Technik
Licht 7 | 2021

Prozesse und BIM

Bauwerks- und Lichtplanungsprozesse im Wandel

Building Information Modelling bildet zahlreiche Prozesse ab, die mit Bauvorhaben zusammenhängen. Wie sich die Prozesse gewandelt haben, welche Herausforderungen heute noch bestehen und welche Auswirkung BIM auf Lichtplanungsprozesse hat, erfahren Sie in diesem Artikel.

Lesezeit: ca. 8 Minuten

Bei BIM geht es um mehr als nur um Software und Daten. BIM ist vor allem ein Prozessthema. Durch die Digitalisierung ändern sich viele Abläufe der Bauwerksplanung. Da an einer Planung meist viele Akteure beteiligt, Planungsressourcen teuer und behördliche Auflagen zu erfüllen sind, ist die Gebäudeplanung relativ strikt und umfassend prozessual geregelt und dokumentiert. Es gibt Termine, Abgaben, definierte Planungsumfänge und Planprüfungen, die einzuhalten und zu beachten sind. Ein Prozessgerüst dafür bietet in Deutschland beispielsweise die HOAI, deren Hauptaufgabe es ist, Planungskostensätze zu erstellen. Dieses kennen alle Planer in Form der neun HOAI-Leistungsphasen:

  • LP1: Grundlagenermittlung
  • LP2: Vorplanung
  • LP3: Entwurfsplanung
  • LP4: Genehmigungsplanung
  • LP5: Ausführungsplanung
  • LP6: Vorbereitung der Vergabe
  • LP7: Mitwirkung bei der Vergabe
  • LP8: Objektüberwachung – Bauüberwachung und Dokumentation
  • LP9: Objektbetreuung

Leider ist die Lichtplanung in der HOAI nicht detailliert beschrieben und wird als Teil der Starkstromanlagen betrachtet. Allerdings ist seit 2019 die LiTG Publikation 38 »Leistungsbilder der Lichtplanung« verfügbar: Dieses Papier definiert Lichtplanungsleistungen (Leistungsbilder) und ordnet sie in die HOAI ein. Damit ist es möglich, auch die Lichtplanung umfänglich in Verträgen, Abrechnungen und Prüfungen abzubilden. In der Realität sind Planungs- und Bauprozesse noch deutlich komplexer, tiefer und dynamischer als es die HOAI abbildet. Aber das ist ja auch nicht ihre Aufgabe. Es gibt viel Literatur und noch mehr Expertise von Architekten und Projektleitern zu diesem spannenden Thema.

Heute finden Planprüfungen oft noch auf Papier und in 2D statt. Wo soll man auch sonst den grünen Stempel setzen? Der Entwurf des Gebäudemodells mit Hilfe von BIM kann von Behörden schneller und leichter geprüft und bewilligt werden. Eine deutliche Verbesserung. Das spart Prüfaufwand und Kosten, verringert die Fehler und führt schneller zu Entscheidungen. Seit einiger Zeit gibt es dazu bereits BIM-Software, IFC-Prüfsoftware oder Model Checker auf dem Markt, bei denen nur noch die richtigen Rulesets eingestellt werden müssen. Dabei müssen alle zu prüfenden Objekte und Merkmale im BIM vorhanden sein und verstanden werden. Die Prüfbehörden haben Interesse an dem Thema und »prüfen« diese Möglichkeiten. In einigen Ländern wie Singapur muss ein BIM-Modell zwingend zur Prüfung eingereicht werden.

Neben der behördlichen Prüfung der Planung ist die Vergabe der Bauleistungen ein entscheidender Prozessschritt. Diese wird mit BIM und der Digitalisierung eine Änderung erfahren und künftig deutlich effektiver erfolgen können. Heute sind Ausschreibungen textbasiert und beschreiben im Fließtext Leistungen und Bauteile. Diese Texte müssen erstellt, verteilt und verstanden werden. Das verlangt allen Prozessbeteiligen viel Zeit und Energie ab. Eine digitale und vor allem Merkmals-basierte Ausschreibung, Vergabe und Verrechnung, die über Formate wie Text in PDF, GEAB oder AVA hinausgeht, würde diese Prozesse beschleunigen und wesentlich effizienter machen. Darüber gibt es erste Diskussionen und technische Grundlagen. Das GEAB / STLB-Bau-System in Deutschland ist sehr aktiv in Sachen BIM.

