Lebenszyklus einer Immobilie profitieren von BIM

Übergeordnet verfolgt BIM folgende Ziele:

Abbildung 3: Ziele von Building Information Modeling (in Anlehnung an Meier & Irion, 2020)

Der Nutzen von BIM findet sich in verschiedenen Artikeln, Fachliteratur sowie Zeitschriften wieder. Grundlegend ist festzuhalten, dass BIM die Zusammenarbeit effizienter gestaltet und die Komplexität und Fehlerquellen reduziert (Nievergelt & Bühler, 2020). Dies ist unter anderem der Menge an Informationen zu verdanken, die BIM in einer Sammlung von Tools und Massnahmen gespeichert hat. Im Vergleich: Ein BIM Modell enthält ca. 30 mal mehr Informationen als ein konventionelles 2D-Projekt (Nievergelt & Bühler, 2020; Meier & Irion, 2020). Aber warum wird mit BIM die Zusammenarbeit effizienter? In einem konventionellen Projekt müssen bei Planungsänderungen sämtliche Zeichnungen angepasst und mit der Fachplanung abgeglichen werden. Dies verursacht einen enormen Koordinationsaufwand (Helbling, 2014). Mit BIM entfällt dieser Abgleich, da alle Beteiligten mit demselben Modell und somit mit den aktuellsten Daten arbeiten. Betrachtet man den Nutzen von BIM rollenbezogen, ergibt sich folgende Aufstellung (Weber & Schneider, 2019):

  • Der Bauherr profitiert von Planungssicherheit, besserer Qualität und somit von einem besseren Bauwerk. Durch die gesteigerte Effizienz sind tiefere Bauzeiten und Investitionskosten zu verzeichnen.
  • Das Planungsteam kann effizientere und fehlerfreie Planungsleistungen erbringen.
  • Der Nutzer hat eine bessere Abstimmung seiner Bedürfnisse, indem er diese im virtuellen Bauwerk vor Baustart einbringen kann.

Im Allgemeinen können alle Beteiligten ihre Ideen frühzeitig einbringen und ins virtuelle Bauwerk einfliessen lassen (SRF ECO, 2020). Betrachtet man auch die Bewirtschaftungsphase, welche den grössten Anteil im Lebenszyklus einer Immobilie aufweist, hat BIM im Vergleich zu konventionellen Planungsmethoden einen erheblichen Vorteil zu verzeichnen. Alle Daten, die in der Planung und Ausführung gesammelt wurden, können in die Software des Betreibers überführt werden. So profitiert der Eigentümer von strukturierten und objektorientierten Daten sowie von einer effizienten Bewirtschaftung dank besserem Informationsgehalt (Weber & Schneider, 2019).

BIM ist kein Selbstläufer

Mit der Anwendung der BIM Methode sind diverse Herausforderungen zu meistern. Die ersten Hürden entstehen bereits bei der Bestellung von Planerleistungen für ein Bauprojekt. Immer häufiger erweitern Auftraggeber ihre Anforderungen an das Projekt und setzen den Einsatz der BIM-Methode voraus. Dabei werden Ziele wie Kostenersparnis, bessere Projektergebnisse und die Reduktion von Risiken verfolgt. In Anbetracht dessen, dass es eine auf den Kunden abgestimmte Lösung ist, entstehen diverse Herausforderungen bei der Bedürfnisformulierung. Sind die Bedürfnisse nicht von Anfang an klar formuliert, führt die Bestellung meist nicht zum gewünschten Ergebnis (Nievergelt & Bühler, 2020). Diese unklaren Bestellungen können hohe finanzielle Investitionen oder Produktivitätsverluste bei der Implementierung verursachen (Baldwin, 2018, S. 283). Somit werden die ursprünglich erhofften Ziele nicht erreicht.

Einen weiteren kritischen Faktor stellt der Zeitpunkt der Bestellung dar. Idealerweise erfolgt die Bestellung so früh als möglich. Denn je später BIM-Leistungen bestellt werden, desto teurer werden in der Regel die gewünschten Anforderungen an Informationen. Dies liegt daran, dass in einem ausgereiften BIM-Modell neue Anforderungen oftmals nur aufwändig integriert werden können. Sind die Anforderungen beim Projektstart bereits klar, kann die Planung exakt darauf ausgerichtet werden (Nievergelt & Bühler, 2020).

