BIM = besserer Brandschutz?

Von Dipl.-Ing. für Brandschutz Roger Hoffmann

Die industrielle Entwicklung wird in den letzten Jahren zunehmend durch die immer schneller anwachsende Anzahl von gewonnenen Daten, die Möglichkeit der Übertragung dieser Daten zu fast jedem Ort auf der Welt und eine sehr schnelle Auswertung dieser bestimmt. Im Gegensatz zu den Entwicklungen noch vor 30 – 40 Jahren, als vor allem das Militär (Internet), die Computerbranche (PC), die Automobilindustrie (Einspritzung, ABS, …) sowie die Flug- und Raumfahrt (leichte, hochfeste, hochtemperaturbeständige Materialien) entwickelten, verschwimmt seit 10 – 20 Jahren zunehmend der Unterschied der benötigten Technologien und des Equipments zwischen industriellen und privaten Anwendungen. Dabei trieben und treiben insbesondere die privaten Verwendungen für eine nicht mehr lokale „Echtzeitverfügbarkeit“ mit externer Datenspeicherung (Cloud [1]), Video-/Musik-Streamingdienste, Suchmaschinenangebote sowie die Kommunikation mit Mobiltelefon und Tablet, sowie soziale Medien den Ausbau schneller und weltweit verfügbarer Datenverbindungen voran.

Während in der Vergangenheit die großen Gewinne in der Computerbranche als eine Kombination von Hard- und Software erzielt wurden, da einerseits neue Softwarefunktionen einen leistungsfähigeren Rechner bedingten und anderseits schnellere Computer mehr und „schönere“ Software forderten, bestimmen sich diese beiden Teile seit 10 –  15 Jahren nicht mehr entscheidend. Gewohnte Wachstums- und Ergebnisraten können damit nicht mehr erzielt werden, da sowohl der PC als auch die Softwareanwendungen viel länger genutzt werden. Diese Entwicklung hatten einige besonders im industriellen Umfeld agierende Firmen wie beispielsweise Microsoft, HP, oder Nokia „verschlafen“. Andere Firmen, wie Amazon und Alphabet, schafften dagegen mit ihren scheinbar „kostenlosen“ privaten Angeboten (z.B. Betriebssystem Android, Cloudspeicher, …) einen großen Teil der neuen Möglichkeiten zur Marktdurchdringung und Kapitalgenerierung. Aber nicht nur der Privatsektor, sondern insbesondere auch die Politik und staatliche Stellen, die die Interessen der Menschen im Auge haben sollten, unternahmen vor 10 – 15 Jahren nicht genügend, um auf diese neuen

Trends mit entsprechenden Initiativen, Gesetzen und Standards zu reagieren und somit die Einhaltung eines Mindestschutzes zu gewährleisten.

Digitale Revolution oder Transformation

In den letzten 2 – 3 Jahren wurden wir alle verstärkt mit Schlagwörtern der „Digitalen Revolution“ bzw. „Digitalen Transformation“ bombardiert. Bezeichnungen wie „Industrie 4.0“ für die zukünftige industrielle Entwicklung u.a. mit Geräten, welche sich selbstständig über das Internet verständigen und Produktionsprozesse, die weitestgehend mit Robotern realisiert werden, „Big Data“ für die Auswertung großer Datenmengen, „Künstliche Intelligenz“ bzw. „Artifizielle Intelligenz“ für die Lösung von Problemen ohne menschliche Hilfestellung mittels Algorithmen werden in allen Medien und in der Politik ständig wiederholt.

Ebenfalls kam es zu einer Forcierung der Nutzung von technischen Werkzeugen mit Anbindung an die „Cloud“ als „Privat“ und/oder „Public“ Variante bzw. als Multi-Cloud und von Mietmodellen und entsprechenden Diensten wie „Software-as-a-Service“ d.h. die Nutzung von Software-Programmen ohne sie selbst zu besitzen bzw. installiert zu haben. Aber auch die Entwicklung von technischen Geräten mit dazugehöriger Software, wie „Augmented Reality“, Anwendungen zur interaktiven 3D-Visualisierung, z.Zt. mittels einer entsprechenden Brille, sowie der alltäglichen Anwendung von „Chatbots“ [2] z.B. bei der Telekom im Kundendienst oder auch als Sprachassistenten wie Cortana oder Alexa schritt enorm voran.

All die neuen Begriffe führen außerhalb der entsprechenden Fachleute eher zu Unverständnis und suggerieren, dass man mit der Entwicklung nicht mehr mithalten kann. Plakative Slogans, wie „Digital or Dead“ = „Digital oder Tod“, sind dabei ebenfalls nicht hilfreich.

