Während viele Branchen die Digitalisierung ambitioniert vorantreiben und dadurch Effizienzvorteile nutzen, steht das Baugewerbe erst am Anfang. Dabei können Gebäude durch das Building Information Modeling (BIM) optimaler geplant, ausgeführt und bewirtschaftet werden.
Internet der Dinge, Künstliche Intelligenz und additive Fertigung – die technologische Transformation ist im vollen Gange und revolutioniert die Industrie. Das Bundeswirtschaftsministerium erwartet allein durch die Industrie 4.0 ein zusätzliches Wirtschaftswachstum von 153 Milliarden Euro bis zum Jahr 2020. Auf das Bauwesen bezogen bedeutet dieser Trend im Grunde die Digitalisierung der Bauprozesse. Und um diese Entwicklung steht es in Deutschland momentan nicht gut.
Baugewerbe ist technologisches Schlusslicht
Laut der Studie Digitalisierungsindex Mittelstand aus dem Jahr 2017, für die rund 2’000 mittelständische Unternehmen befragt wurden, ist der Digitalisierungsgrad von Banken und Versicherungen besonders hoch. Etwa bei Geschäftsmodellen und Beziehungen zu den Kunden. Das Baugewerbe gehört zu den Schlusslichtern.
Einer der Gründe für diese Entwicklung ist der seit Jahren anhaltende Bauboom, der die notwendigen Anpassungen in den Hintergrund zu drängen scheint. Immer mehr Bauunternehmen haben sogar Schwierigkeiten, ihre Aufträge abzuarbeiten. Verantwortlich dafür ist aber nicht nur der Fachkräftemangel, sondern auch die Produktivität des Gewerbes, die mittels Digitalisierung erhöht werden könnte. Manche Bauunternehmer gehen davon aus, dass sie von dem digitalen Wandel kaum betroffen sind, weil die Bauwirtschaft als analoges «Bricks & Mortar»-Geschäft gilt. Diese Annahme ist falsch. Besonders in der Planung, Vorbereitung und Logistik bietet die Digitalisierung viele Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern.
Trend zum digitalen Gebäudezwilling
Qualitätsmängel, Überschreitungen von Budgets und nicht eingehaltene Termine finden sich nahezu bei allen Bauprojekten. Ursächlich dafür sind in erster Linie ineffiziente Prozesse. Building Information Modeling (BIM) kann die Produktivität im Baugewerbe massgeblich steigern und gilt als Sinnbild für die Digitalisierung der Bauwirtschaft. Kern der Bauwerksdatenmodellierung ist ein digitales, dreidimensionales Gebäudemodell, das über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks hinweg dessen Informationen enthält. Türen, Steckdosen, Kabel, die Energiekoeffizienten der Fenster oder die Fahrgeschwindigkeit des Lifts – jedes Detail wird erfasst. Digital lassen sich Rohre mittels BIM in einem bestimmten Winkel ausrichten, Ventile drehen, Kupplungen zoomen oder Fertigungspläne erstellen.
Grossbritannien, Frankreich und die meisten skandinavischen Länder schreiben die Nutzung von BIM bei öffentlich finanzierten Bauvorhaben bereits vor und nutzen die Methode intensiv. Auch in Deutschland sollen BIM-Verfahren stufenweise für den öffentlichen Infrastrukturbau bis 2020 eingeführt werden. Hierdurch sollen Grossbauprojekte effizienter umgesetzt und der Digitalisierung der deutschen Bauwirtschaft zum Durchbruch verholfen werden. Bereits jetzt beginnen hierzulande immer mehr Bauplaner und Bauleiter, BIM zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die Bereiche Heizung, Lüftung und Klimatechnik. BIM ist nicht selten für den Unterschied zwischen einem rechtzeitig oder verspätet fertiggestellten Projekt verantwortlich.
Arbeiten am virtuellen runden Tisch
Mittels Building Information Modeling arbeiten Architekten, TGA-Planer und Ingenieure an ein und demselben Gebäudemodell. Bauleiter informieren sich modellbasiert mittels Smartphones und Tablets über die nächsten Arbeitsschritte, und Zulieferer wissen genau, wann welche Baustoffe benötigt werden. Ein interaktiver Terminplan verknüpft zeitliche Abhängigkeiten und übermittelt Planänderungen direkt an alle betroffenen Personen. Weil die Beteiligten oft nicht ausreichend kommunizieren, kommt es vor allem zwischen Planung, Ausführung und Betrieb eines Projektes immer wieder zu Fehlern oder Leerlauf. Zum Beispiel wenn der Architekt den Bauplan ändert, diese Informationen aber nicht vollständig an den Bauführer weitergibt. BIM macht die Bauprozesse transparenter und verbessert den Informationsaustausch. Gebäude können auf diese Weise optimaler geplant, ausgeführt und bewirtschaftet werden.