Ist die BIM-Bestellung einmal vom Tisch und das Projektteam zusammengestellt, kann mit dem Modell gestartet werden. In der Planungsphase wird hauptsächlich das Projektteam vor Herausforderungen gestellt. Dabei ist häufig nicht die Anwendung von Werkzeugen und Software das Problem, sondern vielmehr die Umstellung der eigenen Arbeitsweise. Die Planung in einem einzigen Modell zwingt die Beteiligten enger zusammenzuarbeiten als in der herkömmlichen Planung und sich untereinander besser zu koordinieren. Hinzu kommt, dass das Modell bereits in einer frühen Planungsphase einen hohen Detailierungsgrad aufweist, um erste realistische Kostenschätzungen zu ermöglichen. Dies bedingt hohe Anforderungen an die Entscheidungsbereitschaft von Bauherren und Architekten, aber auch an die Entscheidungsvorbereitung der Fachplaner (Basler & Hofmann AG). Nicht weniger wichtig ist die richtige Menge an Informationen für einen bestimmten Verwendungszweck. Das bedeutet, dass das Modell in jeder Phase nur so viele Informationen beinhaltet, wie auch gerade notwendig sind. Es kann durchaus hinderlich sein, wenn ein Modell in einer frühen Phase bereits hochdetailliert ist (Baldwin, 2018, S. 26).

Haben bei der BIM-Planung alle Beteiligten Zugriff auf das gleiche BIM-Modell, sind die Daten darin jederzeit aktuell. Hierfür sind jedoch leistungsfähige Kommunikationsleitungen unabdingbar. Doch bereits diese Anforderung ist eine Herausforderung, da Projektbeteiligte diese teilweise nicht erfüllen (Imwinkelried, 2018).

Eine weitere Herausforderung besteht in der Angst, dass die BIM-Planung Fachkompetenzen ersetzen könnte. Fachplaner fürchten aufgrund der Digitalisierung um ihren Job. Vielen ist dabei nicht klar, dass BIM lediglich die Art zu arbeiten verändert. Fleiss- und Routinetätigkeiten (z.B. Entwürfe vergleichen oder Zeichnungen auf Fehler überprüfen) werden automatisiert, um sich auf projektspezifisches zu konzentrieren. Der Erfolg eines Projektes hängt nach wie vor von der Kompetenz und der Erfahrung der Projektbeteiligten ab (Baldwin, 2018, S. 1, 283).

Die nachfolgende Grafik zeigt Learnings, abgeleitet aus den oben erwähnten Herausforderungen.

Abbildung 4: Learnings aus bekannten Herausforderungen (Eigene Darstellung)

Einsatzmöglichkeiten und umgesetzte Praxisbeispiele

Wie erfolgreich die BIM-Methode in Projekten eingesetzt werden konnte, zeigen die nachfolgenden Praxisbeispiele.

Praxisbeispiel Andreasturm: Die Ausführung des 80 Meter hohen Hochhauses in Zürich Oerlikon wurde durch Implenia von Beginn an mit einem 4D-BIM-Modell geplant. Unter 4D-BIM versteht man ein dreidimensionales Modell des Gebäudes mit integrierter zeitlicher Dimension. Dank der BIM-Planung konnten Projektrisiken früh erkannt, Schnittstellen vorgängig koordiniert und der Ablauf des Baus optimal geplant werden. Eine besondere Herausforderung in der Planung waren die innenstädtischen Platzverhältnisse zwischen zwei Bahngleisen. Mithilfe von 4D-Simulationen konnte die Baustelleneinrichtung und verschiedene Logistikvarianten getestet und optimiert werden (Baldwin, 2018, S. 280,281).

Praxisbeispiel Erweiterung Geschäftshaus A: Basler & Hoffmann nutzt ihren Bürostandort in Esslingen seit Jahren als eigenes Entwicklungslabor. Beim Erweiterungsbau des Bürogebäudes hatte Basler & Hoffmann den Anspruch an einen maximal digitalisierbaren Planungs- und Bauprozess mit BIM. Das Ziel des Pilotprojektes war, einen digitalen Zwilling über das Gesamtprojekt (Bestandes- und Erweiterungsbau) zu erstellen. Die Planung aller Gewerke erfolgte dabei in einem einzigen BIM-Modell respektive in derselben 3D-Darstellung und Datenbank. Zudem wurden auf der Baustelle auf herkömmliche Pläne verzichtet und anstelle dessen digitale Pläne verwendet. Basler & Hofmann sieht vor allem folgende Vorteile auf der Baustelle:

  • Echtzeit-Zugriff auf die aktuellsten Daten und somit Vermeidung von Widersprüchen zwischen Planständen von Fachplanern
  • Definieren von optimalen Modellansichten nach dem Bedürfnis des Fachplaners (z.B. nur Lüftungen sichtbar und nicht das gesamte Bauwerk)
  • Vermeidung von Abtippen und Abschreiben von Planinhalten, wie beispielsweise Raumkoordinaten, durch die Gewährleistung des Datenflusses

Die grössten Herausforderungen im Pilotprojekt stellte die eigene Arbeitsweise dar (Basler & Hofmann AG, ohne Datum).

