Gedanken zur Dynamik von Modellen

Gedanken zur Dynamik von Modellen

BIM lebt im Wesentlichen von der Vorstellung, dass in der Planung ein Modell erstellt wird, welches sich im Laufe des Lebenszyklus des Bauwerkes mit Daten anreichert. Planende übergeben mit dem Modell vorgesehene Eigenschaften, wie zum Beispiel Angaben zum Material. Ausführende Bauunternehmen ändern gegebenenfalls diese Eigenschaften. Oft werden auch Attribute ergänzt wie Angaben zur Ausführung sowie zur Kalkulation. Diese sind jedoch nur für die Firmen relevant und sollen auch nicht weiter gegeben werden. Zum Abschluss einer Baumaßnahme wird das Modell mit geändertem und in Teilen ergänztem Datenmaterial als sogenanntes as-built-Modell an den Bauherrn übergeben, der aus diesen Informationen weiteren Nutzen ziehen kann.

Auch beim modellbasierten Arbeiten sind Datenbanken sinnvoll

Wenn Unternehmen in der Bauausführung modellbasiert arbeiten, benötigen sie viele Daten, die in Bezug zu den 3D-Bauteilen stehen. Diese Daten können sich ständig ändern, wie zum Beispiel der Prozentsatz der Fertigstellung eines großen Bauteils. Schließlich ist eine 25 km lange Asphaltdecke einer Straße nicht an einem Tag erstellt. Darüber hinaus gibt es weitere Daten, die in einer direkten Beziehung zum Modell stehen. Dazu gehören zum Beispiel Einkaufspreise für Materialien oder auch kalkulierte Kosten für die Bauarbeiten.

Für diese genannten Daten sehe ich es nicht als Kompromiss, sondern als guten Lösung an, sie in externen Datenbanken – zum Beispiel ERP-Systeme wie BRZ7 – zu erfassen und zu speichern. Die dort gesammelten Angaben werden anschließend nur auf Wunsch und gegebenenfalls gefiltert mit dem as-built-Modell an den Bauherrn übergeben. Besonders sinnvoll: über eine intelligente Verknüpfung des ERP-Systems bleiben die Daten im Bauprozess konsistent – d.h. in festen Zusammenhang – mit dem Modell. Damit wird auch auch ausgeschlossen, dass diese möglicherweise internen Daten nach Fertigstellung versehentlich an den Bauherrn übergeben werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass mit Datenbanken wesentlich flexibler gearbeitet werden kann als mit den recht einfachen Attributen an den Bauteilen. Denn Attribute sind meines Erachtens nur dazu geeignet, einen fixen Status zu dokumentieren, wie er etwa nach Abschluss der Planung bzw. am Ende der Bauphase erreicht ist.

Die Veränderungen von Werten, die in der Regel an ein Datum geknüpft sind, benötigen Tabellen, wie sie zum Beispiel in relationalen Datenbanken üblich sind. Relationale Datenbanken ermöglichen die Speicherung und den Zugriff auf miteinander verbundener Datenpunkte. Noch wichtiger ist dieser Aspekt während dem Betrieb eines Bauwerkes, bei dem laufend Daten verknüpft mit dem Datum im Bezug zum Modell und seinen Bauteilen dokumentiert werden.

Bauausführende müssen modellieren können

Die Dynamik von Modellen soll nun auch vor dem Hintergrund der Geometrie betrachtet werden. Wie ich bereits in vorangegangenen Beiträgen in diesem Blog dargestellt habe, hängt die Notwendigkeit der Änderung von Modellen sehr vom Gewerk ab.

Im Hochbau gibt es eine enge Verknüpfung der Geometrie mit der statischen Berechnung und der Festschreibung der Form des Gebäudes in der Baugenehmigung. Änderungen am Modell sind somit eine große Ausnahme. Im Gegensatz dazu sind sie im Leitungs- und Kanalbau die Regel. Der alte Spruch „Vor der Schippe ist es dunkel“ wird noch lange Bestand haben und vermutlich nie ganz aussterben, sobald man in vermeintlich jungfräulichen Bodenschichten arbeitet.

Daraus folgt, ebenfalls von mir bereits in Blogbeiträgen erläutert, dass Bauausführende unbedingt Systeme wie den isl-baustellenmanager benötigen, mit denen sie modellieren bzw. mit denen sie Modelle leicht verändern können. Das alles aber unter einer wichtigen Voraussetzung: Die Bauteile müssen bei den Änderungen ihren Bezug zu den Attributen und den im ERP-System vorgehaltenen Daten beibehalten.

Ein weiterer Grund, warum Bauausführende modellieren müssen, ist dass Planende mit gutem Recht nur den Endzustand als Modell zur Verfügung stellen. Jedoch übermitteln sie keine Zwischenzustände während der Bauphase. Solche Zwischenzustände liegen zum Beispiel dann vor, wenn Bauteile zu einem Stichtag nur teilweise fertig gestellt sind. Und es entstehen während der Bauphase auch neue Körper, die für Baufirmen wichtig und praktikabel sind.

Einfach erläutern lässt sich dieser Sachverhalt an der in Bild 1 dargestellten Beton-Stütze eines Brückenbauwerks. Die Planenden stellen die Geometrie der Stütze und die Geländeoberfläche als Digitales Geländemodell zur Verfügung.

Bild1: Die von den Planenden erstellten Modell-Teile:

Im Bauprozess und für die Abrechnung werden jedoch folgende Volumenkörper vom Unternehmen benötigt:
– der Bodenaushub
– die Sauberkeitsschicht
– die Verfüllung
– das verdrängte Bodenvolumen (Bodenabfuhr)

Bild2: Darstellung der im Bauprozess unter anderem benötigten Modelle. Zur besseren Erkennbarkeit der Verdrängung ist die Verfüllung nur halb dargestellt:

Darüber hinaus werden vom Bauunternehmen weitere Digitale Geländemodell für die GNSS-Maschinensteuerung benötigt: für den Oberbodenabtrag und für die Baugrube.

Dies ist ein wichtiger weiterer Grund, warum Baufirmen selbst modellieren müssen und hierfür eine geeignete Software benötigen, die die erforderlichen Werkzeuge zur Verfügung stellt. Gleichzeitig müssen diese Programme anders als ältere CAD-Systeme eine Anbindung an kaufmännische Prozesse besitzen.

Frank Kocher

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