Best BIM-Practice XXL

Bauprojekte mittels der BIM-Methodik durchzuführen, bedeutet eine bauteilbezogene Modellierung des Projekts, in das sowohl geometrische als auch nicht-geometrische Informationen in Form von Daten eingepflegt werden. Letzteres bezieht sich beispielsweise auf bauteilbasierte Informationen über das Tragverhalten, bauphysikalische Kennwerte sowie Zeit- und Kostenfaktoren der einzelnen Bauteile.

Infolge der zunächst autarken Fachplanungen in den jeweiligen Planungsinstanzen in Form einzelner Fachmodelle und der darauffolgenden Koordination der Fachmodelle in einem BIM-Gesamtmodell ergeben sich durch die Anwendung der BIM-Methodik im Planungsprozess vielfältige Vorteile: Nicht nur die Verbesserung der Planungskoordination und die damit einhergehende Erhöhung der Transparenz, sondern auch die Nutzung der implementierten Informationen für Simulationen, Analysen und Berechnungen im Hinblick auf den gesamten Lebenszyklus eines Bauprojekts bieten einen erhöhten Nutzen für die Sicherstellung der Planungsqualität sowie der Termin- und Kostensicherheit.

Insbesondere bei den hochkomplexen Kooperations- und Kollaborationsprozessen im Rahmen von Großprojekten infolge der langen Planungs- und Realisierungszeiten, der Vielschichtigkeit der Projekte sowie der hohen Anzahl der fachlich beteiligten Parteien und Personen sind die Vorteile der BIM-Methode von besonders hoher Bedeutung. Die damit verbundenen Herausforderungen, Chancen und Einsatzmöglichkeiten der BIM-Methodik bei Großprojekten werden im Folgenden am Beispielprojekt Westfield Hamburg Überseequartier erläutert.

Großprojekte in der Bauwirtschaft

Als Großprojekte bezeichnet man Projekte, die in der Regel mehr als große Einzelprojekte darstellen. Großprojekte bestehen aus verschiedenen, teilweise simultan laufenden Projekten, die ganzheitlich koordiniert und gesteuert werden müssen. Sie werden mit unterschiedlichen Indikatoren definiert. Diese können u.a. folgende sein:

•  Anzahl der Personentage
• Finanzielles Projektvolumen
• Komplexität der Entscheidungsstrukturen 

Eine hohe Anzahl an Personentagen impliziert in der Regel eine hohe Komplexität in Entscheidungsstrukturen, die wiederum Risiken für die Einhaltung von Qualitäts-, Kosten- und Terminvorgaben bedingen. Eine kooperative Arbeitsweise und die klare Definition von Prozessen und Zuständigkeiten sind demnach für jegliche Arten von Bauprojekten unabdingbar, insbesondere jedoch für Großprojekte. Eine effiziente Großprojektabwicklung und die Beherrschung der damit einhergehenden Komplexität und Dynamik der Prozesse und Informationen in Form von Daten ist ohne den Einsatz von digitalen Methoden wie BIM nicht in ausreichendem Maße möglich.

Im Leitfaden für Großprojekte des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wurde die BIM-Methode in diesem Zusammenhang zum Beispiel zur Sicherstellung der Passgenauigkeit der Fachplanung an den Schnittstellen zwischen den Gewerken (BIM-Anwendungsfall Koordination) benannt.

Projekt Westfield Hamburg Überseequartier

Auch das Westfield Hamburg Überseequartier (WHÜ) ist ein Beispiel für ein solches Großprojekt. Das WHÜ wurde von einem der weltweit führenden Entwickler und Betreiber von Flagship-Shopping-Destinationen, von Unibail-Rodamco-Westfield, entwickelt. Das Projekt befindet sich seit dem Jahr 2018 in der Ausführungsphase und hat eine Größe von ca. 419.000 Quadratmetern. Das gesamte Areal besteht aus einem Kernbereich, der den gesamten Retail-Bereich mit Verkaufsflächen von über 100.000 m² beherbergt. Weiter sind die Tiefgeschosse mit ca. 2.500 Parkflächen im Kernbereich angeordnet. Insgesamt werden 14 Gebäude realisiert, die das Areal zu einem Mixed-Use-Quartier formen (Abbildung 1). Das macht das Quartier aktuell zu Europas größtem innerstädtischen Entwicklungsprojekt. 