In die Richtung der v.g. Begrifflichkeiten reiht sich auch die Abkürzung „BIM“ = Building Information Modeling [3] als eine Art „Wunderwaffe“ zu einem völlig neuen, perfekten Bauen ein, um solche Katastrophen wie beim Bau des neuen Berliner Flughafen zu verhindern. Insbesondere entsprechende Softwarefirmen und deren Vertriebspartner, aber auch staatliche Stellen bzw. Betriebe unter staatlicher Kontrolle, wie beispielsweise die Deutsche Bahn, versuchen seit ca. 3 Jahren verstärkt hier eine Richtung vorzugeben.

Aber was ist eigentlich BIM?

„Da stelle mer uns janz dumm.“ [4]. BIM steht für eine technische Basis (Hard- und Software) und für einen Prozess zum Umgang mit Daten eines Gebäudes, die von der Planungsphase über den Bau bis hin zum Betrieb entstehen und sich ständig ändern können. Von der Auswertung dieser Basis können dann genauere Entscheidungen in Bezug auf das Gebäude getroffen werden. Den Kern von BIM bildet eine Datenbank ( DB ), die von allen Bauteilen eines konkreten Bauwerks Daten speichert. In dieser DB sind spezifische Informationen zum Bauteil, wie Breite (B), Höhe (H), Tiefe (T), aber auch die Lage der Anschlusspunkte und Dimensionen sowie Hersteller und Produktangaben hinterlegt. Am Beispiel eines F-Wandhydranten wären dies dann z.B. B=700mm / H=800mm / T=250mm und die Höhe des Schlauchanschlussventils (1.400mm) sowie die Anschlussweite mit 2“. Insbesondere bei genormten und geprüften Bauteilen müssten sich dann mehrere, von unterschiedlichen Herstellern produzierte Produkte in der DB wiederfinden. Diese Teile sollten sich optimalerweise nur noch in der z.B. geschützten Produktbezeichnung, Artikelnummer, usw., unterscheiden.

Etwas anders sieht dies mit Produkten aus, welche keinen normativen/gesetzlichen Vorgaben unterliegen bzw. die vorgeschriebenen Parameter aus diesen Regeln zu unspezifisch sind. Bei Sprinklern würde dies z.B. auf Typen mit „erweitertem Sprühbereich“ = EC („extended coverage“) zutreffen. Die Zulassungen treffen nur für ein spezielles Produkt und das auch nur unter spezifischen Bedingungen (z.B. Raumhöhe, Risiko, …) für den Einsatz zu.

Neben diesen produktbezogenen Daten werden allerdings noch bauspezifische Werte, wie z.B. der Einbauort (z.B. Zimmerbezeichnung) mit den Anschlüssen sowie die Anzahl der Produkte im Objekt gespeichert.

Damit BIM allerdings optimal funktionieren und seine Vorteile ausspielen kann, bedarf es unbedingt noch einer Anbindung der Projektbeteiligten an diese Datenbank sowie die ständige Pflege (Aktualisierung) des Dateninhaltes. Je nach dem Leistungsumfang und/oder dem Bauten Stand ergeben sich unterschiedliche Wechselwirkungen auf den Datenpool, von einer reinen Informationsabholung über eine zeitweise Aktualisierung bis hin zur ständigen Ergänzung und Erneuerung der Daten. Bei konsequenter Umsetzung der Abwicklung mittels BIM-Verfahren müssen alle am Bau Mitwirkenden immer, bestenfalls direkt, mit der DB kommunizieren können, was wiederum eine ständige Erreichbarkeit dieses Datenpools notwendig macht. D.h. die Datenbank muss für alle Beteiligte zu jeder Zeit erreichbar sein. Aufgrund der i.d.R. großen Vielzahl der Nutzer ist deshalb nur eine Cloud-Lösung mit Internetanbindung als sinnvoll in Betracht zu ziehen. Während die materielle Bereitstellung einer entsprechenden Speicherlösung sowohl technisch als auch kostenmäßig relativ einfach zu bewerkstelligen ist, stellen dagegen die vollständig kompatible Datenbank selbst, als auch die 100% vollständige Anbindung der Softwareprogramme (z.B. für CAD [5], AVA [6], …) und die mögliche Rechteverteilung für Änderungen/Ergänzungen bzw. auch komplette Löschungen von Datensätzen die ersten wesentlichen Probleme dar, außer alle Firmen würden mit der gleichen Software und den gleichen Datensätzen arbeiten. Da dies eher unwahrscheinlich ist, wird es deshalb auch zu direkten Beziehungen zwischen den Projektbeteiligten kommen bzw. ein oder mehrere Mitwirkende erledigen Aufgaben im BIM-System für andere Teilnehmer.

