Fit für die Zukunft: BIM-Einsatz im Hochhausbau

Architekt André Friedel von Drees & Sommer im Gespräch

Komplexe Hochhausbauten bedürfen einer perfekten Planung. BIM (Building Information Modeling) schafft hier Abhilfe und ermöglicht ein effizientes und digitalisiertes Zusammenarbeiten der verschiedenen am Bau beteiligten Gewerke. Die BIM-Methodik ermöglicht aber auch Anwendungen, die über den Bau selbst hinausgehen. Beispielsweise ein verlustfreies Datenmanagement während des gesamten Lebenszyklus oder die Zertifizierung besonders nachhaltiger Gebäude.

Im exklusiven Interview mit dem SKYLINE ATLAS gewährt André Friedel von Drees & Sommer einen Einblick in die Potenziale von BIM, die BIM-Fitness im Rhein-Main-Gebiet und die Besonderheiten im Hochhausbau. Als Architekt und Planer wirkte er ab 2012 beim Neubau der Europäischen Zentralbank im Frankfurter Ostend mit und ist seit 2017 als BIM-Experte bei Drees & Sommer tätig.

SKYLINE ATLAS: Bei herkömmlichen Entwurfsplanungen beispielsweise mit CAD (computerunterstütztes Zeichnen) denkt man zuerst einmal an räumliche Daten. Welche Daten verstecken sich hinter dem „I“ in BIM weiter?

André Friedel: Das ist der wesentliche Punkt: Die geometrischen Inhalte werden mit Informationen angereichert, die Objekte „wissen“ quasi also etwas über sich. Zum Beispiel kommuniziert ein Körper neben den einfachen Informationen, die aus seiner Geometrie abgeleitet werden können (Räumliche Verortung, Höhe, Breite, Volumen etc.), dass er eine lasttragende Außenwand aus Stahlbeton ist.

Je weiter das Projekt voranschreitet, desto detaillierter wird der Körper geometrisch aber auch hinsichtlich seiner Informationen. So werden zum Beispiel im weiteren Projektverlauf der Schichtaufbau ergänzt, sowie weitere Informationen zu Betongüte, Bewehrungsgrad, Oberflächenqualität, Expositionsklasse etc. ergänzt. Diese Informationen sind mit dem Körper verknüpft und können von allen Projektbeteiligten genutzt werden.

Hat das Projekt weitere Informationsbedarfe z.B. aufgrund von weiteren BIM-Anwendungsfällen, so werden diese Informationen ebenfalls dort gepflegt. Und das ist die aktuelle, wesentliche Herausforderung für das BIM-Management: Die Steuerung des Informationsflusses und der Datenhaltung: Wer stellt wem wann welche Informationen in welcher Form wo und wie zur Verfügung.

SKYLINE ATLAS: BIM versteht sich als ein integraler Bauprozess. Das bedeutet auch, dass zwischen den verschiedenen Gewerken und am Bau beteiligten Akteuren die gleiche (BIM-) Sprache gesprochen werden muss. Die verschiedenen Wissensknotenpunkte und Daten müssen normiert und standardisiert werden. Welche Herausforderungen birgt das für die Baubranche?

André Friedel: Auf organisatorischer Ebene bemühen sich gut ein halbes Dutzend Initiativen darum, das BIM-Methodenverständnis in Deutschland zu standardisieren. Das sind neben staatliche Akteuren, Interessensverbänden und Normgebende Instituten auch Universitäten und privatwirtschaftliche Organisationen. Jeder der Beteiligten versucht natürlich, seine Sicht der Dinge und auch seine Interessen zu platzieren. Untereinander unabgestimmt, konkurrieren somit mehrere Vorschläge um die Deutungshoheit. Parallel dazu beobachten wir aber auch, dass sich das Methodenverständnis im Markt bei den Akteuren durch das tägliche Doing harmonisiert. Zu Modellierrichtlinien oder BIM-Koordinationsbesprechungen gibt es einen robusten Konsens. Kritisch diskutiert wird nach wie vor das Thema Grund- und besondere, bzw. vorgezogene Leistungen und deren Umfang.

