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Digitalisierung und Rationalisierung im Bauwesen

© Foto G. Wölfle/buildingSMART

Teilnehmer einer virtuellen Baubesprechung.

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Vorstellung der Referenz Bau-Prozess-Map für die Integration der BIM-Prozesse.

Aus den meisten Lebensbereichen ist die Digitalisierung kaum noch wegzudenken. So auch im Bauwesen...

Mit der Gebäudedatenmodellierung – auch Building Informa­tion Modeling, kurz BIM, genannt – lassen sich Gebäude mithilfe von Software optimiert planen, bauen und bewirtschaften. Alle relevanten Gebäudedaten werden dabei digital erfasst, kombiniert und vernetzt.

Das Fraunhofer IBP treibt die Digitalisierung und Rationali­sierung des Bauwesens daher voran und zwar in mehreren Projekten und Aktivitäten. Ein Beispiel ist das Projekt »BIMiD – BIM Referenzobjekt in Deutschland«, bei dem das Fraunhofer IBP Konsortialführer ist. Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) führen die Forscher das Building Information Modeling in verschiedenen Bauprojekten ein und stehen beratend zur Seite. Die Ziele: Zum einen sollen die Wissenschaftler einen BIM­-Referenzprozess für Deutsch­land ausarbeiten und die Hemmnisse, die bei der Anwendung auftreten, systematisch analysieren. Zudem gilt es, anhand realer Bauprojekte ein authentisches Bild der aktuellen Anwen­dung zu erarbeiten. In der Branche stieß das Projekt auf sehr großes Interesse. Dies ist vor allem auf den hohen Praxisbezug und die direkte Kommunikation mit den Baubeteiligten zurückzuführen, die über eine eigene Website (www.bimid.de) lief. Inzwischen haben die Forscher den BIM­-Referenzprozess für Deutschland fertiggestellt, ihn gemeinsam mit Architekten und Fachplanern des AHO e.V. überarbeitet und veröffentlicht. Seinen Mehrwert und seine Praxistauglichkeit hat der Prozess in mehreren Workshops bewiesen.

Die dort gesammelten Erfahrungen flossen auch in das Kernberatungsteam zum »Stufenplan 4.0« des BMVI ein, welcher am 15. Dezember von Alexander Dobrindt, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur, präsentiert wurde. Um die Digitalisierung konsequent weiterzuführen, startete das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) im Dezember 2015 ein Projekt mit dem Titel »Bauen mit Weitblick«. In diesem sollen unter anderem die Forscher des Fraunhofer IBP Lösungen für kostengünstigen Wohnraum realisieren. Die Basis dafür bilden industrielle Vor­fertigungsprozesse und digitalisierte Bausystemkomponenten. Beteiligt sind neben dem Fraunhofer IBP die Wohnungsbauge­nossenschaft KoWo, die TU München und die Industriepartner Max Bögl und Regnauer Holzbau.

Die Prozesse rund um das Bauen und den Betrieb von Ge­bäuden zu digitalisieren ist allerdings nur dann sinnvoll, wenn auch die notwendigen informationstechnischen Grundlagen weiterentwickelt werden. Das Verbundvorhaben EnEff­BIM, das vom BMWi gefördert wird, setzt dabei auf digitale Bauwerkinformationsmodelle: Mit ihnen sollen sich Neu­ und Bestandsbauten energieeffizienter planen und auslegen lassen. Auch neue Möglichkeiten für die Modellierung und Simulation sollen sich auf diese Weise erschließen, ebenso wie für computergestützte Nachweisführung und für Analysen des Gebäudelebenszyklus. Die Wissenschaftler treiben daher derzeitige Methoden zur Analyse und zum Datenaustausch mittels BIM weiter und entwickeln offene Schnittstellen, die automatisch lauffähige Simulationsmodelle generieren.

Das Projekt EnEff­BIM ist eng mit dem internationalen Forschungsverbund unter der Schirm­herrschaft der Internationalen Energieagentur (IEA) verbunden: Der EBC Annex 60 treibt die Entwicklung und Validierung von Modellbibliotheken und Softwaretools für Energiesysteme auf Bauwerks­ und Siedlungsebene voran – auf Basis von Modelica und Functional Mock­up Interfaces (FMI). Hierbei werden ausschließlich Open­-Source­-Projekte gestartet: Sie legen eine Basis für die nächste Generation von Simulations-­ und Planungswerkzeugen. Eine wichtige Voraussetzung dafür: Planungs­- und Analysewerkzeuge müssen immer besser zusammen­arbeiten – ansonsten entsteht ein enormer wirtschaftlicher Schaden. Denn eine fehlende Durchgängigkeit im Prozess und ein geringer Automatisierungsgrad erhöhen den Aufwand und treiben die Kosten in die Höhe. Nationale und internationale Normungsgremien treiben derzeit auch die technischen Standards für Schnittstellen und Datenmodelle voran. Die Schnittstellen, die für die Digitalisierung nötig sind, beziehen sich dabei nicht nur auf Gebäude­ und Geoinformationsmodelle (BIM/GIS), sondern auch auf Datenerfassungssysteme. So lassen sich die immer größer werdenden Datenmengen aus dem Gebäudebetrieb nutzbar machen.

Um das lebenszyklusorientierte Datenmanagement in der Praxis umzusetzen, ist eine gemein­same IKT­Infrastruktur nötig – etwa mittels Computer Aided Facility Management (CAFM) für die Betreiber. Zwar nimmt die Komplexität stetig zu. Dies lässt sich allerdings bereits in der Gebäudeplanung auffangen, indem man interdisziplinäre, iterative Planungsprozesse über ein fachdomänenübergreifendes Datenmodell koordiniert. Koppelt man verschiedene Werkzeuge miteinander, werden künftig auch Planungs-­, Betriebs­- und Optimierungsaufgaben im Kontext netzdienlicher Gebäude und Quartiere möglich. Mit der angestrebten Virtualisierung des Bauens soll es künftig bereits in frühen Phasen der Planung möglich sein, fundierte Aussagen zu treffen: Wie hoch wird der Energieverbrauch sein? Wie steht es um die Nutzerakzeptanz? Nicht zuletzt werden digitale Planungswerkzeuge gebraucht, um die Vorteile innovativer und intelligenter Systemlösungen hinsichtlich Energieeffizienz und Klimakomfort sichtbar und quantifizierbar zu machen.