Prozesse in BIM

Die alten analogen Prozesse sind nur bedingt mit BIM kompatibel. Generell wird auch mit BIM nach wie vor nur schrittweise geplant und abgestimmt. Doch vor allem die Übergaben und Prüfungen haben sich stark verändert: Früher wurden CAD-Pläne als Planungsgrundlage bzw. als Planungsergebnis übergeben. Das hatte einen hohen Definitionsaufwand des Planungsstandes zur Folge. Die Schnittstelle CAD kann nur Zeichnungen ohne Bedeutung (einen »Sack« voller Vektoren) übermitteln. Mit BIM können Objekte und Bauteile identifiziert und getrackt werden. Der BIM-Planungsstand ist theoretisch automatisch und dynamisch abbildbar und kommunizierbar.

Vor ein paar Jahren noch hatten die BIM-Aktivisten die Vorstellung, es könne ein zentrales und vollständiges BIM-Modell geben, das im Zentrum der Planungen und aller Akteure steht. Diese Ansicht hat sich etwas relativiert. Die Datenmengen werden schlicht zu viel, zu komplex und zu undurchsichtig. Nichts kann so etwas leisten, auch nicht IFC. Heute sprechen wir von Koordinierungsmodellen, die Teilübersichten (Elektro, TGA, …) oder die Gesamtsicht aus vielen Teilsystemen zur Sichtung und Prüfung zusammenstellen. Diese sind dann jedoch ähnlich wie früher CAD-externe Referenzen nicht mehr bearbeitbar, sondern lediglich stärker verlinkt, dynamischer und in 3D mit Objekt-Relationen und Merkmalen dargestellt.

In BIM wird ein Prozessdiagramm zu einem Datenflussdiagramm. Es geht um die Frage, wann wer welche Daten zu welchem Zweck bekommt. Jeder Prozessschritt erhält Daten, verarbeitet diese, trifft ggf. Entscheidungen und anschließend werden die Daten weitergegeben. Spannend sind die Übergaben von einem Prozessschritt zum nächsten. Bei Daten oder Informationen sind der Umfang und die Genauigkeit entscheidend. Zuviel oder zu wenig Informationen können sich negativ auswirken und zu ineffizienten Prozessen führen. Das ist bei BIM ein Problem, da es viele Gewerke, viele Formate und unterschiedliche Verständnisse von Daten gibt. Es ist unerlässlich, dass sich die Prozesspartner über den Umfang und die Formate austauschen und klare Anforderungen stellen. LOD und die neue EN 17412 (LOIN, s. LICHT 9 | 2020) aber auch die CEN/TS 17623 (Merkmale s. LICHT 6 | 2020) helfen, den Datenumfang zu beschreiben, sodass er universell verstanden wird. IFC (s. LICHT 3 | 2021) kann ein Format für viele Disziplinen und Programme sein.

Ein weiteres BIM-spezifisches Prozessphänomen ist die beabsichtigte, recht früh konkrete und detaillierte Planung. Man ist schon beim ersten Entwurf gleich in einer Ausführungssituation. Einer der Vorteile von BIM ist es, früher mehr Informationen zu haben. Der digitale Bauwerkszwilling kann so früh Konflikte und Probleme aufzeigen. Aber in einer Prozesskette, bei der man zuerst grob vorplant und dann generisch entwirft, ist das ein Problem. Hat beispielsweise ein Architekt intuitiv eine Wand in ein BIM-Modell »eingezeichnet«, die zufällig eine F90-Porenbetonwand ist, kann es passieren, dass ein Statiker später mit dem Modell an dieser Stelle eine Stahlbetonwand berechnet. Im besten Fall tauscht der Statiker die Wand einfach aus. Im schlechtesten Fall ändert der Statiker die Wand nicht, da sie schon »geplant« wurde. Auch hier müssen die Prozessbeteiligten klar kommunizieren, was diese Daten darstellen. Spezifisch aussehende Bauteile können und sollten generisch gekennzeichnet sein. In dem Beispiel ist die F90-Porenbetonwand nur ein Platzhalter für den Entwurf und wird später vom Statiker in einem weiteren Planungsprozessschritt als Stahlbetonwand geplant.