Wie wirkt sich ein solches System auf die am Bau beteiligten Brandschutzspezialisten aus?

Als einer der ersten Spezialisten kommt neben dem Architekten der Brandschutzkonzeptersteller mit den Bauunterlagen in Verbindung. Derzeitig ist davon auszugehen, dass der Ersteller des Brandschutznachweises alle notwendigen Informationen (Baubeschreibung + Pläne, Schutzziel, …) direkt vom Bauherrn bzw. dessen Vertreter (z.B. Architekt) bekommt und nicht über einen integrierten BIM-Zugang erhält. Dies erscheint aus Sicht des Artikel-Schreibers auch nicht zwingend erforderlich, da i.d.R. durch den Brandschutznachweis keine Details geregelt und generelle Brandschutzbelange durch andere Baubeteiligte umgesetzt werden.

Dies trifft analog auf die Prüfingenieure für Brandschutz und staatlichen Prüfstellen (z.B. Bauamt) sowie die Prüfsachverständigen gemäß z.B. der „Sächsische Technische Prüfverordnung“ (SächsTechPrüfVO, §2) sowohl für den Anfang (Baugenehmigung, Vorprüfung) aber auch für das Endstadium des Bauvorhabens zu. Je nach Prüfer/Prüfstelle wäre ein direkter Zugang und die Einweisung ins System aus technischen und datenschutzrechtlichen Gründen i.d.R. sehr schwer zu realisieren. Ein integrierter BIM-Zugang ist deshalb fast gänzlich auszuschließen. Dies erscheint nicht zwingend erforderlich.

Der Brandschutzanlagenplaner (z.B. für Sprinkler-/Sprühwasser-/Hydrantenanlagen, Brandmeldesysteme, Entrauchungsanlagen [NRA]) hat je nach HOAI-Leistungsphase (LPH) konkrete technische Anforderungen zu realisieren, welche auch Einfluss auf andere Gewerke haben. Zur Verwirklichung des BIM-Ansatzes sollte deshalb spätestens ab der

Entwurfsplanung (LPH 3) mit entsprechenden CAD- und AVA-Programmen gearbeitet werden, um hier z.B. Kollisionsprüfungen mit anderen Gewerken automatisiert vornehmen zu können und Abweichungen bei den Kostenschätzungen zu minimieren.

Die Errichterfirmen von Brandschutzanlagen und Ausrüstungen (z.B. Gaslöschanlagen mit Argonite) werden während der Ausschreibungsphase nicht direkt, sondern über die ausschreibende Stelle (z.B. Bauherr/Architekt/Fachplaner, Portale im Internet) ins BIM-System eingebunden, obwohl auch schon zu diesem Zeitpunkt im Rücklauf der Leistungsverzeichnisse u.a. konkretere Spezifikationen zu den eingesetzten Produkten vorgenommen werden können.

Nach der Beauftragung ist die Einbindung der Errichterfirma bei der Bauausführung zwingend zur Erreichung der gewünschten Effekte des BIM notwendig. Insbesondere vom VdS [7] zertifizierte Fachfirmen müssen sich in Bezug auf die erhobenen Daten dabei nicht mehr bzw. nicht wesentlich umstellen, da detaillierte Aufstellungen zur Qualität und Quantität der eingesetzten Bauteile im jetzt schon abgeforderten Installationsattest genau dokumentiert und Revisions- und Berechnungsunterlagen in 3D-CAD- und pdf-Format übergeben werden müssen, um eine entsprechende Prüfsachverständigen-Abnahme zur Feststellung der Wirksamkeit und Betriebssicherheit einschließlich des bestimmungsgemäßen Zusammenwirkens der Anlagen (Wirk-Prinzip-Prüfung) zu erhalten.

Regelmäßige Überprüfung, Wartung und Instandsetzung

Für fast alle verwendeten technischen Bauteile/Systeme eines Gebäudes bedarf es regelmäßiger Überprüfungen, Wartungen und Instandsetzungen. Diese werden teils durch Rechtsvorschriften (SächsTechPrüfVO) bzw. Richtlinien (Sprinkler 4001_2018-01 (06), Tz. 18.4) geregelt, aber auch durch Herstellervorschriften gefordert. Im BIM-System können hierzu zumindest in Bezug auf diese Bauteile (z.B. Feuerlöscher, Brandmelder, Druckbehälter) Termine hinterlegt werden, welche mit entsprechendem Equipment während der Wartung abgerufen und die Prüfung dokumentiert werden kann.