Auf technischer Ebene ist das Thema Datenhaltung, Datenaustausch und vor allem Normierung der Datenstrukturen eine Herausforderung. Es gibt auch hier verschiedene Ansätze, diese z.B. über Merkmalserver zu harmonisieren. In der Praxis wird das Thema allerdings ebenfalls pragmatisch über ein ordentliches BIM-Management gesteuert und durch erfahrene BIM-Koordinatoren und -Autoren umgesetzt.

Diese Situation ist aus meiner Sicht einer der größten Hemmnisse in der Verbreitung der BIM-Methode. Es gibt noch zu viele Beteiligte, die darauf warten, bis ein Handbuch en detail regelt, wie es zu machen ist und wieviel Honorar berechnet werden kann. Und vor allem, was man nicht machen muss. Die Marktteilnehmer allerdings, die sich bereits auf den Weg gemacht haben, wenden die Methode schon zum eigenen Nutzen und zum Erfolg der Projekte an. Ich kann hier nur ermutigen, loszulegen und ins Doing zu kommen. Dafür benötigt es allerdings auch entsprechend ausgebildete Kapazitäten.

SKYLINE ATLAS: Stichwort Kapazitäten: welche zusätzlichen Ressourcen sowohl von der technischen als auch von der personellen Seite bedarf der umfassende Einsatz von BIM?

André Friedel: Soll BIM umfassender, also mit mehreren Anwendungsfällen umgesetzt werden, so empfiehlt die AHO die Beauftragung des BIM-Managements, das auf Ebene des Projektmanagements das BIM-Projekt technisch und organisatorisch aufsetzt und steuert. In einfachen Level-1 BIM-Projekten wird diese Aufgabe zunehmend durch ein BIM-fähiges Projektmanagement erbracht.

Mit Hinblick auf die Technik sind Projektdatenräume zum Austausch der Modelle eine Mindestanforderung. Diese sind i.d.R. aber ohnehin zur Projektkommunikation vorhanden und somit auch keine wirklich zusätzliche Ressource. Einen großen Benefit bringt der Einsatz von Kollaborationsplattformen, die die modellbasierte Kommunikation organisieren. Der finanzielle und administrative Aufwand ist verschwindend gering, der Mehrwert für die BIM-Methode und das Projekt aber ist enorm.

Im Grunde also auch bei komplexen Projekten ein sehr überschaubarer technischer wie personeller Ressourceneinsatz, der sich noch durch die bessere Prozess- und Planungsqualität spätestens auf der Baustelle amortisiert.

SKYLINE ATLAS: Im Bereich Digitalisierung läuft Deutschland immer wieder anderen Ländern hinterher. Wo steht Deutschland und speziell das Rhein-Main-Gebiet im Vergleich zu anderen Ländern und Regionen, wenn es um die „BIM-Fitness“ geht?

André Friedel: Wir haben gesehen, dass vor allem der englischsprachige Raum, sowie einige asiatische Länder mit der BIM-Methode sehr früh gestartet sind und nun einen Vorsprung haben, was ein allgemeingültiges und anerkanntes Verständnis der Methode anbelangt. Allerdings muss man wissen, dass die Projektabwicklungsmodelle in diesen Ländern in der Regel auch deutlich einfacher als beispielsweise hier in Deutschland sind.

Mittlerweile hat sich die Methodik in Deutschland und Europa im Grunde operativ etabliert, zwischen den aktiv Beteiligten herrscht, wie oben beschrieben, ein Grundkonsens über Art und Umsetzung, sodass wir in immer mehr Projekten recht reibungslos auch sehr anspruchsvolle BIM-Anwendungsfälle umsetzen können. Die Qualität dieser Umsetzung wiederum kann im internationalen Vergleich durchaus als führend angesehen werden.

