Building Information Modeling im E-Handwerk - Kommt das „E-BIM“?

Da wird auch das Handwerk nicht außen vor bleiben. Das Elektrohandwerk hat es mit seiner ganz praktischen Nähe zur Informationstechnik vielleicht etwas einfacher. Die Geschichte der Digitalisierung beginnt mit dem Transistor. Er ist – zusammen mit dem Kondensator und dem Widerstand – das grundlegende Bauelement für digitale Schaltungen. Vielfach konstruiert und miniaturisiert ist daraus unsere heutige Hardware entstanden. Deren Leistungsfähigkeit steht seit einiger Zeit in Konkurrenz mit der Leistungsfähigkeit der darauf aufsetzenden Software. In Kombination durchdringen Hard- und Software heute so gut wie alle Lebensbereiche. Gerade eben erst beginnen derart ausgerüstete Alltagsgegenstände als Internet of Things (IoT) über das Internetprotokoll miteinander zu kommunizieren. In nicht allzu ferner Zukunft werden also alle elektrisch betriebenen Aktoren und Sensoren, vom einfachen Lichtschalter bis zur komplexen Lüftungsanlage im IoT zu finden sein. Die Digitalisierung erreicht die Produkte des Elektrohandwerks.

Digitalisierung der Wertschöpfungskette

In der anfänglichen erwähnten und inzwischen allgemein akzeptierten Definition von Building Information Modeling (BIM) ist die Rede von der ganzen Wertschöpfungskette in der Bauwirtschaft – also von der Planung über die Konstruktion (Bauphase) bis hin zum Betrieb. Damit kann diese Kette dann auch als Kreislauf aufgefasst werden (s. Bild) (siehe hierzu die nationalen BIM-Richtlinien wie Stufenplan des BMVI (Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur) vom Dezember 2015 oder der PAS 1192 des United Kingdom). Interessanter für den Handwerker ist die Tatsache, dass er als Zulieferer in der gesamten Wertschöpfungskette aktiv ist. In Zukunft wird die Planung nicht mehr ohne den Input des Ausführenden auskommen und auch nach Übergabe der Liegenschaft verbleiben die Aufgabe des Unterhalts, der Beschaffung von Ersatzteilen und der Wartung. Beobachtbar ist das jetzt schon. Dem Vorteil der „Kundennähe“ steht der Nachteil des schnellen Produktwandels entgegen. Ein Lichtschalter im „Internet der Dinge“ ist eben ein anderer als vor 20 Jahren. Um diesen Nachteil in einen Vorteil umzuwandeln, wird es zukünftig notwendig sein, in Modellen zu denken. Im United Kingdom, dem gegenwärtigen Vorreiter von BIM, wird diese Entwicklungsstufe als „BIM Level 2“ bezeichnet. Damit ist aber nicht nur das Modell im klassischen Sinne als geometrisch korrektes Abbild der geplanten oder gebauten Wirklichkeit gemeint. Das wäre zu einfach. Das Modell im BIM leitet sich her aus einem komplexeren Verständnis der Informationstechnik – also der Disziplin, die uns die Digitalisierung zuerst beschert hat. Ein Modell in der Informationstechnik ist eine Datenstruktur, in der alle Elemente miteinander in Beziehung stehen. Das Modell des „Building Information Management“ legt sogar eine Datenstruktur zugrunde, in der alle Elemente hierarchisch miteinander verknüpft sind. Am Ende steht eine „objekt-orientierte“ Datenbank, in der das ganze Modell gehalten wird. Mit dem internationalen Standard ISO 16739 [1] (Industry Foundation Classes (IFC)) ist die Struktur dieser Datenbank festgeschrieben. IFC ist ein offener Standard – er steht allen kostenlos zur Verfügung. Das hat zur Folge, dass immer mehr Anbieter diesen Standard für ihre Produkte zugrunde legen. Alle großen CAD-Hersteller können bereits jetzt ihre „Modelle“ mehr oder weniger gut entsprechend IFC im- und exportieren. Immer mehr Zulieferer bieten Datensätze zu ihren Produkten nach IFC an.

