4D und 5D BIM Software: Zeiten und Kosten immer im Blick

GA-Verantwortliche können damit beispielsweise erkennen, ob durch parallele Vorgänge geometrische oder zeitliche Konflikte bei der Installation und Montage gebäudetechnischer Anlagen entstehen oder welche Baustellenbedingungen an kritischen oder räumlich beengten Stellen zum Zeitpunkt des Arbeits­beginns vorherrschen.

Auch die Konsequenzen von Termin(plan)änderungen auf den weiteren Montageablauf lassen sich damit prüfen und beurteilen. Das ermöglicht im Vorfeld eine Optimierung der Bauplanung, Baustelleneinrichtung, von Materialbestellung, -lieferung und -lagerung sowie Montage und Ausführung. Verknüpft werden Gebäudebauteile mit zeitlichen Vorgängen entweder manuell – indem ausgewählte Bauteile dem jeweiligen Balken im Gantt-Diagramm zugewiesen werden – oder halbautomatisch.

4D BIM: So funktioniert das Modell

Bei der halbautomatischen Zuordnung werden entweder Identifikationsnummern der BIM-Bauteile mit entsprechenden Zahlencodes der einzelnen Vorgänge automatisch miteinander verbunden oder die Zuweisung erfolgt auf der Basis semantischer Informationen der BIM-Modelle und auf Grundlage in der Software definierter Verknüpfungsregeln. Das hat den Vorteil, dass Baustellenvorgänge schneller und Änderungen am 4D BIM-Modell oder Terminvarianten mit weniger Aufwand visualisiert werden können.

Gesteuert wird der virtuelle Bauablauf in einer beliebigen Geschwindigkeit über einen Zeitstrahl wie bei einem Video per Vor- oder Rücklauftaste. Durch Eingabe von Datum und Uhrzeit kann die dreidimensionale Situation im BIM-Modell zu einem beliebigen Zeitpunkt wiedergegeben werden, wobei die dazu korrespondierende Position im Balkenplan kontinuierlich angezeigt wird. Visuell dargestellt werden können alle oder ausgewählte Gewerke, Ebenen oder Bauteile, optional auch in halbtransparenter Form, um dahinter liegende Objekte erkennen zu können.

Wird die Ansicht gewechselt oder herangezoomt, können Vorgänge entsprechend der vorhandenen geometrischen und zeitlichen Auflösung außerdem im Detail verfolgt werden. Bei großen und komplexen Projekten verdeutlichen einheitliche Farbkodierungen der Gewerke, Ebenen oder Bauteile die zeitlichen Abläufe der jeweiligen Vorgänge und Tätigkeiten. Über die zeitliche Zuordnung zum Terminplan und die Kombination verschiedener Darstellungsfilter (etwa „alle Abwasserrohre bestimmter Querschnitte oder Materialien“) lässt sich auch der Bauteil- und Materialbedarf zeitlich abhängig darstellen.

5D BIM: Digitaler Kostenmanager

Bei einer 5D-Simulation wird neben dem 3D-Gebäudemodell und der Zeit auch die Baukosten­entwicklung berücksichtigt. Deswegen spricht man hier auch von 5D BIM Software. Wird das 3D-Modell mit den Mengeninformationen um die Faktoren Zeit und Kosten ergänzt, lassen sich Budgets und Baukosten unter Berücksichtigung des zeitlichen Aspekts darstellen und analysieren.

Durch die Verknüpfung von 5D BIM-Gebäudebauteilen, Mengen und Kosten kann über die gesamte Projektlaufzeit die zeitliche Entwicklung der Projektkosten ausgewertet und in Form von Diagrammen anschaulich visualisiert werden. Das vereinfacht die Kosten- und Budgetplanung, beschleunigt Entscheidungsprozesse bezüglich Bauteilqualitäten, Mengen oder Kosten und ermöglicht visuelle Plausibilitätsprüfungen oder die Simulation von Kostenvarianten. Die Kosten für alternative Ausführungen oder Änderungswünsche sind schnell abrufbar und vereinfachen Entscheidungen bei Bauherren und Investoren.

So funktioniert Software mit 5D BIM

Wie beim Faktor Zeit, erfolgt auch bei den Kosten die Zuordnung der Bauteile oder Bauteilgruppen entweder manuell oder halbautomatisch über Verknüpfungsregeln. Zuvor werden die Bauteile entsprechend ihrer Objektattribute und den Kostenplanungsanforderungen gefiltert und strukturiert. In späteren Leistungsphasen lassen sich Soll-Ist-Vergleiche des aktuellen Baufortschritts durchführen. Dazu werden die Soll-Zustände des idealerweise auf Cloud-Servern abgelegten 4D- oder 5D-Modells mit den Ist-Daten der Baustelle – in der Regel mithilfe mobiler Eingabegeräte – online abgeglichen. Abweichungen werden im BIM farbig dargestellt und in Berichtform ausgegeben. So können Störungen im Bauablauf frühzeitig erkannt, ihre Relevanz bewertet und gegebenenfalls Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Erheblich weiter gefasst ist die 5D-BIM-Definition der europäischen 5D-Initiative. Das ist ein 2008 gegründeter Zusammenschluss von Bau- und Softwareunternehmen, die eine Etablierung integrierter, prozessorientierter 5D-BIM-Lösungen in der Baubranche zum Ziel haben. Zu den Mitgliedern gehören unter anderem Software-Hersteller, wie Autodesk, Bentley, Nemetschek, RIB und Trimble, sowie Bauunternehmen, wie Max Bögl und Strabag.

Über den Zeit- und Kostenfaktor hinaus berücksichtigt das fünfdimensionale BIM alle für die Planung, Ausführung und Nutzung, bis hin zum Abriss relevanten Daten, also auch Informationen zur Herstellung, Montage, Bestellung und Logistik, ferner Ressourcen-, Lebenszyklus-, Wartungs-, Instandhaltungs- und As-Built-Daten. Damit schließt die 5D-Initiative (und deren Mitglieder) – im Unterschied zur allgemeinen Definition von 5D-BIM – auch 6D-BIM (Nachhaltigkeit) sowie 7D-BIM (Facility Management) mit ein (vgl. Info-Kasten).

Der Mehrwert dieser ganzheitlichen und prozessorientierten Betrachtung von Bauprojekten liegt vor allem in der Möglichkeit, schon frühzeitig Berechnungen, Analysen und Simulationen anhand des digitalen 5D-BIM-Modells durchzuführen, wodurch man rechtzeitig Einfluss sowohl auf die Herstellungs- und Betriebskosten als auch auf die Nachhaltigkeit nehmen kann.

BIM: Welche 4D und 5D-Lösungen gibt es?

Software für die Bauzeitenplanung ist sehr vielfältig. Neben aus der Netzplantechnik stammenden, allgemeinen oder bauspezifischen Programmen für die Erstellung von Balken-, Struktur- oder Netzplänen ohne Bezug zum BIM-Modell, werden zunehmend 4D- und 5D-BIM-Lösungen angeboten, die teilweise auf den Daten von Bauzeitenplanern, etwa auf Microsoft Project aufbauen.

Während einige 4D und 5D-Programme BIM-Daten einer bestimmten CAD/BIM-Software im nativen Datenformat direkt übernehmen können (z. B. Revit und Navisworks), importieren andere IFC-Dateien (z. B. Powerproject BIM) – allerdings mit damit verbundenen Schnittstellenverlusten.