Die v.g. Punkte stellen mögliche positive Effekte von BIM in Bezug auf die Umsetzung von Brandschutzlösungen von der Planung über den Bau bis hin zum Betrieb eines Gebäudes dar. Um diese Effekte allerdings auch nur teilweise nutzen zu können, benötigt es für alle daran Beteiligte technische Voraussetzungen, die teilweise hohe und dauerhafte Kosten (unabhängig vom Projekt) verursachen. In Großprojekten kamen und kommen z.Zt. überwiegend Projektplattformen zum Einsatz, die Unterlagen, wie z.B. Pläne, Berechnungen, Gutachten, Baugenehmigungen, …) zentral vorhalten, verwalten und aktualisieren. Eine spezielle Software wird i.d.R. von den Usern nicht benötigt und die laufenden Kosten bewegen sich, auch nur für die Länge der Beteiligung, sicher < 100 €/Monat für die Projektzeit.

Keine 100% Garantie für volle Funktionsfähigkeit

Beim Einsatz von BIM werden die notwendigen Anforderungen an die Hardware (Computer) und an die Datenanbindung (DSL) von allen bereits im Bauprozess tätigen Firmen höchstwahrscheinlich ohne zusätzliche Kosten erfüllt. Anders sieht es bei der benötigten Software aus. Entsprechende Programme, die alle Felder der BIM-Projektbeteiligung abdecken können und zumindest für staatliche Vorhaben (öffentliche Aufträge) legitimiert sind, sind z.Zt. nicht verfügbar. Eine rechtlich verbindliche Vorgabe bzw. eine mandatierte (harmonisierte) Norm, die weltweit, europaweit oder zumindest deutschlandweit durch alle Programmanbieter einzuhalten ist, existiert nicht!!! Ab dem Jahr 2000 begann ein Zusammenschluss der Industrie (IAI) mit der Entwicklung eines Austauschformates = „Industry Foundation Classes“ (IFC), welche zumindest eine einheitliche Lesbarkeit (vergleichbar dem PDF-Format) garantieren sollte. Mittlerweile ist dieses Format in der 4. Version verfügbar, aber auch jetzt werden nicht alle Attribute komplett / korrekt und an alle Programme übertragen. Z.B. sind nicht alle Kostenberechnungsprogramme in der Lage mit „CustomsPSets“ umzugehen und die Definitionen „Reference-View“ in der Version IFC4 überträgt nur eine begrenzte Anzahl an Standardinformationen [8]. Beim Kauf von Software stellt sich z.Zt. nicht die Frage eines richtigen oder falschen Programms, sondern nur nach dem vermeintlich kleinsten Übel, da kein Programm eine 100% Garantie für die volle Funktionsfähigkeit in jetzigen und/oder zukünftigen Bauvorhaben abgeben kann. Deshalb versucht der amerikanische Anbieter AutoDesk auf vergleichbare Weise, wie beim ersten einheitlichen Standard zum Austausch von Vektordaten (dwg-Format) auf Grund seiner großen Verbreitung im konventionellen CAD-Segment seine BIM-Version (Revit) als alleiniges Programm im Markt zu etablieren. Im ersten Moment scheint dies auch Sinn zu machen, wenn man bereits AutoCAD im Einsatz hat, da viele Schaltflächen vertraut sind und vorhandene Zeichnungen perfekt eingebunden werden können.

Leider hat aber Autodesk sein Bezahlmodell für Neukunden auf ein Mietsystem umgestellt, d.h. auch Besitzer von AutoCAD-Dauerlizenzen können dieses Zusatzteil nur noch mieten.

Mit Stand vom 12.05.2019 [9] ergeben sich damit folgende Kosten für Revit:

Insbesondere für kleine und mittelständige Brandschutz-Betriebe (Planung und Ausführung) stellt deshalb die Einführung von BIM ein erhebliches eventuell auch existenzielles Risiko dar.

Wem nützt die derzeitige Kampagne für dieses System?

1. In erster Linie werden die Softwareanbieter, hier insbesondere die CAD-Systemanbieter und deren Distributoren, profitieren. Die fast überall nur noch angebotenen Mietmodelle versprechen auch in zukünftigen Jahren stete Einnahmen ohne große Aufwendungen für Neuerungen und Innovationen.

2. Hersteller von Bauteilen, die durch kostenlose Zuarbeit zu den Datenbänken ihre Produkte platzieren werden und somit verstärkt in Ausschreibungen erscheinen. Zusätzlich können sie sich durch „einmalige Merkmale“ ihres Produktes vollkommen dem Wettbewerb entziehen.