Die auf dem Kernbereich angesiedelten Gebäude unterteilen sich in die Nutzungsarten Einkaufen, Arbeiten und Wohnen. Darüber hinaus sind drei Hotels, zwei Multiplex-Kinos sowie ein Kreuzfahrtterminal Teil des Großprojekts. Allein die Größe des Projekts lässt die Anzahl an erforderlichen Projektbeteiligten erahnen. Insgesamt unterteilt sich das Projekt in verschiedene Organisationseinheiten bzw. Planungsteams für Einzelprojekte, die in Abbildung 2 vereinfacht schematisch dargestellt werden.

Die Einzelprojekte können übergeordnet in ein beispielhaftes Organigramm überführt werden, in dem sowohl das BIM-Großprojekt-Management als auch die Funktion der BIM-Großprojekt-Koordination (Abbildung 3) implementiert wurden. Die damit verbundenen Rollen, Aufgaben und Verantwortlichkeiten im Rahmen eines Großprojektes werden in den nachfolgenden Kapiteln detailliert beschrieben.

BIM-Großprojekt-Management

Ein Großprojekt impliziert eine hohe Anzahl an verschiedenen Projektbeteiligten mit unterschiedlichen Interessen, wodurch grundsätzlich die Komplexität im Projekt erhöht wird. Gleichzeitig entstehen Schnittstellen zwischen den aufgehenden Gebäuden und dem Kernbereich sowie verschiedene Nutzungsarten, die in kleinen und mittleren Projekten meist nicht vorhanden sind.

Grundsätzlich ist also davon auszugehen, dass bei Großprojekten kein Closed-BIM-Ansatz zur Anwendung kommen kann, da die verschiedenen BIM-Fachmodelle aus den einzelnen Fachdisziplinen (z. B. Tragwerksplanung) meist in unterschiedlichen, der jeweiligen Fachplanung entsprechenden Softwareanwendungen erstellt bzw. modelliert werden. Darüber hinaus würde die Beschränkung auf eine Softwareanwendung eines Herstellers zu einer Einschränkung des Bieterkreises führen, die bei einem Projekt bei dem eine hohe Anzahl an Fachplanenden notwendig ist, nicht zielführend ist.

Open-BIM-Ansatz ist Voraussetzung

Durch die verschiedenen Softwareanwendungen muss systemimmanent die Nutzung der Industry Foundation Classes (IFC) im Kontext eines Open-BIM-Ansatzes vorgeschrieben werden. Dies impliziert einen herstellerneutralen Datenaustausch, der über das IFC-Datenschema gewährleistet werden kann. Zudem ist bei der Vielzahl der beteiligten Planungsinstanzen von einer großen Zahl von BIM-Fachmodellen auszugehen. Vor allem der Umfang von Großprojekten lässt die Dateigrößen von BIM-Fachmodellen stark ansteigen, weshalb diese weiter in ihre Gewerke aufgeteilt werden sollten.

Eine weitere Reduzierung der Größe der BIM-Fachmodelle kann durch eine horizontale Trennung auf Basis von Geschossen sowie durch eine vertikale Trennung in Zonen erreicht werden. All diese Einflüsse auf die Anwendung der BIM-Methode innerhalb von Großprojekten lassen erkennen, dass das BIM-Management bei Großprojekten komplexer als bei kleinen und mittleren Projekten ist.

Deshalb ist es grundlegend erforderlich, das BIM-Management projektspezifisch auf Großprojekte in Verbindung mit einem übergreifenden Projektmanagement-Ansatz auszurichten. Das BIM-Großprojekt-Management berücksichtigt dabei zunächst die gleichen Leistungen, die auch in kleinen und mittleren BIM-Projekten erforderlich sind. Hierzu zählt unter anderem die Beratung des Bauherrn hinsichtlich der Anwendung der BIM-Methode, der zugehörigen BIM-Ziele und der damit korrespondierenden BIM-Anwendungsfälle.

Dabei werden die damit verbundenen Informations- bzw. Datenanforderungen in Verbindung mit den Auftraggebenden definiert und die erforderlichen Informations- bzw. Datenflüsse sowie Rollen und Verantwortlichkeiten beschrieben. Hier sollte das BIM-Management den gesamten Lebenszyklus des Großprojekts umfassen, um die BIM-Methode ganzheitlich und effizient anzuwenden.

