Integration von BIM und IoT zur Verbesserung des Änderungsprozesses in Bauprojekten

BIM | IoT – Die Digitalisierung der Bauindustrie
Integration von BIM und IoT zur Verbesserung des Änderungsprozesses in Bauprojekten
Masterthesis

BIM | IoT – Die Digitalisierung der Bauindustrie
Integration von BIM und IoT zur Verbesserung des Änderungsprozesses
in Bauprojekten
Wissenschaftliche Arbeit zur Erlangung des Grades
Master of Arts
an der Fakultät Architektur der Technischen Universität München.
Betreut von Prof. Dr.-Ing. Frank Petzold
Lehrstuhl für Architekturinformatik
Eingereicht von Elisabeth Zachries
Horner Str.100
28203 Bremen
+49 176 62901732
Eingereicht am 24.09.2018 in München

KURZFASSUNG
Bauvorhaben scheitern an ihren Projektzielen, da unter anderem erforderlich werdende Ände-
rungen unzureichend dokumentiert und kommuniziert werden. Da Planungsänderungen nicht
zu vermeiden sind, müssen sie durch ein systematisches Änderungsmanagement in den lau-
fenden Bauprozess integriert werden. Neuartige digitale Planungsmethoden und Konzepte,
wie das Building Information Modeling und das Internet of Things, weisen große Potenziale
auf, durch den Einsatz geeigneter Informations- und Kommunikationstechnologie Änderun-
gen vereinfacht zu dokumentieren und die Zusammenarbeit der Projektbeteiligten zu stärken.
Das Ziel dieser Masterthesis ist es zu untersuchen, ob durch den Einsatz von BIM und IoT-
Technologien der Änderungsprozess unterstützt und verbessert werden kann. Ausgehend von
den Potenzialen und dem Status Quo wurde eine derartige Kombination zunächst konzeptio-
nell erarbeitet und abschließend mittels eines Szenarios verdeutlicht. Das Ablaufszenario
zeigte auf, dass eine gezielte BIM-Anwendung zusammen mit ausgewählten IoT-Technolo-
gien den Änderungsprozess stellenweise effektiv unterstützen und einen Mehrwert im Um-
gang mit Änderungen erzielen kann. Darüber hinaus wurde deutlich, dass die Potenziale auch
auf weitere Anwendungsgebiete des Bauprojektmanagements übertragbar sind. Eine derartige
Arbeitsweise erfordert neben technischen Anpassungen aber auch die Beantwortung noch of-
fener Fragen hinsichtlich der vertraglichen und organisatorischen Regelungen.

ABSTRACT
Construction projects fail due, among other things, to changes which are insufficiently docu-
mented and communicated. The emergence of changes cannot be avoided, which is why the
necessary processes must be successfully integrated into the ongoing construction process by
systematic change management. Innovative digital planning methods and concepts such as
Building Information Modeling (BIM) and the Internet of Things (IoT) offer potential for sim-
plifying changes and strengthening cooperation between project participants through the use
of suitable information and communication technology. The primary purpose of this master
thesis is to determine whether the change process can be supported and improved through the
use of BIM and IoT technologies. A concept was developed and illustrated by a scenario based
on the status quo and the capabilities of BIM and IoT. The scenario showed that a systematic
usage of BIM combined with selected IoT technologies can provide support for a change pro-
cess effectively and achieve added value in managing changes. In addition, it became clear
that the potential can also be transferred to other areas of construction management. Despite
the potential for improvement that was shown in this working method in addition to technical
adjustments there still are unsolved questions regarding contractual and organizational ar-
rangements.