Praxisbeispiel BIM@SBB: Mit dem Projekt BIM@SBB möchte die SBB bis 2025 die Zielvorgaben der bundesrätlich verabschiedeten Strategie «Digitale Schweiz» umsetzen. Die Zielvorgabe des Bundes schreibt die Anwendung der BIM-Methode für Infrastrukturanalagen bei bundesnahen Betrieben vor. Dafür soll zukünftig bei der SBB ein fünfdimensionales BIM (5D) in Einsatz kommen. Ein 5D-BIM beinhaltet den räumlichen Körper (3D), welcher durch eine zeitliche Komponente (4D) und eine Kostendimension (5D) erweitert wird. Aus diversen Pilotprojekten sollen erste Erkenntnisse gewonnen werden, um anschliessend einen Standard für den Bau und den Unterhalt von Bahnanlagen zu definieren. Die SBB verspricht sich durch das BIM@SBB-Programm Effizienz- und Qualitätssteigerungen im Planen, Bauen und Betreiben von Infrastrukturanalgen. Damit verbunden werden jährliche Kosteneinsparungen in Höhe von 200 Millionen Franken angestrebt (Stüssi, 2019).

Praxisbeispiel Roche «Bau 2»: Das Pharmaunternehmen Roche, welches als einer der Vorreiter in der Digitalisierung der Baubranche gilt, plant das höchste Gebäude der Schweiz mit BIM. Für das Hochhaus wird ein sogenannter «digitaler Zwilling» erstellt, welcher bei der Koordination der Planungsarbeiten unterstützt (Imwinkelried, 2018).

Praxisbeispiel RetroBIM: Im Projekt RetroBIM geht es darum, einen digitalen Zwilling einer bestehenden Infrastruktur zu erstellen. Dadurch sollen Planungsprozesse vereinfacht und somit auch wirtschaftlicher gestaltet werden. Die Modellierung einer bestehenden Infrastruktur bringt verschiedene Herausforderungen mit sich. Fakt ist, dass die Modellierung einer bestehenden Infrastruktur komplexer ist als jene eines neuen Projektes. Im Gegensatz zu einem Neubauprojekt ist es schwieriger, eine vorhandene Infrastruktur detailgetreu mit allen Unvollkommenheiten zu modellieren. Für die exakte Bestandesaufnahme wird ein Laserscanner verwendet, der die genaue Geometrie aufnimmt. Das Ergebnis des Scans ist ein Abbild der Realität in Form einer dreidimensionalen Punktewolke. Mit der passenden Software lassen sich aus der Punktewolke 2D-Pläne, sowie auch 3D-Pläne generieren. Der Vorteil des digitalen Zwillings einer bestehenden Infrastruktur ist, dass bevorstehende Veränderungen visualisiert werden können und der Entscheidungsprozess dadurch an Effizienz gewinnt (Amberg & Dohmen, 2019).

Praxisbeispiel Optimierter Gebäudeschutz vor Naturgefahren mit BIM: Das Forschungsprojekt «Optimierter Gebäudeschutz vor Naturgefahren mit BIM» untersucht, wie der Gebäudeschutz vor Naturgefahren mithilfe der BIM-Methode verbessert werden kann. Mit dem Projekt soll evaluiert werden, welche Informationen bezüglich Naturgefahren in der Betriebsphase wichtig sind. Der Auslöser für die Untersuchungen ist die häufig verspätete Erkennung von Risiken. Gründe dafür sind die mangelnde Sensibilisierung bei Bauherren, Planer und Gebäudebetreiber, zu wenig miteinander vernetzte Daten und lückenhafte Schutzkonzepte. Die BIM-Methode, als vorausschauende und detaillierte Planung, kann dabei Planungsprozesse unterstützen. Im Forschungsprojekt wurden Prototypen entwickelt, welche Gefahreninformationen aus GIS-Systemen (System mit Geodaten) direkt ins BIM-Modell übertragen. Mit erarbeiteten Prüfregeln wird die Planung, Realisierung und Bewirtschaftung im digitalen Bauwerksmodell unterstützt (Staub, 2020).