Die BIM-Ziele implizieren diverse Vorteile für ein Projekt (Abbildung 4) und korrespondieren mit daraus resultierenden BIM-Anwendungsfällen und Informations- bzw. Datenanforderungen, die im Zuge des BIM-Managements in den Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) schriftlich festgehalten werden. Weitere Festlegungen zur BIM-basierten Projektabwicklung (Rollen, Aufgaben usw.) sowie zur Modellierung werden ebenfalls in den AIA beschrieben. Zudem sollten auch die Anforderungen an die Kommunikation und Kollaboration sowie die Qualitätssicherung im Projekt genau definiert werden.

Detaillierte Vorgaben zu spezifischen Daten in Form von Attributen innerhalb der jeweiligen BIM-Fachmodelle werden in der Regel in den AIA nicht aufgeführt. Diese werden meist in den von den Auftragnehmern zu erstellenden BIM-Abwicklungsplänen (BAP) gemeinsam abgestimmt und definiert. Da innerhalb von Großprojekten jedoch die Organisationsstruktur – resultierend aus den unterschiedlichen Nutzungsarten und Gebäudetypen – meist sehr inhomogen ist, ist es zweckmäßig, bereits in den AIA möglichst detaillierte Anforderungen an das Informations- bzw. Datenmanagement zu stellen, so dass die Auftragnehmer auf Basis der AIA dazu in der Lage sind die Leistungen auskömmlich kalkulieren zu können.

So sollten bereits an dieser Stelle die genauen Bezeichnungen von notwendigen IFC-Entitäten bzw. Attributen und zugehörige Attributwerte bzw. Wertelisten vorkonfektioniert werden. Dies impliziert, dass eine enge Zusammenarbeit mit der BIM-Großprojekt-Koordination essenziell für ein Großprojekt ist, um die Datenanforderungen und -flüsse (Data Drops) wirksam steuern zu können.

BIM-Großprojekt-Koordination

Auch die BIM-Koordination muss zwingend an die Gegebenheiten eines Großprojekts angepasst werden. Insbesondere die verschiedenen Stakeholder und Planungsteams müssen entsprechend aufgeteilt und koordiniert werden.

Als beispielhafter Anwendungsfall dient auch an dieser Stelle das Projekt Westfield-Hamburg-Überseequartier. Durch die große Anzahl herzustellender Gebäude ist es erforderlich, die Informations- bzw. Datenflüsse nach den jeweiligen Gebäuden zu strukturieren, da hier die verschiedenen Planungsteams zugeordnet werden können.

Ergeben sich Schnittstellen zwischen den verschiedenen Gebäuden, müssen die Informationsflüsse und die BIM-Koordination so gestaltet werden, dass die erforderlichen Informationen und Daten an der richtigen Stelle ankommen und in die BIM-Koordination eingebunden werden. Hierzu wurde die Instanz der BIM-Großprojekt-Koordination eingesetzt, die für die BIM-Koordination im Kernbereich sowie deren Schnittstellen zu den aufgehenden Gebäuden verantwortlich ist.

Im Vergleich zu einer konventionellen BIM-Gesamtkoordination werden dabei verschiedene Einzelprojekte übergreifend miteinander koordiniert. Es findet also nicht lediglich eine BIM-Gesamtkoordination verschiedener Gewerke in einem Einzelprojekt statt.

Zusätzlich wurde ein sogenannter Principal Engineer in das Projekt eingeführt, um die BIM-Koordination für die Gewerke der TGA im Kernbereich und in den Schnittstellen zu den aufgehenden Gebäuden zu koordinieren. In den aufgehenden Gebäuden ist wiederum die jeweilige Architektur- bzw. Objektplanung für die BIM-Gesamtkoordination verantwortlich.

So wurden im Projekt WHÜ Koordinationsrunden für jedes einzelne Gebäude eingerichtet. Daraus resultieren 14 autarke BIM-Koordinationsrunden für die aufgehenden Gebäude und den Kernbereich, die in die BIM-Koordination sämtlicher TGA-Gewerke und die BIM-Koordination aller Gewerke im Kernbereich differenziert werden. Allein im Kernbereich werden somit für die BIM-Koordination 126 verschiedene BIM-Fachmodelle (Abbildung 5) konsolidiert und Kollisions- sowie Qualitätsprüfungen unterzogen.

