BIM-Modellprüfung und Qualitätssicherung

Ein BIM-Modell ist nur so verlässlich wie seine Prüfung. Dieser Ratgeber zeigt, wie Modellprüfung und Qualitätssicherung in einem BIM-Projekt aufgebaut werden: von der Modellierungsrichtlinie, die vor dem ersten Bauteil steht, über die Prüfarten und die Kollisionsprüfung bis zu Rollen, Prüfberichten und der Praxis bei Bestandsmodellen. Er fasst unsere früheren Artikel zu Modellierungsrichtlinie, Kollisionsprüfung und BIM Best Practices zusammen.

Erst die Spielregeln: die Modellierungsrichtlinie

Eine Prüfung kann nur gegen etwas prüfen. Deshalb gehört vor das erste Modellelement eine Modellierungsrichtlinie (auch Modellierungsvorgabe genannt). Sie legt fest, wie alle Beteiligten ihre Modelle aufbauen, damit Fachmodelle aus Architektur, Tragwerk und Technik später zu einem Koordinationsmodell zusammenpassen. Verbindlich wird sie über die AIA und den BAP. Das BIM-Handbuch für Bundesbauten beschreibt die wichtigsten Bausteine in seiner Arbeitshilfe Modellierungsvorgaben:

• Projektnullpunkt und Koordinaten: Der Koordinatenursprung wird zum Projektstart einmal festgelegt und danach von niemandem eigenständig verändert. Wird er uneinheitlich gesetzt oder nachträglich verschoben, liegen die Fachmodelle beim Zusammenführen nicht aufeinander. Änderungen am Bezugssystem werden im Team abgestimmt und dokumentiert.
• Einheiten: Alle arbeiten mit derselben metrischen Einheit. Empfohlen wird der Maßstab 1:1 in Metern mit drei Nachkommastellen, je Gewerk ergänzt um die SI-Einheiten.
• Achsraster: Ein gemeinsames 3D-Raster sichert die Lagegenauigkeit. Es wird im Datensatz nur einmal platziert und benannt, damit es sich nicht versehentlich verschiebt. Hilfsraster, etwa für Fassade oder Ausbau, werden ebenfalls einmal definiert und gegen Verschiebung gesichert.
• Modellstruktur und Modelltypen: Das Fachmodell bildet eine Disziplin ab, Teilmodelle gliedern es nach Bauabschnitt, Ausdehnung oder Dateigröße, das Koordinationsmodell führt die Fachmodelle zusammen. Stammen die Modelle aus unterschiedlicher Software, wird das Koordinationsmodell im IFC-Format geführt, bei einheitlicher Software ist auch ein natives Format möglich.

Wie viel Information ein Bauteil tragen muss, regelt das LOIN-Konzept (Level of Information Need, DIN EN ISO 7817-1, sie löst DIN EN 17412-1 ab). Es wird mit AIA und BAP festgelegt. Zur Einordnung des Detaillierungsgrads siehe auch den Ratgeber Level of Development und LOD, zum Informationsmanagement den Beitrag zur ISO 19650.

Was geprüft wird: vier Prüfarten

Die Arbeitshilfe Modellprüfung des BIM-Handbuchs für Bundesbauten unterscheidet zwei Prüfziele:

• Informationsqualität: Entspricht das Modell dem, was die AIA und ihr LOIN-Anhang verlangen? Sind die vereinbarten Inhalte vorhanden, vollständig und im richtigen Format?
• Planerische Qualität: Ist der Entwurf selbst richtig, plausibel und konform zu Normen und Regelwerken?

Quer dazu steht die Art des Inhalts. Geometrische Inhalte sind die Modellelemente und ihre Form, alphanumerische Inhalte sind die mit den Elementen verknüpften Attribute. Daraus ergeben sich vier Prüfarten. Der Schwerpunkt der praktischen Qualitätssicherung liegt auf der Informationsqualität.

Geometrisch geprüft werden etwa die Lagerichtigkeit, der Detaillierungsgrad, Duplikate und ineinander liegende Elemente, Kollisionen, Anschlüsse, Toleranzen und die Mengensicherheit. Alphanumerisch geht es um Objektklassifizierungen, die Attributierung, Datentypen und Einheiten, die Vollständigkeit der Verknüpfungen und die Plausibilität von Attributwerten. Die Grenze ist wichtig: Ob ein Wert im definierten Wertebereich liegt, gehört zur Informationsqualität. Ob der Wert fachlich plausibel ist, gehört zur planerischen Qualität.

