BIMsite – BIM-gestützte Planung, Simulation und Monitoring von Baustellen
Building Information Modeling steht für die durchgängige Nutzung eines digitalen Gebäudemodells über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks – vom Entwurf, über die Planung und Ausführung bis zum Betrieb des Gebäudes. Das Konzept geht einher mit dem Gedanken eines deutlich verbesserten Datenaustauschs und der dadurch erzielbaren Steigerung der Planungseffizienz und -qualität durch Wegfall der aufwändigen und fehleranfälligen Wiedereingabe von Informationen. Die BIM-Methodik wird bereits seit vielen Jahren intensiv erforscht und beginnt sich momentan zunehmend in der Praxis zu etablieren.
In diesem Zusammenhang sind eine Reihe nationaler Initiativen jüngeren Datums zu nennen, wie die Einberufung von Normungsgremien beim VDI und beim DIN, die BIM-Pilotvorhaben des Bundes und die Gründung der planen-bauen 4.0 GmbH als nationale BIM-Plattform. Im Zuge dieser Entwicklungen ist zu erwarten, dass sich die BIM-Methodik bald auch in Deutschland als Standard durchsetzen wird.
Damit steht die Bauwirtschaft vor einem enormen technologischen Wandel – weg vom analogen Arbeiten mit 2D-Zeichnungen hin zum modernen digitalen Arbeiten mit intelligenten 3D-Modellen.
Insbesondere an der Schnittstelle zwischen Bauplanung und -ausführung sind noch viele Fragen offen, die eingehend untersucht und erforscht werden müssen, bevor der praktische Nutzen der BIM-Methodik in seiner ganzen Tiefe erschlossen werden kann.
Aktuell wird die Planung der Bauausführung überwiegend mittels manueller Verfahren durchgeführt. Aspekte wie Sicherstellung der Produktivität und Gewährleistung von sicherheitskritischen Aspekten werden bislang nicht formell geprüft und können ausschließlich über die Erfahrung der verantwortlichen Ingenieure berücksichtigt werden. Angesichts der Möglichkeiten, die Building Information Modeling bereitstellt, ist dies nicht mehr zeitgemäß.
Die Planung des Bauablaufs hat starke Auswirkungen auf die Produktivität des Bauvorhabens und damit einen großen Einfluss auf die spätere Einhaltung des gegebenen Zeit- und Kostenrahmens. Durch das komplexe Zusammenspiel vieler beteiligter Unternehmen und der Überlappung verschiedener Bauphasen ist die präzise Planung des Bauablaufs für das zuständige Personal äußerst zeitaufwändig und fehleranfällig.
Ziel des Vorhabens ist es, weitgehend automatisierte Verfahren der Bauablaufsimulation zu entwickeln, um die Planung des Bauablaufs bestmöglich zu unterstützen und eine detaillierte Variantenuntersuchung von Baustellenlayouts zu ermöglichen. Building Information Models sollen als Basis für die Erstellung möglicher Varianten für die Baustelleneinrichtungsplanung dienen, welche dann mit Bezug auf Sicherheit und Produktivität in der Bauablaufsimulation analysiert und bewertet werden sollen. Die Aufbereitung von vorhandenen Modellen, um sie für die Baustelleneinrichtung und Simulationen verwenden zu können, ist ein wichtiger Eckpfeiler des Projekts.
In diesem Zusammenhang müssen Verfahren entwickelt werden, um die Anforderungen an Bauwerksmodelle formal zu spezifizieren. Dabei ist in möglichst allgemeingültiger Form festzuhalten, welche zusätzlichen Informationen im Building Information Models (BIM) enthalten sein müssen, um die Bauablaufsimulation mit den benötigten Eingangsinformationen zu versorgen. Hierfür sollen Methoden entwickelt werden, um große Teile der benötigten Informationen aus dem BIM-Modell zu extrahieren. Dabei müssen die vorhandenen Informationen zu Bauteiltypen und Materialien um weitergehende Informationen, z.B. zum einzusetzenden Bauverfahren und den benötigten Ressourcen ergänzt werden.
Mit dem gewählten Forschungsansatz sollen Konzepte und prototypische Umsetzungen von Softwarewerkzeugen entstehen, die es den verantwortlichen Akteuren in der Bauplanung und -ausführung ermöglichen, verschiedene Varianten der Baustelleneinrichtung erstellen, analysieren und bewerten zu können. Daher ist die Entwicklung einer dreidimensionalen, halbautomatischen Variantengenerierung des Baustellenlayouts anhand von produktions- und sicherheitsrelevanten Kriterien ein zentraler Bestandteil des Forschungsprojekts. Zunächst sind im Grobansatz durch die Entwicklung intelligenter Planungsalgorithmen mehrere mögliche Baustelleneinrichtungsvarianten zu identifizieren. Im nächsten Schritt werden in der Bauablaufsimulation die einzelnen Varianten auf die Zielgrößen Sicherheit und Produktivität untersucht, um einzelne vorab generierte Varianten auszuschließen und final die bestmögliche Auswahl zu treffen.
Da die Bauausführung aufgrund endogener und exogener Einflüsse einen sehr volatilen Charakter innehat, sind die in der Arbeitsvorbereitung vorliegenden Informationen, z.B. zu Prozesszeiten, während des Bauablaufs zu validieren. Daher sollen Monitoringverfahren eingesetzt werden, um auf Änderungen im Bauablauf und/oder Ressourcenallokation dynamisch reagieren zu können.
- Bauer Spezialtiefbau GmbH
- Deutsche Doka Schalungstechnik GmbH
- Hilti AG
- Knauf Gips KG
- Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
- Nemetschek Allplan Systems GmbH
- Obermeyer Planen + Beraten GmbH
- Peri GmbH
- PPI Informatik - Dr. Prautsch & Partner
- Siemens Industry Software GmbH & Co. KG
- SSF Ingenieure GmbH
- think project! GmbH
- TUM - Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation
Dieses Forschungsprojekt wird durch die Bayerische Forschungsstiftung gefördert.