Dabei sind die BIM-Modelle in Planungszonen und Geschosse unterteilt, sodass die Koordinationsmodelle ebenfalls in aufgeteilter Form auf dem Common Data Environment (CDE) bereitgestellt werden können. Dadurch wird verhindert, dass ein Großteil der Projektbeteiligten aufgrund der Datengröße eines gesamtheitlichen Koordinationsmodells nicht auf dieses zugreifen bzw. es bearbeiten können.

Nichtsdestotrotz erfolgt im Rahmen einer gesonderten BIM-Großprojekt-Koordination die Schnittstellenkoordination zwischen dem Kernbereich und den aufgehenden Gebäuden, um Kollisionen zwischen aufgehenden Gebäuden und dem Kernbereich zu erkennen und aufzulösen. Die jeweiligen Data Drops werden in den aufgehenden Gebäuden durch die koordinierenden Architekturbüros definiert, die als BIM-Gesamt-Koordinatoren für die aufgehenden Gebäude auftreten. In Abstimmung mit dem BIM-Management wurden diese beispielsweise für die Leistungsphase 5 einheitlich auf einen 14-tägigen Rhythmus fixiert. Innerhalb des Kernbereichs wurde der Rhythmus für die Lieferung der BIM-Fachmodelle zeitweise aufgrund der hohen Komplexität der TGA-Gewerke (Abbildung 6) zum Teil auf sieben Tage erhöht.

Im Zuge der Leistungsphase 8 wurden die Data Drops für sämtliche Gebäude auf einmonatige Intervalle festgelegt. Die BIM-Fachmodelle, die zu den Data Drops geliefert werden, berücksichtigen dann das Änderungsmanagement, also die Änderungen, die im Vergleich zur Planung auf der Baustelle realisiert wurden. Insbesondere Änderungen, die aus Mieterwünschen resultieren, können in aller Regel erst in der Leistungsphase 8 implementiert werden, da oftmals vorher noch keine Mietverträge geschlossen wurden. Nur so lässt sich zum Ende der Leistungsphase 8 ein vollumfängliches as-built-Modell für den Investor und Betreiber zur Verfügung stellen, in dem alle Planungsänderungen, die während der Bauausführung auftraten, aktualisiert wurden. Gleichzeitig werden die BIM-Koordinationsmodelle im Rahmen der Leistungsphase 8 für das Mängelmanagement genutzt. Hierzu werden bspw. Live-Daten in Form von Bildern mit den BIM-Modellen abgeglichen (Abbildung 7).

Fazit

Insgesamt ergeben sich aus den Charakteristika eines Großprojekts Herausforderungen, die mittels der BIM-Methodik gelöst werden können. Nicht nur die frühzeitige Definition der Prozesse, Zuständigkeiten und integralen Datenverwaltung können mit der BIM-Methode vereinfacht durchgeführt werden. Auch die Verfahrensweisen bei Planungsänderungen – insbesondere unter Betrachtung der hohen Anzahl der Projektbeteiligten – sind mit der BIM-Methodik, dem BIM-Management und der BIM-Koordination im Vergleich zu konventionellen Planungsstrategien einfacher durchführbar.

Die Notwendigkeit von Transparenz sowie die Sicherstellung eines objektiven Controllings bei Großprojekten lassen sich ebenfalls durch die Ansätze des BIM-Managements und der BIM-Koordination sowie der damit korrespondierenden erhöhten Planungsqualität, Kosten- und Terminsicherheit gewährleisten. Zu resümieren ist, das die hohe Schnittstellenkomplexität, insbesondere im Bereich der TGA-Koordination in einem Großprojekt ohne eine strukturierte BIM-Koordination nicht in ausreichendem Maße beherrschbar ist.

Über die Building Information Management GLW GmbH

Die Building Information Management GLW GmbH ist ein im Juni 2020 gegründetes Start-Up aus Neumarkt i. d. Opf., das Leistungen rund um die Themenschwerpunkte Digitalisierung in der Bauwirtschaft sowie Building Information Modeling anbietet. Mit dem Beratungs- und Dienstleistungsportfolio im Rahmen der Geschäftsbereiche

• BIM-Management,
• BIM-Unternehmensberatung,
• BIM-5D und
• BIM-Fabrikplanung

lässt sich die Effizienz von Bauprojekten durch die Sicherstellung eines effizienten Informations- bzw. Datenmanagements auf Basis der BIM-Methode erhöhen. (bimanagement.de)