Aus den beschriebenen Praxisbeispielen lassen sich folgende Erfolgsfaktoren ableiten:


Abbildung 5: Erfolgsfaktoren BIM abgeleitet von Praxisbeispielen (Eigene Darstellung)

Weitere Potentiale mit Building Information Modeling

Mit dem Einsatz eines BIM-Modells lassen sich Simulationen in unterschiedlichen Bereichen durchführen. Beispiele dafür sind Simulationen über den Energieverbrauch eines Gebäudes oder über den Brandschutz z.B. mit Brandsimulationen oder Evakuationssimulationen (Imwinkelried, 2018; Colombo, 2020). Ein weiteres Potential besteht in der Kombination von BIM und dem Internet of Things – kurz IoT. Unter IoT wird die Vernetzung von physischen und virtuellen Gegenständen durch Informations- und Kommunikationstechniken verstanden. Eine Kombination aus BIM und IoT ist – einfach gesagt – ein digitaler Zwilling mit online abrufbaren Informationen (Baunetzwissen).

Ausblick – Der Weg in die Digitalisierung

Generell kann festgehalten werden, dass der Weg zur Digitalisierung ein steiniger Weg mit Höhen und Tiefen ist (Weber & Schneider, 2019). Die damit verbundenen potenziellen Risiken bei der Anwendung von BIM-Modellen lässt viele Bauherren und Fachplaner derzeit noch zögern, diese tatsächlich einzusetzen (Baldwin, 2018, S. 283). Die digitale Transformation in der Planungs- und Baubranche zwingt jedoch dazu, dass altbewährte Arbeitsweisen überdacht werden müssen. Im derzeitig laufenden Lernprozess tauchen durchaus auch Probleme und Fehler auf. Es sind aber gerade diese Probleme und Fehler, welche für das Wachsen und Weiterkommen im Digitalisierungsprozess essenziell sind. Diese Entwicklung wird unumgänglich sein und es wird sichtbar, dass der längerfristige Nutzen die Risiken überwiegt (Staub, 2020).

Abbildung 6: Der Weg zur Digitalisierung (in Anlehnung an Weber & Schneider, 2019)

Dass BIM erfolgreich implementiert werden konnte und grosse Chancen mit sich bringt, zeigen sowohl die hier aufgeführten Praxisbeispiele als auch zahlreiche weitere. Abschliessend kann gesagt werden, dass die Bau- und Immobilienbranche mit BIM den Aufstieg in die digitale Welt geschafft hat. Mit dem Sammeln von Erfahrungen und dem gegenseitigen Austausch kann sich die BIM-Methode in der Branche weiter etablieren.

Dieser Beitrag ist während eines Projektes der Studierenden des MAS Immobilienmanagement entstanden.

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Quellenverzeichnis

Amberg, F., & Dohmen, P. (November 2019). Mit dem digitalen Zwilling in die Zukunft des Infrastrukturbaus. Eurailpress, S. 7-9.

Baldwin, M. (2018). Der BIM-Manager. Beuth Verlag GmbH.

Basler & Hofmann AG. (ohne Datum). Erweiterung Geschäftshaus A “eGHA” in Esslingen.

Colombo, E. (4. September 2020). Gemeinsam besser: Simulationen und BIM. fmpro Service, S. 12-13.

Die digitale Revolution (im Bauwesen). (ohne Datum). Von Baunetz_Wissen_: https://www.baunetzwissen.de/bim/fachwissen/grundlagen/die-digitale-revolution-im-bauwesen-5250702 abgerufen

Helbling, O. (10. Dezember 2014). BIM – Building Information Modeling. Von Bauszene.ch: https://bauszene.ch/bim-building-information-modeling/ abgerufen

Imwinkelried, D. (8.. Mai 2018). Der Baubranche steht eine Revolution bevor. NZZ, S. 23.

Nievergelt, L., & Bühler, J. (23. April 2020). Einmal BIM bitte! Von Linkedin: https://www.linkedin.com/pulse/einmal-bim-bitte-lucia-nievergelt abgerufen

SRF ECO (Regisseur). (2020). Digitalisierung II – Baubranche muss umdenken [Kinofilm].

Staub, B. (4. September 2020). Das Potenzial von BIM für Fachthemen – am Beispiel Naturgefahren. fmpro Service, S. 6-8.

Stüssi, U. (2019). Der erste Schritt ist getan. TEC21, S. 30-33.

Weber, M., & Schneider, R. (2019). BIM4FM – BIM und danach. Zürich: Amstein + Walthert.

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