Das Rhein-Main Gebiet ist unserer Erfahrung nach im Bundesvergleich gut aufgestellt, was natürlich auch an der Größe und Schlagkraft der regionalen Bauwirtschaft liegt. Sowohl die hier tätigen Planungs- und Ingenieurbüros, als auch ausführende Firmen haben die BIM-Methode  bereits seit längerem implementiert und wenden sie routiniert an. In jüngerer Zeit beobachten wir, dass sich zunehmend auch Projektentwickler BIM-ready machen, weil sie erkannt haben, dass BIM auch in den frühen Projektlebenszyklusphasen Vorteile bringt, sei es durch virtuelle Vermarktung oder den rascheren Start in die Realisierung auf Basis digitaler Grundlagen.

SKYLINE ATLAS: Lassen Sie uns über das große Thema Nachhaltigkeit sprechen. Kaum ein Großprojekt entsteht noch ohne eine entsprechende Gebäudezertifizierung beispielsweise von der DGNB. Wie hilft BIM auch im Hinblick auf die Ökobilanzierung bei der Zertifizierung von Bauprojekten?

André Friedel: In jeder Kriterienkategorie der bekannten Zertifizierungssysteme liefert die BIM-Planung wesentliche Beiträge. Das beginnt beispielsweise bei modellbasierten Simulationen zum akustischen oder visuellen Komfort, geht über die betriebsoptimierte Planung durch modellbasiertes, planungs- und baubegleitendes FM, bis hin zur Bewertung der Rückbau- und Recyclingfreundlichkeit unter Zuhilfenahme des Digitalen Zwillings.

Unabhängig von der Zertifizierung können mit digitalen Prozessen Gebäude insgesamt nachhaltiger und ressourcenschonender geplant werden, auch mit Hinblick auf einen optimierten, smarten Betrieb. Aus BIM-Sicht fassen wir diesen Ansatz gesamtheitlich unter „Green-BIM“ zusammen.

SKYLINE ATLAS: BIM steht im engen Zusammenhang mit einem weiteren Trend, dem Modularen Bauen. Dies bedeutet, dass einzelne Bestandteile oder Module eines Gebäudes nicht mehr vor Ort hergestellt werden, sondern auf der Baustelle nur noch zusammengesetzt werden müssen. Wird es in Zukunft möglich sein, Großprojekte viel schneller als früher zu realisieren?

André Friedel: An unserem eigenen Projekt OWP12 in Stuttgart haben wir die Leistungsfähigkeit der leanen, digitalen Planung mit BIM und der modularisierten Vorfertigung zusammen mit Partnern aus der Industrie eindrucksvoll demonstriert. Nicht nur werden Planungs- und Produktionsprozesse durch die standardisierte Abwicklung wiederkehrender Einheiten und Prozesse deutlich effizienter und schlanker, gleichzeitig steigt durch die Vorfertigung unter idealisierten Bedingungen die Qualität der Module. Auf der Baustelle dann braucht es nur noch rund 30 Minuten, ein solches Modul zu installieren, in herkömmlicher Herstellung in Gewerkezügen wären es rund 1,5 Arbeitstage gewesen. Auch unter berücksichtigung der Herstellungszeiten und Baustellenlogistik schlägt die modulare Bauweise die herkömmliche Herstellung um Längen.

SKYLINE ATLAS: Welche Vorteile bietet das digitale Planen und Bauen mit BIM konkret für Hochhäuser. Können wir in Zukunft ganz neue und innovative Entwürfe erwarten?

André Friedel: Hochhausprojekte zeichnen sich unter anderem durch drei Charakteristika aus, die den Einsatz der BIM-Methode gleichsam aufdrängen.

Zunächst einmal die technische und geometrische Komplexität vor allem im Bereich der Technischen Gebäudeausstattung. Ohne eine informationsbasierte, rechnergestützte Planung und Koordination sind derart anspruchsvolle Planungsaufgaben definitiv nicht mehr handlebar.

