BIM und Facility Management im Zusammenspiel. Wie funktioniert das?

Definitionen, Grundlagen und Vorteile eines BIM-Gedankens über sieben Dimensionen

Was ist BIM? Eine einfache Erklärung für Betreiber und Facility Manager

Was ist die Definition für BIM im Arbeitsbereich von Gebäudemanagern? Building Information Modeling, kurz BIM, beschreibt das Planen, Bauen sowie auch den Betrieb von Gebäuden mit Hilfe eines digitalen Zwillings. Die für gewöhnlich kollaborative Arbeitsmethode mit intelligenten, dreidimensionalen Modellen gilt in der Planung sowie im Bau als etabliert.

Im FM-Bereich, also beim Betreiben von sowohl Neubauten als auch Bestandsgebäuden, ist Building Information Modelling oftmals schon fester Bestandteil moderner Softwareprogramme, die Arbeitsweise wird jedoch noch nicht übergreifend praktiziert.

Warum viele Entscheider BIM kennen sollten – auch ohne Vorkenntnisse

Es gibt zwar aktuell noch keine BIM-Pflicht für Facility Manager, doch trotzdem nehmen verschiedene Gremien aus dem Bereich Gebäudemanagement in Deutschland die kollaborative Zusammenarbeit im Gebäudebetrieb aktuell unter die Lupe. Seit dem Jahr 2017 gibt es einen dedizierten Arbeitskreis für das modellorientierte Betreiben von Gebäuden beim RealFM e.V.. Auch ein Leitfaden zum Thema 3D-Modelle und Facility Management existiert bereits.

Aufbau, Datenmodell und digitaler Gebäudebestand einfach erklärt

Die Arbeitsmethode beschäftigt sich mit dreidimensionalen Bauwerksmodellen, die als Informationsdatenbank für jegliche Aspekte des Bauwerks dienen.

Das ursprüngliche 3D-Gebäudemodell wurde nach und nach um die Dimensionen

• 4D (Zeit)
• 5D (Kosten)
• 6D (Nachhaltigkeit) und
• 7D (Facility Management)

erweitert.

Sie sollen allesamt als zuverlässige Quelle für Entscheidungen fungieren, die im Verlauf des gesamten Lebenszyklus – das heißt von der Projektidee über die Planung, die Ausführung, Nutzung und Wartung bis zum Rückbau – eines Gebäudes getroffen werden.

BIM Deutschland, Geschäftsstelle des nationalen Zentrums für die Digitalisierung des Bauwesens, adressiert stets den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden, also auch BIM im Arbeitsumfeld des Facility Managements.

Für erfolgreiches FM im Betrieb braucht es also digitale Zwillinge, das heißt virtuelle Abbildungen realer Gebäude, um den Megatrend „Internet of Things“ (IoT) mittels digitaler BIM-Modelle und Sensorinformationen auch im Arbeitsumfeld des Gebäudemanagements Realität werden zu lassen.

Wie funktionieren BIM und CAFM zusammen?

BIM und CAFM interagieren dann optimal, wenn sämtliche digitalen Informationen aus der Planungs- und/oder Bauphase so früh wie möglich in einer Art und Weise zur Verfügung gestellt werden, dass der FM-Bereich diese nutzen bzw. davon profitieren kann: Zyklen und Garantien aus vorausgegangenen Projektphasen stellen stets die Weichen für ein effizientes Gebäudemanagement.

Nur ein bediener- und betreiberfreundliches Gebäude ist entsprechend kostengünstig und nutzerfreundlich und damit effizient. Betreiber sollten daher im Idealfall bereits in einer frühen Phase am BIM-Prozess beteiligt sein und Planungsdaten im Hinblick auf die spätere Nutzung untersuchen. Entscheidend ist außerdem, dass Informationen aus der Planung Anforderungen für die Nutzung erfüllen, also alle Inhalte mitbringen, die für die Gebäudenutzung erforderlich sind.

Warum das Thema jetzt wichtig ist…

Die Arbeitsmethodik mit 3D-Modellen kann die Grundsteine für sehr viele Vorteile im Gebäudemanagement legen. Das Gebäudemodell beinhaltet zunächst sämtliche relevante Informationen zu visuellen, aber auch funktionalen und technischen Aspekten von Bauteilen. Jegliche Gebäudedaten werden in einer zentralen Datenbank verortet und verwaltet und stehen, wann immer erforderlich, zur Verfügung.