Arbeit mit Datenbanken

Existiert ein „Building Information Model“, kann es zur Simulation benutzt werden. Kostenkalkulationen für Gestehung und Betrieb lassen sich recht früh und zuverlässig erstellen. Datenbanken haben nicht nur den Vorteil, dass mehrere Nutzer gleichzeitig daran und damit arbeiten können. Sie erlauben auch eine weit vielfältigere und konsistente Speicherung von Informationen. BIM-Datenbanken enthalten nicht nur die „Zeichnung“ des Modells, nicht nur die graphische „Repräsentation“ in 3D oder 4D (z. B. als „Walk-Through“-Film), sondern auch Reparatur- und Wartungsanweisungen sowie funktionelle Abhängigkeiten (z. B. Kennlinien). Schon heute enthält eine gute BIM-Datenbank Informationen, die wertvoller sind als das reale Bauwerk. Bei der Arbeit mit Datenbanken ist der Begriff „Attribut“ allgegenwärtig. Ein Attribut dient – wie in der natürlichen Sprache – zur Beschreibung eines Objektes. Ist das Objekt ein Element eines Bauwerks, kann es viele Attribute haben und sogar „vererben“. So kann beispielsweise ein Lichtschalter von dem Raum, dem er zugeordnet ist, die „Raumnummer“ erben. Das ist eine typische Eigenschaft einer objektorientierten Struktur. Im BIM wird es in Zukunft das Attribut der Detailtiefe geben (englisch „Level of Detail (LoD)“), das die Detailtiefe eines Objekts oder Bauelements im Modell bezeichnet. LoD 1 im derzeitigen System ist ein bloßer Kasten als räumlicher Stellvertreter. LoD 5 steht für Ausführungsdetailtiefe und sollte die Wirklichkeit komplett wiedergeben. Je nach gesetzten Attributswert sieht ein Modell also unterschiedlich aus. Alle diese Festlegungen wie IFC, LoD und noch viele weitere sind aktuell Gegenstand internationaler Normierungsarbeit. Ziel ist – insbesondere auf Europäischer Ebene – markteinheitliche Begriffe und Standards zu definieren, sodass es in Zukunft möglich ist, Leistungen auch überregional anzubieten und wettbewerbsfähig zu bleiben. Fazit: Derzeit findet ein grundlegender Wandel auf allen Gebieten der Bauplanungs-, Bauproduktions- und Baubetriebswirtschaft statt. Die Geschwindigkeit dieses Wandels ist ungewöhnlich hoch. Noch vor fünf Jahren wurden „Modelle“ als Planungsgegenstand belächelt, jetzt verlangen immer mehr Bauherren genau diese ausschließlich (siehe z. B. Deutsche Bahn). Noch vor fünf Jahren war es undenkbar, dass ein Handwerker auf die Planung Einfluss nehmen konnte. Inzwischen gibt es Pilotprojekte, bei denen der Zulieferer schon vor der Vergabe feststeht. Noch vor fünf Jahren ließ sich nur mit sehr teurer Hard- und Software das Ergebnis einer Planung vor dem ersten Spatenstich vergegenwärtigen. Heute gibt es Modelle, die bis in die Details einsehbar sind. Baufehler lassen sich auf ein Minimum reduzieren, die Produktivität steigt. Der nächste Schritt in der Wertschöpfungskette wird die Einbindung der tatsächlichen „Umsetzer“ am realen Bauwerk sein. Der Handwerker und Zulieferer wird sich mit den oben ausgeführten Prinzipien auseinandersetzen müssen. Die „Theoretiker“ und Planer werden auf die „Umsetzer“ und Produktion eingehen müssen. Das wird schon bald jeder Bauherr fordern – im Zusammenhang mit der Einführung von BIM – nicht nur auf seinen Baustellen, sondern auch in seinem Betrieb. Es wird deshalb in der nächsten Zeit viel zusätzliche Ausbildungs- und Qualifikationsarbeit notwendig – wie das immer ist, wenn etwas Neues kommt. Noch ist dieser Ausbildungsmarkt im Entstehen. Noch ist er leidlich koordiniert. Zum Beispiel fehlt es oft an herstellerneutralen Informationen für den Handwerker. Vielleicht bedarf es hier neuer (regionaler?) Initiativen von innen heraus. Erstes Bemühen ist spürbar, denn es geht um viel Geld. Sind doch die bisherige Produktivität des Bausektors alles andere als gut und der Zeit- und Kostendruck hoch. Lebenslanges Lernen wird für das Handwerk generell notwendig sein, ist aber im Moment besonders intensiv gefordert. Das Elektro-Handwerk hat – wie Eingangs aufgeführt – einen Vorteil. Es hat schon jetzt einige Berührungspunkte mit der Digitalisierung. Zwischen dem Internet-Router und dem Zählerschrank gibt es oft schon mehr als nur die 230-V-Versorgungsleitung. Erste Ängste vor der neuen digitalen Welt sind schon erlebt. Aber noch längst ist nicht absehbar, was da noch alles „kommt“. Und zusammen lässt sich vieles besser ertragen. Wenn das „E-BIM“ kommt, wären das zusammen Lernen und Zusammenarbeiten wünschenswert! Literatur: [1] ISO 16739:2013-04 Industry Foundation Classes (IFC) für den Datenaustausch in der Bauindustrie und dem Anlagen-Management. Autor: V. Krieger Bild rechts: Vorschlag zur schematischen Darstellung der Prozessphasen