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Dunja Sahrak ist Bauingenieurin und BIM-Expertin bei Züblin.

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Ed. Züblin AG

Ausgabe 1/2017Thema: Innovation

Erst planen, dann bauen

Building Information Modeling (BIM) in der Pilotphase

Dunja Sahrak ist Bauingenieurin und BIM-Expertin bei Züblin. Im Gespräch mit context gibt sie Einblicke in die Arbeit ihrer Abteilung „BIM.5D“. Diese treibt das Thema BIM im STRABAG-Konzern, dem Züblin angehört, voran.

context: In der Verkehrsinfrastrukturplanung soll BIM bald obligatorisch sein. Sind STRABAG und Züblin gut aufgestellt?

Dunja Sahrak: Ja, das sind wir. Nach einer Vorbereitungs- und Pilotphase laut Stufenplan des Bundesverkehrsministeriums (BMVI) soll das digitale Planen und Bauen mit BIM bei allen Verkehrsinfrastrukturprojekten des Bundes ab 2020 Standard sein – gemäß dem Motto der Reformkommission des BMVI: „erst digital, dann real.“ Also erst digital und modellbasiert planen, dann bauen. Hierfür leisten wir mit der Abteilung BIM.5D tatsächlich Pionierarbeit. Wir nutzen die digitale Arbeitsweise zwar schon seit Jahren konzernintern und haben mit BIM-Projekten bereits sehr positive Erfahrungen gemacht. Allerdings ging es dabei zunächst um den Hoch- und Ingenieurbau, da der Mehrwert der digitalen Planungsmethode für diese Bauvorhaben früher erkannt wurde. Jetzt liegt die Herausforderung darin, BIM auch im Infrastrukturbereich einzuführen, um die Methode für die deutsche Bauwirtschaft insgesamt zu etablieren und gemeinsame Standards zu entwickeln.

 Was ist die Aufgabe Ihrer Abteilung BIM.5D?

Bei STRABAG und Züblin definieren wir BIM.5D als die Erweiterung eines 3D-Modells um die Zeitkomponente und die Anbindung an das Daten- und Prozessmanagement der Bauindustrie. Wir planen, wenn wir von „5D“ sprechen, also in der fünften Dimension. Basis dieser Methode ist ein virtuelles, modellbasiertes Abbild der geplanten Bauwerke und der dafür erforderlichen Planungs-, Bau- und Betreiberprozesse. Diese werden vor der Fertigstellung der Gebäude in der dafür erforderlichen Detailtiefe simuliert. Und die vernetzten Daten und Informationen stehen allen Projektbeteiligten zur Verfügung.

Wir führen diese Arbeitsweise nun schrittweise in die Arbeitsfelder des gesamten STRABAG-Konzerns ein. Unsere Abteilung BIM.5D erbringt dabei 3D-, 4D- und 5D-Dienstleistungen im Rahmen von BIM-Projektabwicklungen. Wir schulen und beraten vorwiegend intern, aber auch unsere Projektpartner und interessierte Dritte. STRABAG bietet eigene Schulungsprogramme an und bildet BIM-Managerinnen und -Manager aus, die die Projektteams dabei unterstützen, BIM optimal zu nutzen. Sie wirken wie ein Katalysator und erarbeiten – in Abstimmung mit allen Projektbeteiligten – den „BIM Execution Plan“, in dem alle notwendigen Prozesse abgebildet sind.

Damit BIM gelingt, muss sich unser Bereich außerdem mit der Entwicklung von Soft- und Hardware beschäftigen. Gemeinsame standardisierte Strukturen und Inhalte sind Grundlage dieser Digitalisierung.

„Ab 2020 soll das digitale Planen und Bauen mit BIM bei allen Verkehrsinfrastrukturprojekten des Bundes Standard sein.“

Vor welche Herausforderung stellt uns BIM?

Es gilt vor allem zu erkennen, was sich durch die neue Planungsmethode verändert. BIM ist eine technologieunterstützte Arbeitsweise, bei der Prozesse und Richtlinien, vor allem aber der Faktor Mensch, eine wesentliche Rolle spielen. BIM ist keine Software und auch keine reine IT-Aufgabe, sondern insbesondere eine Managementaufgabe, weil BIM einen Kulturwandel in der Zusammenarbeit erfordert.