Manuell oder regelbasiert

Für die Durchführung gibt es zwei Wege.

Die manuelle, visuelle Prüfung läuft in einem BIM-Viewer. Viewer sind meist kostenfrei, deshalb lassen sich auch Bauherren, Verwaltungen und Fachplaner ohne Spezialsoftware einbinden. Manche Punkte lassen sich nur so beurteilen: ob Modellgrenzen richtig gezogen, geometrische Detaillierungsgrade eingehalten und Teilmodelle sinnvoll gegliedert sind, wird nach der Arbeitshilfe derzeit visuell bewertet.

Die automatisierte, regelbasierte Prüfung läuft in einem BIM-Modellchecker. Er wertet geometrische und alphanumerische Informationen aus, ermittelt Massen und Mengen und erzeugt Kollisions- und Mängelberichte. Automatische Prüfroutinen liefern bei jeder Anwendung identische Ergebnisse und sind dadurch zuverlässiger. Noch lässt sich aber nicht alles automatisieren: Für manche Prüfungen fehlen Prüfregeln oder die Werkzeuge müssen erweitert werden. Die Plausibilität von Planungen bleibt laut Arbeitshilfe ein Forschungsthema.

Prüfregeln verstehen

Regelbasierte Prüfung braucht Prüfregeln, die ein Programm lesen kann. Im Kern sind es einfache logische Abfragen mit den Ergebnissen „bestanden", „nicht bestanden" oder „nicht geprüft". Das Beispiel aus der Arbeitshilfe: „Prüfe, ob die Türöffnungsbreite gleich oder größer als 800 mm ist."

• Enthält das Fachmodell ein Türobjekt mit der Eigenschaft „Türöffnungsbreite" und dem Wert 800 mm, lautet das Ergebnis „bestanden".
• Bei 750 mm lautet es „nicht bestanden".
• Fehlt die Eigenschaft im Modell, ist das Ergebnis „nicht geprüft".

Der dritte Fall ist in der Praxis ein häufiger Stolperstein: Attributnamen im Modell und in der Regel müssen exakt übereinstimmen. Welche Elemente welche Attribute tragen sollen, ergibt sich aus dem LOIN und wird über AIA und BAP festgelegt.

BIM-Prüfregeln erstellen: so gehen Sie vor

Eine Prüfregel ist schnell geschrieben, aber nur dann brauchbar, wenn sie zum Modell passt. So erstellen Sie BIM-Prüfregeln Schritt für Schritt:

1. Anforderung festlegen. Leiten Sie aus dem LOIN und den Informationsanforderungen (AIA, BAP) ab, welche Elemente welche Eigenschaften tragen müssen, zum Beispiel jede Tür mit einer Türöffnungsbreite.
2. Attribut exakt benennen. Name der Eigenschaft und Einheit in der Regel müssen mit dem Modell übereinstimmen. Weichen sie ab, lautet das Ergebnis „nicht geprüft“.
3. Bedingung und Grenzwert formulieren. Eine Regel prüft genau eine Aussage, etwa „Türöffnungsbreite gleich oder größer als 800 mm“.
4. Ergebnisse festlegen. „Bestanden“, „nicht bestanden“ und „nicht geprüft“ sind drei getrennte Fälle.
5. Am Beispielmodell testen. Prüfen Sie die Regel zuerst an einem Modell, dessen Ergebnis Sie kennen, bevor sie auf das Projektmodell läuft.

Computerlesbar legen Sie solche Anforderungen in einer Information Delivery Specification (IDS) fest, siehe unten.

Formatprüfung und Informationsanforderungen

Zwei Prüfebenen sollte man auseinanderhalten. Der kostenlose IFC Validation Service von buildingSMART prüft, ob eine IFC-Datei dem IFC-Standard entspricht, also die STEP-Syntax und das referenzierte IFC-Schema. Er prüft nach eigener Angabe nicht, ob projekt-, länder- oder organisationsspezifische Anforderungen erfüllt sind. Dafür verweist buildingSMART auf die Information Delivery Specification (IDS): ein computerlesbares Dokument, das festlegt, wie Objekte, Klassifikationen, Eigenschaften, Werte und Einheiten geliefert werden müssen. Mehr zum Format im Ratgeber zu IFC, BCF und COBie.