Zweitens ist in Hochhausprojekten eine große Anzahl an internen und externen Experten über einen langen Zeitraum hinweg zu orchestrieren. Die komplexe Kommunikation und nachhaltige Informationspflege macht eine zentrale Verwaltung der Informationen unabdingbar. Aus der Softwareentwicklung hat sich hier richtigerweise der Begriff „Single Source of Truth“ etabliert.

Der dritte Aspekt ist wie oben beschrieben der Wiederholfaktor. Gleichbereiche und Module nicht nur vertikal über die Regelgeschosse hinweg, sondern auch horizontal innerhalb der Ebenen können durch digitale Planungsmethoden und modularisierte Vorfertigung ihre Vorteile richtig ausspielen.

Gute Entwürfe zeichnen sich für mich aus Sicht eines Architekten durch ein einfaches und starkes Konzepte aus, das sich klar in allen Maßstäben und Details spiegelt und das dem Projekt den Charakter verleiht. Digitale Tools und Prozesse steigern nicht nur die Planungsqualität; durch automatisierte und beschleunigte Prozesse können Freiräume geschaffen werden, damit sich Architekten  auf den Geist, den Esprit eines Entwurfs fokussieren und diesen möglichst konsequent durchzuziehen können.

On top können innovative, datenbasierte Tools und Methoden wie parametrisches und generatives Design, dazu beitragen, mit innovativen Gestaltungsansätzen und Konstruktionen das Entwurfskonzept umzusetzen, aber wichtiger als ein Tool ist die gekonnte Anwendung.

SKYLINE ATLAS: Lassen wir uns etwas in die Zukunft blicken. Für was können die durch BIM gesammelten und standardisierten Daten später noch eingesetzt werden? Wird KI umfassend Einzug in die Baubranche erhalten?

André Friedel: KI ist ein weites Feld und einige Aspekte haben definitiv großes Potential, aber eher in der mittel- bis langfristigen Zukunft. Wesentlicher Fokus ist im Moment die intelligente Koordination und Nutzung von Daten, die sogenannten Data Driven Decisions. So können wir in BIM-Management-Mandaten auf einer soliden Datenbasis die Performance eines Projektes neutral und auf Erfahrungswerten aus vergleichbaren Projekten heraus beurteilen und schon frühzeitig mögliche Probleme erkennen.  Etabliert hat sich diese vorausschauende Nutzung von Daten schon im digitalen, smarten Gebäudebetrieb, wo „Predictive Maintenance“ bereits ein FM-Anwendungsfall ist. Hier kann Machine Learning, ein Teilaspekt von KI, eine Rolle spielen. Auch die automatisierte Objekterkennung in Punktwolken verfolgen wir proaktiv.

Weiterhin sehe ich im Digitalen Zwilling als Dokumentation und Kataster für das fertiggestellte Gebäude ein großes Potential. Gebäude im Sinne der zirkulären Wertschöpfung als modularen Rohstoff- und Bauteilspeicher zu begreifen und mit Hilfe des digitalen Zwilling nachhaltig zu nutzen, ist ein von uns verfolgter Ansatz auf dem Weg, die Bauwirtschaft nachhaltiger zu machen.

Mit Blick auf die Zukunft freue ich mich, dass die intuitive Nutzung von Bauwerksdaten, egal ob in Planung, Bau oder Betrieb durch stetig steigende Rechenleistung und Speicherkapazität zukünftig immer einfacher und produktiver wird. Und damit unterm Strich  vor allem auch mehr Spaß macht!

SKYLINE ATLAS: Vielen Dank für das Gespräch.

5 Fragen an…

André Friedel hat im Rahmen unserer Videoreihe „5 Fragen an…“ weitere Antworten gegeben. Für die Wiedergabe bitte auf das Symbol zum Abspielen klicken.

Alternativ: Video auf Youtube ansehen