BIM-Prozess-Normung

Die ersten BIM-Normen gleich nach IFC waren prozessbezogen, da BIM schon immer mit der Digitalisierung vor allem die Kommunikation und den Datenaustausch verbessern wollte und damit Prozesse anspricht. In Europa hat Großbritannien mit der PAS 1192-Normenserie wichtige Grundsteine für einen prozessualen Datenaustausch gelegt. Diese Serie wurde nach und nach in die EN ISO 19650 »Organisation der Informationen von Bauwerken« internationalisiert.

Wenn man sich die EN ISO 19650-Normen durchliest, wird schnell klar, dass hier sehr grundlegende Dinge auf einer Metaebene betrachtet und definiert werden. Das mag sehr wichtig sein, ist aber für eine konkrete und praktische Anwendung ungeeignet und bildet eher einen theoretischen Unterbau.

Zwei Elemente der EN ISO 19650 sind für die Bauwerks-Kommunikation auf Bauherren-Ebene besonders relevant: Zum einen die Exchange-Information-Requirements (EIR) oder auf Deutsch die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA), welche eine Art BIM-Lastenheft darstellen. Hier werden alle Anforderungen zu Datenumfängen und -formaten zusammengestellt und als Basis für das Projekt kommuniziert bzw. als Vertragsbestandteil verwendet. Zum anderen der BIM-Execution-Plan (BEP) oder auf Deutsch der BIM-Abwicklungs-Plan (BAP), der eine Art BIM-Pflichtenheft darstellt. Hier wird ein Plan dazu erstellt, wie ein Informationsmodell aussehen muss.

AIA und BAP sind Top-Down hierarchisch aufgebaut und arbeiten sich von der Regulation (Gesetze, Normen) über die Organisation und das Bauwerk (Asset) herunter bis zum Projekt. Die Project-Information-Requirements (PIR, deutsch: Projekt-Informations-Anforderungen, PIA) sind der konkreteste Teil eines AIA. Auf der anderen Seite ist das PIM (Projekt-Informations-Modell) Teil eines BAP.

Abb. 2: AIA- und BAP-Prozess-Diagramm nach EN ISO 19650 – Achtung: PIM steht hier für Projekt-Informationsmodell und nicht für Produkt-Informationsmanagement. Quelle: bauindustrie.de bauindustrie.de

Die EN ISO 29481 »Bauwerksinformationsmodelle – Handbuch der Informationslieferungen« beschreibt ein nützliches Anwendungsfall- und Anforderungs-Modell, das in der BIM-Fachwelt als IDM (Information Delivery Manual) bekannt ist. Ein IDM besteht aus einem Use Case, der in einer Prozessdefinition weiter gefasst wird und schließlich in einem Exchange Requirement endet. Im IFC kann ein MVD (s. LICHT 3 | 2021) für dieses Exchange Requirement genutzt werden. IDMs bilden das Bindeglied zwischen den Anforderungen (AIA) und dem gelieferten Informationsmodell.

Seit rund einem Jahr beschäftigt sich die internationale BIM-Normung mit der Common Data Environment (CDE). Dabei geht es um einen normierten Datenaustausch mit definierten Schnittstellen und einer geordneten Datenverwaltung. Dies hat unter anderem sehr viel mit Prozessen und Rollen bzw. Prozessbeteiligten zu tun. In einer CDE werden strukturiert und nachverfolgbar alle Informationen zu einer Bauwerksplanung verwaltet. Das können Pläne, BIM-Modelle, Listen, Gantt Charts oder Emails sein. Neben der definierten Kennzeichnung und Prozesseinordnung aller Dokumente soll auch eine Open API für CDE normiert werden. Damit könnten Softwareprodukte entstehen, die untereinander diese sehr allgemeinen Bauwerksdaten sinnvoll austauschen könnten. Die CDE-Normung basiert auf vielen EN ISO 19650-Normen. Damit wird die Chance geschaffen, die EN ISO 19650-Reihe verstärkt in die Praxis zu überführen.

