Building Information Modeling (BIM)

Building Information Modeling (BIM) ist eine Methode zur Prozessoptimierung bei Planung, Ausführung und Betrieb von Gebäuden und baulichen Anlagen. Grundlage dafür ist die interdisziplinäre Erarbeitung, Bereitstellung und Pflege aller bauwerksbezogenen Informationen zu einem zentralen Datensystem. Dieses wird in Form eines digitalen Bauwerksmodells abgebildet.

Bei BIM werden 3-D-Modelle eines Bauwerks oder der Infrastruktur erstellt. Diese Modelle setzen sich aus einzelnen Bauteilen und Räumen zusammen, die vorher definiert wurden. Es werden die geometrischen Informationen festgelegt, die dann für die Bauteile durch weitere Angaben, beispielsweise zu Material, erwarteter Lebensdauer oder Eigenschaften wie Schalldurchlässigkeit oder Brennbarkeit, ergänzt werden. Die Räume werden gesondert beschrieben. Ihnen können Eigenschaften wie das gewünschte Volumen oder die spätere Nutzung zugeschrieben werden. Werden zudem Informationen über die Kosten und/oder der Zeitplan hinterlegt, spricht man von vier- bzw. fünfdimensionalen Modellen.

Das digitale Modell begleitet das Bauwerk oder die Anlage über die ganze Lebensdauer hinweg: Alle Planungen und Projekte beruhen auf dieser digitalen Akte als „Single-source-of-truth“. Als Vorteil gilt, dass bei BIM das detailgenaue Planen am Anfang steht und nicht erst später im Prozess stattfindet, nach dem Motto: „Zuerst virtuell bauen, dann real.“

Der Datenaustauschstandard IFC (Industry Foundation Classes) Rail soll den besonderen Bedingungen für die Bahninfrastruktur Rechnung tragen. Beteiligt an der Entwicklung sind China Railways, die Deutsche Bahn, die Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB), die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB), die französische SNCF, TVK aus Schweden und der Internationale Eisenbahnverband (UIC).

In Deutschland macht das Bundesverkehrsministerium in seinem Stufenplan detaillierte Vorgaben, wie der BIM-Prozess auszusehen hat. BIM muss als Verfahren in den Verträgen definiert werden. Der Auftraggeber ist gefordert, gleich zu Beginn festzulegen, welche Daten er in welcher Form und in welcher Detailtiefe vom Auftragnehmer erhalten will (Auftraggeber-Informationsanforderungen – AIA).

Vorteile von BIM

In der Praxis setzt sich 3-D-CAD-Modellieren gegenüber dem 2-D-CAD-Zeichnen immer mehr durch, da mit 3-D-Modellen effizienter gearbeitet werden kann. So bekommt der Auftraggeber schneller ein realistisches Bild, wodurch Abstimmungen leichter fallen. Eventuelle Probleme in der räumlichen Planung zeigen sich schon im Modell. Dort können zusätzliche Informationen hinterlegt werden, die für Anwendungen oder Auswertungen erforderlich sind.

BIM deckt früh Schwachstellen auf. Durch die detailgenaue Planung schon ganz zu Beginn eines Projekts und die im BIM-Ausführungsplan festgelegten detaillierten Prüfungen steigt die Qualität der Planung. Es herrscht mehr Gewissheit über Termine und Kosten. Varianten lassen sich transparent gegeneinander abwägen, Lösungen zur Kostensenkung können früh gesucht werden.

BIM kommt nicht nur beim Neubau zum Einsatz. Die Vorteile bei der Planung können auch für umfangreiche Instandsetzungsmaßnahmen genutzt werden. Der erste Schritt ist hier die digitale, BIM-konforme Erfassung. So wurde bei der Sanierung der Schnellfahrstrecke Mannheim–Stuttgart die Strecke nicht mehr durch eine Begehung, sondern digital mit Georadar, Laserscannern und Kameras erfasst. Bei einem Georadar (engl. Ground-Penetrating Radar – GPR) dringen elektromagnetische Strahlen in Bodenoberflächen ein. Die Reichweite beträgt je nach Beschaffenheit des Bodens 1,5 bis 2,5 m. Über sie gibt die Art der Reflexion der Strahlen Auskunft. Hierdurch können oberflächennahe Strukturen erkundet werden – im erwähnten Fall wurde die Schotterunterkante erfasst.

Eine BIM-Schnittstelle auf Instandhaltungsmaschinen ermöglicht es, die bei der Instandhaltung gewonnenen Daten direkt in den Digitalen Zwilling der Infrastruktur einfließen zu lassen.
© Plasser & Theurer

Digitaler Zwilling

Beim Konzept des Digitalen Zwillings hat ein reales Objekt seine genaue Entsprechung in der Datenwelt. Beim BIM wird am Ende eines Bauprojekts ein 3-D-Modell im Endzustand übergeben, also der Digitale Zwilling. Bei anschließender kontinuierlicher digitaler Überwachung ändert sich dieser Digitale Zwilling permanent und bildet immer den realen Zustand ab. BIM und digitalisierte Instandhaltung treffen beim Digitalen Zwilling zusammen.

Die BIM-Methode beschränkt sich nicht nur auf Gebäude und Infrastruktur. So kann die gleiche Logik der in Objektkatalogen definierten Bauteile, die im 3-D-Modell zusammengesetzt werden, auch bei der Prozessoptimierung von Maschinen und Anlagen eingesetzt werden.

 

Empfohlene Fachbücher:

Rees, Dagmar, Digitalisierung in Mobilität und Verkehr
https://www.pmcmedia.com/programm/rail/262/digitalisierung-in-mobilitaet-und-verkehr?c=5

Schütze, Christoph, BIM-Anwendungen bei Fahrweginstandhaltung
https://www.pmcmedia.com/search?sSearch=bim