3. Ebenfalls große Hersteller von Bauteilen, die durch die „kostenlose“ Zurverfügungstellung kompletter Auslegungssoftware, welche allerdings nur mit herstellerspezifischen Produkten bestückt ist, eine Wettbewerbsbeschränkung realisieren können.

4. Dienstleister, welche für kleine Firmen die Transformation für das BIM-System erledigen.

Welche Vorgaben müssen durch den Gesetzgeber zur Optimierung des Brandschutzes erstellt werden?

1. Regelungen (Normen) erstellen und als verbindlich durchsetzen, die jede BIM-Software erfüllen muss, um einen barrierefreien Austausch der am Bau Beteiligten zu gewährleisten. Hier könnte man sich z.B. am Erfolgsmodell bei der Ausschreibungssoftware im GAEB-Format orientieren.

2. Vorgabe einer Standard-Datenbank für alle genormten Bauteile, möglichst im europäischen Kontext („Bauproduktenverordnung“), aber zumindest für ganz Deutschland verbindlich (z.B. analog der Muster-Richtlinien). Eine privatrechtliche Lösung durch Hersteller von Produkten oder andere profitorientierte Firmen (Softwareanbieter) führt zwangsweise zu einer Markteinschränkung und somit zu höheren Kosten.

3. Schaffung (bzw. Unterstützung) von elementaren Grundlagen (Infrastruktur) für eine gute wirtschaftliche Entwicklung (z.B. schneller Internetanschluss, Verkehrsanbindung), ohne mit „Luftschlössern“, wie z.B. fliegenden Taxis, bestehende gravierende Mängel (Straßenschäden [10]) auszublenden. Ein „Überholen ohne Einzuholen“ [11] ist in der jüngsten deutschen Geschichte schon einmal gescheitert!!!

4. Die Wiederaufnahme [12] einer allumfassenden akademischen (Dipl.-Ing./Master) staatlichen Brandschutzausbildung mit der Berücksichtigung aller Fachgebiete in diesem Bereich (Bautechnik, Chemie/Physik, Anlagentechnik, Feuerwehreinsatz).

Fazit

Zum jetzigen Zeitpunkt bringt der Einsatz von BIM, auch bei optimaler Ausgangslage = kompletter Systemintegration, keine wesentliche Verbesserung der Qualität im Brandschutz. Es ist im Gegenteil sogar damit zu rechnen, dass qualitativ und kostenmäßig bessere Produkte von kleinen Herstellern nicht mehr bzw. im geringeren Maß ausgeschrieben und eingebaut werden. Zugleich wird sich auch die Anzahl der ausführenden Fachfirmen (Planung + Ausführung) verringern, da insbesondere kleinere Firmen die permanent anlaufenden Zusatzkosten nicht an den Auftraggeber weiterreichen können. Schlussendlich werden nur wenige große Firmen die Anforderungen aus BIM leisten können und sich dies entsprechend bezahlen lassen.

Quellennachweis

1. Wikipedia

Cloud (engl. ‚Wolke‘) steht für ein Rechnernetzwerk, im Web-2.0-Kontext onlinebasierte Speicher- und Serverdienste und ist ein externer Datenspeicher

2. Wikipedia

Ein Chatbot oder kurz Bot ist ein textbasiertes Dialogsystem, welches das Chatten mit einem technischen System erlaubt.

3. Wikipedia

BIM = Methode der optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden und anderen Bauwerken. Das Bauwerk ist als virtuelles Modell auch geometrisch visualisiert (Computermodell). Building Information Modeling findet Anwendung sowohl im Bauwesen zur Bauplanung und Bauausführung (Architektur, Ingenieurwesen, Haustechnik, Tiefbau, Städtebau, Eisenbahnbau, Straßenbau, Wasserbau, Geotechnik) als auch im Facilitymanagement.

4. Film „Die Feuerzangenbowle“ „https://www.youtube.com/watch?v=Iiyu9SeNTuA“

5. Wikipedia

CAD (von engl. computer-aided design), Deutsch = rechnerunterstütztes Konstruieren

6. Wikipedia: AVA = Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung

7. VdS = VdS Schadenverhütung GmbH / VdS 2132 : 2017-07 (07)

8. Zeitschrift „Build-Ing., Ausgabe 04-2018

9. Preisliste Homepage Autodesk, https://www.autodesk.de/solutions/revit-vs-autocad

10. Link zu Straßenfotos

11. Zitat Walter Ulbricht auf dem V. Parteitag der SED im Juli 1958

12. Ausbildung Diplomingenieur für Brandschutz an der TH/TU Magdeburg von 1967-1993