Kollisionsprüfung (Clash Detection)

Die Kollisionsprüfung ist die bekannteste geometrische Prüfung. Sie sucht Überschneidungen von Modellelementen, innerhalb eines Fachmodells und zwischen den Fachmodellen im Koordinationsmodell. Die Arbeitshilfe nennt als Herausforderung nicht das Finden, sondern das Priorisieren: Probleme identifizieren, die richtigen Beteiligten mit der Lösung beauftragen und die Probleme verfolgen, bis sie gelöst sind.

Welche Arten es gibt. Üblich sind drei Prüfungen. Die harte Kollision (Hard Clash) meldet echte geometrische Durchdringungen über einer Toleranz, etwa einen Träger, der einen Lüftungskanal schneidet. Die Abstandsprüfung (Clearance) meldet Elemente, die einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreiten, zum Beispiel für Dämmung oder Wartungsraum. Die Dublettenprüfung findet doppelt modellierte Elemente. Die Begriffe stammen aus der Software-Praxis (Autodesk Navisworks) und sind nicht einheitlich: Wo manche von „weichen Kollisionen" für Abstandsverletzungen sprechen, bezeichnet Navisworks mit „soft clash" Konflikte bewegter Bauteile.

Kollisionsmatrix. Sie legt fest, welche Fachmodelle gegeneinander geprüft werden und in welcher Reihenfolge. Die Objektplanung steht im Beispiel der Arbeitshilfe vorn, die Tragwerksplanung passt sich in der Regel an sie an. Prüfungen gegen das eigene Modell kann die Fachkoordination selbst erledigen, die übrigen übernimmt die Gesamtkoordination.

Prioritäten. Ein Modellchecker findet schnell mehrere Tausend Kollisionen. Eine Kollisionsprioritätstabelle sortiert sie in eine Bearbeitungsreihenfolge, etwa nach Fachmodell, Bauteiltyp, Größe des Bauteils, Bauzustand (Planung oder Bestand) und Baureihenfolge. Die Faustregel der Arbeitshilfe: Je größer oder dauerhafter ein Objekt ist, desto höher seine Priorität. Bauvorschriften können die Prioritäten verschieben.

Toleranzen nach Planungsstand. Die zulässige Überschneidung sollte dem Planungsfortschritt folgen und in AIA und BAP vereinbart sein. Früh sind großzügige Toleranzen sinnvoll, damit die Zahl der Issues beherrschbar bleibt. Das Beispiel der Arbeitshilfe für Wand (Architektur) gegen Rohrleitung (TGA):

Für zwei Rohrleitungen sieht dasselbe Dokument engere Werte vor (ca. 30, 20, 5 und 0 mm). Die Zahlen sind Beispiele, keine Normwerte. Verbindlich ist, was im Projekt vereinbart wird.

Befunde weitergeben. Gefundene Kollisionen werden als Issues an die zuständigen Planer übergeben, am besten im BIM Collaboration Format (BCF). Ein BCF-Issue ist mit Position und Bauteil im IFC-Modell verknüpft und enthält unter anderem Beschreibung, Verantwortlichkeit, Fälligkeit, Priorität und ein Bild, ohne dass das ganze Modell verschickt werden muss.

Rollen und Ablauf

Die Qualitätssicherung läuft nach der Arbeitshilfe in drei Schritten, jeweils mit einer eigenen Rolle:

1. Interne Prüfung der Fachmodelle durch die BIM-Fachkoordination. Sie prüft die eigenen Modelle und stellt sie auf der Common Data Environment (CDE) bereit, zuerst formal (IFC-Datei vorhanden, Namenskonvention eingehalten), dann geometrisch und alphanumerisch.
2. Überprüfung der Gesamtplanung durch die BIM-Gesamtkoordination. Sie prüft die Fachmodelle nochmals einzeln, führt sie zum Koordinationsmodell zusammen und prüft fachübergreifend auf Kollisionsfreiheit.
3. Überprüfung und Freigabe durch den Auftraggeber, vertreten durch das BIM-Management. Es prüft die Ergebnisse der Gesamtkoordination auf Plausibilität nach dem Vier-Augen-Prinzip. Seine dokumentierten Ergebnisse sind die Basis für Freigabe oder Freigabeempfehlung.