1. BIM kann Kosten sparen
   Gebäudebetreiber können durch die Digitalisierung mittels BIM, egal ob privatwirtschaftlich oder öffentlich, von wirtschaftlichen, organisatorischen sowie ökologischen Vorteilen profitieren. So kann der digitale Gebäudebetrieb nicht nur die Betriebskosten senken, sondern gleichzeitig einen Beitrag zur Nachhaltigkeit eines Bauwerks leisten. Als Grundlage für ein effizientes Facility Management dienen strukturierte Daten. Auf diese Weise wird BIM zu einer soliden Basis, um Kosten während der Betriebsphase dauerhaft zu reduzieren.
2. Digitalisierung ist Zukunftstrend
   Da die Digitalisierung gemäß des Facility Management Monitors 2025 als aktueller Trend im Bereich Gebäudemanagement gilt, empfiehlt es sich, sich die Chancen von BIM im Betrieb möglichst zeitnah vor Augen zu führen.

Wie BIM den Gebäudebetrieb unterstützt – die wichtigsten Anwendungsfälle

Mit BIM im Bereich CAFM lassen sich Informationen zu Gebäuden über den gesamten Lebenszyklus erfassen, verwalten sowie analysieren. Ein digitales Modell legt den Grundstein für Gebäudeinformationen aller Art. Digitale Modelldaten helfen zusätzlich bei der Optimierung von Betriebsprozessen, beim Ressourcenmanagement sowie bei der Instandhaltung.

Wartung digitalisieren & Ausfälle vermeiden

Ergänzend zu den geometrischen Informationen lassen sich beim modellbasierten BIM Facility Management gezielte Informationen über die Wartung digital erfassen und nutzen. Der Weg zu Predictive Maintenance, also eine vorausschauende Wartung aller technischer Komponenten in einem Gebäude, wird durch modellorientiertes Facility Management geebnet.

Energieverbrauch analysieren & Betriebskosten nachhaltig senken

Gleichzeitig können Informationen zum Energieverbrauch dediziert erfasst und bearbeitet und durch die gezielte Identifikation von Einsparpotenzialen mittel- bis langfristig die Betriebskosten gesenkt werden. Eine möglichst effiziente Nutzung von Ressourcen in einem Gebäude und damit eine bessere Erfüllung der Anforderungen an die Gebäudeleistung erhöht Wertschöpfung und fördert Nachhaltigkeit gleichermaßen.

Gebäudedaten zentral verwalten & Informationschaos beenden

Die zentrale Verwaltung von Gebäudeinformationen aller Art unterstützt Facility Manager dabei, alle wichtigen Informationen, die als Grundlage dienen, um fundierte Entscheidungen zu treffen, stets zeitnah zu finden. Langfristig leisten CAFM und BIM im Zusammenspiel einen wertvollen Beitrag, um die Gebäudeinfrastruktur besser und nachhaltiger zu nutzen.

Dokumentation & Compliance automatisieren (ESG, CSRD, EPBD)

Nachhaltigkeit gilt nach wie vor als eines der großen Zukunftsthemen der Baubranche, und das, obwohl mit dem EU-Omnibus-Verfahren zunächst einige Anforderungen für Unternehmen zeitlich nach hinten gerückt sind. Trotzdem ist die Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD)-Pflicht für die Firmen am Kommen, wenngleich auch mit etwas Verspätung.

Auch die Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) des „Fit for 55”-Pakets der EU-Kommission, mit dem Ziel, einen emissionsfreien Gebäudebestand bis zum Jahr 2050 zu erzielen, bringt zahlreiche Anforderungen an den Neubau, aber vor allem auch an Bestandsgebäude sowie die Gebäudetechnik mit sich. Diese werden größtenteils über den Aufgabenbereich Facility Management abgedeckt. Da jegliche Informationen für Compliance-Management Aspekte des BIM-Prozesses im Facility Management sind, können sie mittels dedizierter Workflows automatisiert erfasst und bereitgestellt werden.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Digitale Zwillinge sind für gewöhnlich virtuelle Abbilder von physischen Objekten, Prozessen oder auch Systemen, die sich in einem digitalen Raum befinden. Die Idee stammt ursprünglich aus der Fertigungsindustrie, gewinnt aber auch im Bausektor verstärkt an Bedeutung. Im Kontext der modellorientierten Arbeitsweise in Planung, Bau und Betrieb werden diese Abbilder realer Bauwerke immer wichtiger. Abhängig von den Anwendungsfällen, die konkret von Interesse sind, werden im Vorfeld gezielt Informationen ausgewählt, die in diesem virtuellen Raum abgebildet werden sollen. Für jeden solchen Anwendungsfall gibt es dedizierte, spezialisierte Fachzwillinge.