Dass alle Informationen im 5D-Modell integriert sind, bedeutet nicht, dass Projektbeteiligte weniger oder gar nicht mehr miteinander kommunizieren. Im Gegenteil: es verstärkt die Zusammenarbeit und die Partnerschaft. Für partnerschaftliches Handeln sind gemeinsame Ziele und klar definierte Konventionen nötig. Dazu zählt zum Beispiel die Klärung des Eigentums des zentral verfügbaren 5D-Modells. Derzeit gibt es unterschiedliche Softwareprodukte mit unterschiedlichen Datenformaten. Die Planungsmethode erfordert hier Festlegungen und offene BIM-Austauschformate, Softwarelösungen für interaktive 3D-Modellierung und ein „intelligentes“, also durchdachtes, Informationsmanagement.

 Was bringt BIM?

In ein virtuelles Gebäudemodell werden zusätzliche Informationen eingebracht, die für verschiedene nachlaufende relevante Prozesse in der Planung, Ausführung und Bewirtschaftung verwendet werden können. So dient das 5D-Modell unter anderem der Mengenermittlung der Baustoffe, Produktionsinformation, Bauablaufdarstellung, Koordination und Qualitätsprüfung, kann aber auch für Visualisierungszwecke genutzt werden. 5D-Planung ist einfacher, klarer, schneller, aktueller, transparenter und somit wirtschaftlicher! Die Visualisierung des Bauvorhabens ermöglicht und unterstützt eine frühzeitige Fehlererkennung. So werden Kollisionen auf der Baustelle verhindert und die Vollständigkeit sichergestellt. Dadurch wiederum werden Mehrkosten vermieden.

Ein großer Vorteil ist auch die Wiederverwendbarkeit der Objekte. Basis hierfür sind vordefinierte Objekte in einem Bauteilkatalog, in denen allgemeine Parameter angelegt sind. Diese werden durch konkrete projektbezogene und im Bauverlauf stets aktualisierte Parameterwerte ersetzt. Damit das funktioniert, ist es erforderlich, den Bauteilkatalog zu pflegen, kontinuierlich zu erweitern, zu aktualisieren und den jeweiligen unternehmensspezifischen Anforderungen gemäß anzulegen.

Haben Sie BIM für den Tief- und Tunnelbau modifiziert?

Wir haben für den Tief- und Tunnelbau eigene standardisierte Arbeitsweisen entwickelt und erweitern diese sukzessive. Bei Züblin haben wir zum Beispiel für den Spezialtiefbau eigene Tiefbaukataloge angelegt. Die vordefinierten und parametrisierten Bauteile werden bei einem Projekt herangezogen, mit den projektspezifischen Eigenschaften versehen und letztlich zu einem Gesamtmodell zusammengeführt. Überarbeite ich beispielsweise einen Bohrpfahl mit einer korrigierten Längenangabe, ändert sich das Objekt automatisiert. Wähle ich einen optimierten Beton für ein definiertes Bauteil, werden diese Änderungen automatisch an allen entsprechenden Stellen übernommen. Es wird also erkannt, welche Bauteile gemeint sind.

 Wie gingen Sie beim Tunnel Rastatt vor?

Auch beim Tunnel Rastatt, unserem BIM-Pilotprojekt mit der Deutschen Bahn, haben wir von unseren standardisierten Arbeitsweisen profitiert Es ist uns gelungen, die Rohbaumaßnahmen – inklusive Spezialtiefbau und Erdarbeiten – erfolgreich in einem 5D-Modell zusammenzuführen. Mit diesem Modell konnten die definierten Ziele erreicht werden, zum Beispiel die modellbasierte Zusammenarbeit von Fachplanern, Ingenieurinnen und Ingenieuren sowie die Visualisierung von Bauzuständen inklusive der Darstellung von Termin-und Kostenauswirkungen. Bei diesem Projekt hat die Auftraggeberin parallel zur konventionellen Arbeitsweise von Züblin auch die Planung mit BIM exemplarisch erprobt.