Anzahl, Umfang und Rhythmus der Prüfungen gehören in das Kapitel „Qualitätssicherung" der AIA und werden im BAP konkretisiert. Man unterscheidet die kontinuierliche Prüfung im laufenden Projekt von der abschließenden Prüfung am Ende eines Meilensteins, der oft einer Leistungsphase entspricht. Ein Modell gilt als fehlerfrei, wenn die vorab definierten Regeln eingehalten oder die gefundenen Fehler ausdrücklich akzeptiert sind.

Prüfbericht und Qualitätssicherungsbericht

Dokumentiert wird mit zwei Berichtstypen:

• Der Prüfbericht hält das aktuelle Ergebnis einer Prüfung fest und enthält Prüfinhalte, Prüfziele, Prüfregeln und Prüfergebnisse. Er liegt im PDF-Format auf der CDE, die Einzelbefunde des Modellcheckers hängen als Anlage an.
• Der Qualitätssicherungsbericht ist die umfassendere Analyse zu definierten Meilensteinen. Auf seiner Grundlage spricht das BIM-Management Freigabe oder Ablehnung der Koordinationsmodelle aus. Zusammen mit der fachlichen Prüfung bildet er die Grundlage für den Übergang in die nächste Phase.

Für einen schnellen Überblick empfiehlt die Arbeitshilfe zusätzlich eine Matrix mit roten Punkten (Prüfung nicht bestanden) und grünen Punkten (bestanden).

Praxis für Bestandsmodelle bei Wunderloop

Ein Bestandsmodell hat andere Fragen als ein Neubauprojekt mit vielen Fachplanern. Es gibt meist kein Koordinationsmodell aus mehreren Büros und keine Fachplaner-Issues. Die zentrale Frage lautet: Stimmt das Modell mit dem Gebäude überein, wie es die Unterlagen oder der Scan zeigen?

So gehen wir vor:

• Ein Architekt prüft jedes Modell, bevor es ausgeliefert wird.
• Modelle aus Plänen gleichen wir mit Ihren Bestandsplänen ab, ob Papier, PDF oder DWG. Stoßen wir dabei auf Widersprüche in den Unterlagen, klären wir sie mit Ihnen. Fehlen einzelne Ansichten, ergänzen wir sie plausibel und legen die Ergänzung vor der Einarbeitung zur Freigabe vor.
• Modelle aus einer Punktwolke prüft der Architekt gegen die Punktwolke, Geschoss für Geschoss. Wir modellieren mit einer Toleranz von ±2 cm zur Punktwolke. Abweichungen des Bestands bilden wir ab oder vermerken sie im Prüfprotokoll. Mehr dazu auf der Seite Scan to BIM und im Ratgeber Punktwolke: Vom Laserscan zum As-built-Modell.
• LOD 200 ist der Standard: Lage und Abmessungen der Bauteile stimmen, Schichtaufbauten und Materialien sind generisch. LOD 300 bis 500 gibt es nach Absprache, wenn Pläne oder Ihre Angaben die Details liefern. Eine Prüfung kann nur so viel Detail bestätigen, wie die Unterlagen hergeben. Pläne, die wir aus dem Modell ableiten, haben immer den Detaillierungsgrad des Modells.
• Fehler, die bei uns liegen, korrigieren wir kostenlos, bis es stimmt. Mehr Detail als der vereinbarte LOD ist keine Korrektur, sondern eine Leistung über den vereinbarten Umfang.

Preis und Liefertermin nennen wir im Angebot. Wenn Sie ein Bestandsmodell in Revit, ArchiCAD oder als IFC-Modell brauchen, starten Sie mit einer Anfrage über die Seite Bestandsmodell aus Ihren Plänen.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Modellprüfung und Kollisionsprüfung?