Der digitale Zwilling: Echtzeitdaten für einen effizienten Gebäudebetrieb

Im Idealfall wird ein dauerhafter und automatisierter Datenfluss zwischen dem echten Gebäude und dem Zwilling möglich gemacht. Auf diese Weise können Echtzeitdaten für den Betrieb gewonnen werden. Dieser Datenfluss sollte idealerweise in beide Richtungen, also bidirektional, verlaufen. So können Erkenntnisse aus Analysen oder Simulationen fundierte Grundlagen für Entscheidungen bilden. Das können beispielweise die bestmöglichen Intervalle zur Wartung verschiedener Objekte in einem Gebäude sein, die später als Grundlage für ein durchdachtes und im Optimalfall nachhaltiges Wartungsmanagement dienen.

Die folgende Grafik (Quelle: BMDV / iRightsLab GmbH) gibt einen Überblick über die unterschiedlichen Reifegrade und Funktionen digitaler Zwillinge:

Echtzeit-Monitoring für Energie, Anlagen & Raumklima

Zusätzlich zur dreidimensionalen Darstellung des Gebäudes inklusive der Gebäudeattribute können immer auch für den Betrieb wichtige Informationen aus der Gebäudeleittechnik direkt aus dem CAFM an den digitalen Zwilling des Gebäudes weitergegeben werden. Das können zum Beispiel Inbetriebnahme- und Wartungsprotokolle sein, aber auch Zeitreihendaten, geliefert von Sensoren oder Aktoren, die aus Gebäudeinformations- und IoT-Systemen oder auch Online-Wetterdiensten stammen.

Denkbar sind außerdem verschiedene, ergänzende Modelltypen. Physikalische Modelle für die dynamische Gebäudesimulationen können beispielsweise die Beurteilung des Innenraumklimas oder des Energieverbrauchs eines Gebäudes während der Planungsphase ermitteln.

Und noch eine Idee: datenbasierte KI-Modelle (Künstliche Intelligenz) aus dem Bereich des maschinellen Lernens. Diese können etwa bei der Fehlererkennung und Diagnose oder der Regelung gebäudetechnischer Anlagen während des Gebäudebetriebs unterstützen. Das CAFM spielt also eine zentrale Rolle im BIM-Prozess.

Verweis Hybrenergy Projekt

Ein Beispiel, wie digitale, bzw. hybride Zwilling FM-Prozesse, Instandhaltungsmanagement und Asset Management unterstützen und nicht zuletzt einen wesentlichen Beitrag zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz leisten können, ist das Hybrenergy-Projekt.

Beim im Oktober 2023 gestarteten Forschungsprojekt zur Energiewende im Gebäudesektor werden aktuell gezielte Maßnahmen zur Reduktion von CO2-Emmissionen bei Immobilien erarbeitet. Finale Verfahren, die mittel- bis langfristig die Grundsteine für konkrete IT-Anwendungen sowohl für den Neubau, das Bauen im Bestand als auch für die Wartung und Nutzung von Gebäuden legen, werden bis Herbst dieses Jahres erwartet. Dabei werden unter anderem IFC-Modelle* mit geometrischen Gebäudeinformationen und gleichzeitig Betriebsdaten, wie etwa Luftfeuchte oder Temperatur, erstellt. Die Informationen stammen aus riesigen Punktwolken, aufgemessen in einem Gebäudekomplex aus insgesamt elf Einheiten, die teilweise in den Sechziger Jahren, teilweise später errichtet wurden und somit die Datengrundlage unterschiedlich und sehr begrenzt ist.

Mit Hilfe von Standardisierungen, die die wesentlichen Informationen zu Planung, Bau und Nutzung von Gebäuden in alphanumerischer Form bereitstellten, soll es möglich sein, sämtliche, für die Nachhaltigkeit relevanten Informationen in ein CAFM-Softwaresystem zu übertragen. Der hybride Zwilling dient hier also als Grundlage für echte FM-Prozesse, die in der Praxis zur Anwendung kommen. Konsortialführer des Projekts ist die Schneider Electric GmbH. Mitglieder sind das Karlsruher Institut für Technologie, das Forschungszentrum für Informatik (FZI) in Karlsruhe, die RWTH (Rheinisch-Westfälische technische Hochschule) Aachen sowie die Unternehmen spehrarchitekten + REIT Nature Real Estate, Actimage, Lumoview und Archis.

Weitere Informationen unter Hybrenergy.

* IFC ist ein offener, ISO-zertifizierter Standard für den Datenaustausch im Bauwesen.

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