Zudem lassen sich durch BIM Fehler nachverfolgen. Kunden können Veränderungen einsehen, um zu verstehen, warum diese vorgenommen wurden, und Probleme in Echtzeit überprüfen. Dies gilt etwa für das BIM 360 Design, das die Konstruktionsberatung Virtual Design and Construction von Victaulic verwendet, einem Hersteller von Kupplungen und Rohrverbindungslösungen. Die offene Kommunikation zwischen Kunden und Auftragnehmern ermöglicht ein besseres gegenseitiges Verständnis. Im späteren Bauprozess werden dadurch weniger Fragen aufgeworfen, die sich negativ auf den Zeitplan und die Kosten auswirken können. Diese Effekte lassen sich verstärken, indem die BIM-Anwendungen mit VR-Technologien kombiniert werden. Hierbei können die am Bau beteiligten Personen in einer virtuellen Umgebung mit den digitalen Abbildungen ihrer Bauprojekte interagieren.
Schnellere Prozesse, auch auf dem Eiffelturm
Indem Bauunternehmer und Ingenieure mittels digitaler Modellierung die Planung vorab durchführen können, wird weniger Zeit für die Installation von Geräten und Anlagen auf der Baustelle benötigt. Dies gilt insbesondere für BIM-Software wie Victaulic Tools for Revit®, die individuell an verschiedene Projekte angepasst werden kann. Bauarbeiter müssen auf der Baustelle beispielsweise keine Rohre mehr auf Mass schneiden, weil diese durch die übermittelten Daten passgenau und just in time geliefert werden.
Zudem verfügt Victaulic Tools for Revit® unter anderem über eine Smart-Tagging-Funktion, die vorgenommene Einstellungen speichert. Durch diese Funktion beantwortet die Software beispielsweise automatisch die Frage, wo und in welcher Reihenfolge bestimmte Bauteile montiert werden sollen. Das spart Zeit, Material, reduziert Abfall und senkt somit die Baukosten.
Building Information Modeling verändert auch die Art und Weise, wie weltberühmte Bauwerke entworfen, gebaut und gewartet werden. Beispielsweise setzt Autodesk die digitale Arbeitsmethode bei der Renovierung des Eiffelturms vor den Olympischen Sommerspielen 2024 ein. Das Software-Unternehmen erstellte ein detailliertes 3-D-Modell von dem 2,4 Quadratkilometer grossen Areal rund um den Eiffelturm. Darin wurden alle Gebäude, Brücken und Grünflächen bis hin zu sämtlichen Banken und Laternen nachgebildet.
Sicherer vor den Flammen
Auch in der Brandschutzbranche kommt BIM-Software immer häufiger zum Einsatz. Von Ventilen, Brandmeldern und Sprinklerleitungen bis hin zu Dämm- und Dichtstoffen können sämtliche brandschutzrelevanten Elemente virtuell dargestellt werden. Früher arbeiteten die unterschiedlichen Bauunternehmen oft mit firmeneigenen Planungssoftwares, die nicht zu einem Gesamtmodell verbunden werden konnten. Heute setzen sich allmählich Anwendungen durch, die miteinander kompatibel sind. Somit können digitale Abbildungen von Brandschutzsystemen in das betroffene Facility-Management-Modell integriert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen umfassenderen Brandschutz, der nicht nur die einzelnen Geräte und Anlagen, sondern das gesamte Bauwerk erfasst.
Durch die Kombination von BIM und Virtual-Reality-Anwendungen fallen während des virtuellen Rundgangs durch die Brandschutzanlagen schneller mögliche Probleme auf. Fehler können dadurch vor dem Baubeginn und der Montage behoben werden, wodurch sich kostspielige Korrekturen auf dem Bau oder in der Post-Installation umgehen lassen. Ausserdem können mittels BIM Brände simuliert und die Funktionalität der Brandschutzanlagen digital getestet werden. Schlussendlich kann die Modellierungsmethode die Sicherheit der Menschen im Brandfall entscheidend erhöhen.
Fazit
Damit andere Branchen bei der Digitalisierung nicht länger an der Bauwirtschaft vorbeiziehen, sollten die vielfältigen Potenziale des Building Information Modeling genutzt werden. Die Arbeitsmethode ermöglicht eine maximale Prozesstransparenz und optimiert den Informationsaustausch der beteiligten Personen am Bau. Auf diese Weise können Produktivität, Kosten- und Zeiteffizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit von Bauvorhaben wesentlich erhöht werden.