Die Modellprüfung ist der Oberbegriff: Sie kontrolliert Geometrie und Attribute eines Modells gegen die vereinbarten Anforderungen. Die Kollisionsprüfung ist ein Teil davon und sucht geometrische Überschneidungen innerhalb und zwischen Modellen.

Reicht ein BIM-Viewer für die Qualitätssicherung?

Für die Sichtprüfung ja, für eine systematische Qualitätssicherung nein. Viewern fehlen die Funktionen für automatisierte, regelbasierte Prüfung. Dafür braucht es einen Modellchecker.

Wer ist für die Modellprüfung verantwortlich?

Jede Fachkoordination prüft ihr eigenes Modell. Die Gesamtkoordination prüft die Fachmodelle erneut und das Koordinationsmodell. Der Auftraggeber, vertreten durch das BIM-Management, prüft auf Plausibilität und gibt frei.

Wie viele Kollisionen sind in Ordnung?

Das lässt sich nicht pauschal sagen. Entscheidend sind die im Projekt vereinbarten Toleranzen und Prioritäten. Als fehlerfrei gilt ein Modell, wenn die vorab definierten Regeln eingehalten oder die gefundenen Fehler akzeptiert sind.

Wie wird ein Bestandsmodell geprüft?

Das Modell wird mit den Quellen abgeglichen, aus denen es entstanden ist: mit den Bestandsplänen oder, bei einem Scan, mit der Punktwolke. Bei uns übernimmt das ein Architekt, bevor das Modell zu Ihnen geht.

Was ist ein Prüfbericht?

Ein Dokument, das Prüfinhalte, Prüfziele, Prüfregeln und Prüfergebnisse festhält, in der Regel als PDF auf der CDE. Der Qualitätssicherungsbericht ergänzt ihn zu Meilensteinen um die Freigabeempfehlung.

Hard Clash, Soft Clash Detection: Was ist der Unterschied?

Ein Hard Clash ist eine echte geometrische Durchdringung über einer Toleranz, etwa ein Träger, der einen Lüftungskanal schneidet. Als weiche Kollision (Soft Clash) bezeichnen manche eine Abstandsverletzung, also Elemente, die einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreiten, zum Beispiel für Dämmung oder Wartungsraum. Die Begriffe sind nicht einheitlich: Navisworks meint mit „soft clash“ Konflikte bewegter Bauteile. Legen Sie im Projekt fest, welche Prüfungen mit welchen Toleranzen laufen.

Welche BIM-Plattform verbindet Informationsanforderungen mit Modellprüfung?

Eine einzelne Plattform dafür gibt es nicht, die Verbindung entsteht über das Datenformat. Die Informationsanforderungen halten Sie als Information Delivery Specification (IDS) von buildingSMART computerlesbar fest. Ein Modellchecker, der IDS unterstützt, prüft das IFC-Modell dagegen, und die Common Data Environment (CDE) verwaltet Modell und Prüfbericht. Fragen Sie bei jedem Werkzeug ab, ob es IDS liest.

Welche Tools unterstützen die inhaltliche Qualitätsprüfung von BIM-Modellen?

Für die inhaltliche Prüfung brauchen Sie einen Modellchecker mit regelbasierter Prüfung von Geometrie und Attributen. Der IFC Validation Service von buildingSMART prüft nur, ob die Datei dem IFC-Standard entspricht, nicht ob Ihre Projektanforderungen erfüllt sind. Für die Kollisionsprüfung gibt es Werkzeuge wie den Navisworks Clash Detective. Ein BIM-Viewer genügt nur für die Sichtprüfung.

Quellen

• BIM für Bundesbauten, BIM-Handbuch: Arbeitshilfe Modellprüfung, Juni 2023 (fib-bund.de).
• BIM für Bundesbauten, BIM-Handbuch: Arbeitshilfe Modellierungsvorgaben, Oktober 2023 (fib-bund.de).
• buildingSMART International: IFC Validation Service (technical.buildingsmart.org/services/validation-service) und Information Delivery Specification (technical.buildingsmart.org).
• DIN Media: DIN EN ISO 7817-1:2024-11, Level of Information Need, Teil 1 (ersetzt DIN EN 17412-1:2021-06).
• Autodesk: Navisworks Clash Detective, Glossar und Optionen für Clash-Tests (help.autodesk.com).