„BIM erfordert einen Kulturwandel in der Zusammenarbeit.“

Welche Vorteile sehen Sie?

Der große Vorteil des BIM-5D-Modells ist, dass alle Projektbeteiligten miteinander vernetzt sind. Dadurch werden die partnerschaftliche Zusammenarbeit verstärkt und Abstimmungsprozesse erleichtert. Die Transparenz vereinfacht das Risikomanagement und führt unter anderem dazu, dass man früh auf mögliche Kollisionen aufmerksam wird und entsprechend reagieren kann. Damit werden die Planungssicherheit optimiert, das Nachtragspotenzial reduziert und die Kostensicherheit verbessert. Einer meiner Kollegen hat eigens ein Tool entwickelt, mit dem Kollisionen umgehend kommuniziert und schneller beseitigt werden können.

 Wie geht es weiter?

Es ist an der Zeit, BIM auf die Baustelle zu bringen. Hier sehe ich ganz großes Potenzial. Noch ist es so, dass Bauleiterinnen und Bauleiter auf der Baustelle Notizen in Papierform machen und diese dann beispielsweise in Excel-Tabellen übertragen. Die digitalisierte und modellbasierte Arbeitsweise macht dies überflüssig, denn die Daten werden – zum Beispiel mit einem Tablet – direkt digital erfasst, in das große Gesamtmodell eingespielt und allen Beteiligten sofort zur Verfügung gestellt. Denkt man dies weiter, lässt sich die digitale Planungsmethode auch mit einer Informationsplattform, also mit weiteren technischen Dokumenten, verknüpfen. Das ist durchaus sinnvoll, steckt aber im Moment noch in der Entwicklung und ist Aufgabe der Softwarehersteller.

Was ist Ihr Fazit?

Wir haben mit dem Tunnel Rastatt und den anderen BIM-Projekten definitiv sehr gute Erfahrungen gemacht, was die Qualität der Modelle anbelangt. Nun geht es darum, vom systematischen Ablauf, der zu mehr Transparenz, Kontrolle und Kostensicherheit führt, in einen standardisierten Prozess für den gesamten Infrastrukturbereich zu gelangen. Ein ganz großes Thema dabei ist es, die modellbasierte partnerschaftliche Zusammenarbeit voranzutreiben. nicht nur mit den internen, sondern besonders mit den externen Projektbeteiligten. Entscheidend ist in jedem Fall der Faktor Mensch. Die Technologie muss nicht neu erfunden, aber gemeinschaftlich auf unsere Bedürfnisse und spezifischen Anforderungen in Form von standardisierten Arbeitsweisen übertragen und angepasst werden. Andere europäische Länder sind damit weiter als Deutschland, vielerorts ist BIM bereits verordneter und gelebter Alltag. Im Bauwesen bietet die Digitalisierung jedenfalls noch großes Potenzial. Dank der Fördermaßnahmen und der starken Initiative des Bundes hat das Thema aber deutlich an Fahrt aufgenommen.

„Im Bauwesen bietet die Digitalisierung großes Potenzial.“

Wie sind Sie zur BIM Spezialistin geworden?

Ich habe mich nach dem Abitur für das Bauingenieurwesen und gegen die Informatik entschieden, obwohl das für mich zunächst naheliegender war, da mich die Informatik von klein auf geprägt hat. Bereits als 9-Jährige hatte ich meinen ersten Computer und habe früh selbst programmiert. In der Schule hatte ich das Glück, mit einem Lehrer gemeinsam das Fach Informationsmanagement gestalten zu dürfen. Da ging es neben der Programmierung auch um Prozessdenken, um Modellierung und Prozessoptimierung.

Wird BIM mittlerweile an den Hochschulen gefördert?

Im Bachelor-Studium an der Fakultät Bauingenieurwesen der Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) kam ich mit BIM in Berührung. Die HTWG hatte als erste Hochschule in Baden-Württemberg eine Vorlesung zum Thema BIM im Programm. Das Thema wird dort von Professor Uwe Rickers vorangetrieben, der auch die internationale 5D-Konferenz in Konstanz ins Leben gerufen hat. Die Hochschule für Technik in Stuttgart, wo ich mein Masterstudium absolvierte, machte 2015 BIM und die Digitalisierung im Bauwesen zum Thema des zweijährlich stattfindenden Bauingenieurtags, mit sehr interessanten Vorträgen.