Lichtplanungsprozess

Lichtplanung ist ein Prozess. Dabei gibt es verschiedene Einstiege, Schritte und Ergebnisse. Lichtplanung ist schwer in einem Prozessdiagramm darzustellen, wobei es hier stark auf die Betrachtungsebene ankommt. Auf einer Metaebene mag der Lichtplanungsprozess noch leicht darstellbar sein (Abb. 1).

Abb. 1: Lichtplanungsprozess auf Metaebene Relux

Das bringt aber keine neuen Erkenntnisse oder einen kommunikativen Durchbruch. Je tiefer und detaillierter die Lichtplanung betrachtet wird, desto komplexer und schlechter wird dieser Prozess grafisch darstellbar.

In der Praxis gibt es:

  • viele verschiedene Vorlagen / Planungsinput (von Papierskizze über CAD bis BIM-Modell)
  • variierende Anforderungen (günstig, effizient, normativ, gestalterisch, etc.)
  • diverse Rahmenbedingungen (Normen, Anwendungen, Umgebungen, Kulturen, etc.)
  • mehrere Werkzeuge (Software / Tool-Chains, Versuche, Skizzen, Bilder, etc.)
  • und ganz unterschiedliche Ergebnisse einer Lichtplanung (von Stückliste bis Visualisierung)

Der Lichtplanungsprozess funktioniert darüber hinaus fast nie unabhängig von anderen Prozessen, der zu stark in den Elektroplanungs-, Vertriebs- oder Gestaltungsprozess eingebettet ist. Allein diese Beispiele bilden ganz unterschiedliche Schnittstellen und Prozesswege aus. Würde man versuchen, diese als Diagramm aufzubereiten, wäre das Resultat ein dreidimensionales Netzwerkgebilde mit vielen Entscheidungsknoten, das undurchsichtig und unbrauchbar wäre. Prozesse brauchen stattdessen immer einen gewissen Modellcharakter, damit sie gut abbildbar sind und verstanden werden können. Doch in der Realität stellt sich das ganz anders dar.

Seit 2019 gibt es eine europäische Spezifikation zum Lighting System Design Process. Die DIN CEN/TS 17165:2019 beschreibt den iterativen Lichtplanungsprozess mit dem Ziel, die Beleuchtungsqualität in Europa zu verbessern. Darin enthalten ist eine Liste mit Prozessschritten und ihren jeweiligen notwendigen Dokumenten.

Wie ändert nun BIM die Lichtplanungsprozesse? Eine große Verbesserung ist das fertige Bauwerksmodell als Übergabe in die Lichtplanung und wieder aus dieser heraus. Damit müssen Szenen nicht mehr nachmodelliert werden. Positiv ist zudem, dass heute mehr Daten zu Szenen und Leuchten vorhanden sind. Das kann die Effizienz und Geschwindigkeit von Lichtplanung deutlich erhöhen. Leuchten lassen sich schneller vergleichen, beschreiben und auswählen. Mit richtig angewandten BIM-Prozessen können auch Abstimmungen und Vertragsgestaltungen mit dem Planungsgeber klarer und strukturierter ablaufen. Auch die Kommunikation mit anderen Gewerken und Planern oder Architekten kann mit BIM deutlich verbessert werden und effizienter erfolgen. Nicht zu unterschätzen ist bei all dem jedoch, dass eine Veränderung von Prozessen, Werkzeugen und Abstimmungen immer eine Investition von Geld, Energie und Zeit erfordert.

Weitere Informationen:

Autor: Robert Heinze, Relux, www.relux.com

Abbildungen: sofern nicht anders angegeben Relux

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 7 | 2021

Erschienen am 24. September 2021