Halten Sie die heutige Ausbildung in Hinblick auf BIM für ausreichend?

Für mich sind meine Fähigkeiten im Bereich Informationsmanagement absolut von Vorteil. Das ermöglicht es mir, beim Thema BIM zwischen Entwicklung und Anwendung hin- und herzuspringen. Schulung und Weiterbildung sind allerdings ein großes Thema bei Unternehmen und in der Bauwirtschaft generell. Züblin und STRABAG investieren hier enorm in die Zukunft.
Das ist auch unerlässlich, vor allem, wenn man sich im internationalen Rahmen bewegt. Ich finde, dass kleine Unternehmen, die die Investitionen für BIM-Weiterbildungen nicht aufbringen können, im Rahmen von Fördermöglichkeiten unterstützt werden sollten.

Viele sehen BIM nur im Verkehrswegebau oder für komplexe Hoch- und Ingenieurbauaufgaben. Welche Größenordnung sollte ein Projekt haben?

Grundsätzlich kann ich mir BIM auch bei einem Einfamilienhaus vorstellen, wenn etwa die Bauherrin und der Bauherr vorher im virtuellen Raum durch das Haus gehen möchte, um zu sehen, ob es den Wünschen auch im Inneren entspricht. Oder wie es sich in die Landschaft einpasst – und das nicht in Form eines flachen Entwurfs oder auf 2D-Plänen. Bei großen und komplexen Bauvorhaben sehe ich BIM als Pflicht.

Wird mit BIM und der digitalen Arbeitsweise nicht die Kreativität von Architekten und Ingenieuren beschränkt?

Das sehe ich überhaupt nicht. Ganz im Gegenteil: Das Arbeiten mit digitalen Medien bringt doch bereits jetzt ungeahnte Entwürfe und bislang noch nicht gesehene, sehr komplexe Baukörperformen hervor. Dies macht die parametrisierte und modellbasierte Arbeitsweise, also die Integration von Algorithmen in einem 3D-Modell, erst möglich. Das Modell wird durch mathematische Funktionen, die wichtige Einflussfaktoren, Anforderungen und Eigenschaften des Bauvorhabens beinhalten, beschrieben. Diese Parameter können flexibel verändert und damit optimiert werden. Das steigert Effizienz und Flexibilität schon bei der Gestaltung.

Bieten Virtual Reality, beziehungsweise Augmented Reality, über den Wow-Effekt hinaus einen praktischen Nutzen?

Auf jeden Fall! Bei einer Projektvorstellung wird man diese virtuelle Möglichkeit der Präsentation künftig immer stärker nutzen. Ein Beispiel: Auf einer Konferenz in Bremen habe ich die Teilnehmerinnen und Teilnehmer mittels Datenbrille durch den Rastatter Tunnel geführt. Dank Virtual Reality können wir vom Schreibtisch aus direkt in bestimmte Bauabschnitte eintauchen. Das sorgt für ein besseres Verständnis der auszuführenden Maßnahmen und ein realistisches Raumgefühl. Mittels Augmented Reality werden der Realität Dinge hinzugefügt, die nicht vorhanden sind – wie das etwa bei dem Handy-Spiel „Pokémon Go“ der Fall ist. Im Architekten- oder Ingenieuralltag von lassen sich mit Augmented Reality geplante Bauwerke in vorhandene Umgebungen einfügen. Da so gezeigt wird, wie sich Bauten integrieren, könnten etwa Vorbehalte von Anwohnerinnen und Anwohnern gegen Veränderungen in ihrer Stadt oder Nachbarschaft durch geplante Bauten frühzeitig ausgeräumt werden. Gerade bei Infrastrukturprojekten sehe ich – bereits während der Genehmigungsverfahren – großes Potenzial für solche Anwendungen.Susanne Ehrlinger

Ansprechpartner

dunja.sahrak@zueblin.de

Links

www.zueblin.de
www.strabag.de

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