INHALTSVERZEICHNIS
EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG ..................................................................................... I
ABBILDUNGSVERZEICHNIS............................................................................................. II
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS.......................................................................................... III
1. EINFÜHRUNG................................................................................................................5
1.1. Problembeschreibung.................................................................................................5
1.2. Lösungsansatz............................................................................................................6
1.3. Aufbau der Arbeit......................................................................................................11
2. DIGITALE METHODEN & TECHNOLOGIEN................................................................12
2.1. Building Information Modeling (BIM)........................................................................12
2.1.1. Begriffsdefinitionen und Erläuterungen ........................................................................12
2.1.2. Zusammenarbeit und Datenaustausch...........................................................................18
2.1.3. BIM-Prozesse ..............................................................................................................24
2.1.4. Auswirkungen und Vorteile von BIM...........................................................................27
2.1.5. Status Quo BIM...........................................................................................................31
2.2. Internet of Things......................................................................................................34
2.2.1. Begriffsdefinitionen und Erläuterungen ........................................................................36
2.2.2. Ausgewählte IoT-Komponente.....................................................................................38
2.2.3. Anwendungsspektrum und Vorteile von IoT.................................................................45
2.2.4. Herausforderungen und Akzeptanz...............................................................................50
2.2.5. Status Quo IoT.............................................................................................................52
2.3. Derzeitige Relevanz von BIM und IoT in der Bauindustrie......................................54
3. BIM UND IOT ZUR VERBESSERUNG DES ÄNDERUNGSPROZESSES.....................57
3.1. Änderungsmanagement im Bauwesen ....................................................................57
3.1.1. Grundlagen Änderungsmanagement .............................................................................57
3.1.2. Derzeitige Defizite im Umgang mit Änderungen ..........................................................61
3.1.3. Anforderungen für ein verbessertes Änderungsmanagement..........................................63
3.2. Konzept .....................................................................................................................65
3.2.1. Potenzial BIM und IoT zur Verbesserung des Änderungsprozesses...............................65
3.2.2. Änderungsablauf mit BIM und IoT...............................................................................67
3.2.3. Systemkonzept.............................................................................................................70
3.3. Szenario eines BIM-IoT-basierten Änderungsprozesses........................................82
3.3.1. Rahmenbedingungen....................................................................................................82
3.3.2. Ablaufszenario.............................................................................................................84
3.3.3. Ergänzung....................................................................................................................90
4. ABSCHLUSS................................................................................................................91
4.1. Zusammenfassung....................................................................................................91
4.2. Fazit...........................................................................................................................93
4.3. Ausblick.....................................................................................................................95
LITERATURVERZEICHNIS...............................................................................................98
ANLAGEN .......................................................................................................................105

Eidesstattliche Erklärung I
EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG
Ich versichere hiermit, dass ich die von mir eingereichte Abschlussarbeit selbstständig verfasst
und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
Ort, Datum, Unterschrift

Abbildungsverzeichnis II
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abb. 1 Die vier Hebel der digitalen Transformation...........................................................................8
Abb. 2 BIM-Dimensionen...............................................................................................................13
Abb. 3 Mindestanforderungen einer CDE........................................................................................20
Abb. 4 Begrifflichkeiten und Aufgaben „Prozess“ und „Workflow“.................................................25
Abb. 5 Darstellung eines BIM-Prozesses durch die BPMN-Methode................................................26
Abb. 6 Verschiebung des Leistungsaufwandes durch die BIM-Methode...........................................28
Abb. 7 Umfrageergebnisse BIM-Nutzung: „Welche Planungsmethodik kommt im Unternehmen zur
Anwendung? (n=871)“ ...........................................................................................................31
Abb. 8 Stufenplan Digitales Planen und Bauen................................................................................34
Abb. 9 IoT-Schichten......................................................................................................................38
Abb. 10 Chancen mobiler Lösungen................................................................................................44
Abb. 11 IoT im Gartner Hype Cycle von 2011-2017........................................................................53
Abb. 12 Trends der Baubranche ......................................................................................................54
Abb. 13 Trendradar der deutschen Bauwirtschaft.............................................................................56
Abb. 14 Magisches Dreieck/ Spannungsdreieck...............................................................................58
Abb. 15 Standard Änderungsprozess ...............................................................................................60
Abb. 16 Potenziale BIM und IoT für einen verbesserten Umgang mit Änderungen...........................66
Abb. 17 Verbindung BIM und IoT ..................................................................................................67
Abb. 18 BIM-IoT-basierter Änderungsablauf ..................................................................................68
Abb. 19 Änderungsworkflow mit MVD...........................................................................................69
Abb. 20 Systemkonzept für einen BIM-IoT-basierten Änderungsprozess .........................................70
Abb. 21 Elektronischer Änderungsantrag mit verlinkten Informationen aus der CDE .......................72
Abb. 22 Beispielhafter Aufbau einer Änderungsmappe innerhalb der Projektstruktur ......................73
Abb. 23 Beispielhafter Inhalt „Zugehörige Dokumente/Bauteile“ in einer Änderungsmappe.............75
Abb. 24 Verbindung der digitalen mit der realen Welt über die CDE................................................75
Abb. 25 Automatische Benachrichtigung durch Sensoren und Tags .................................................76
Abb. 26 Apps Möglichkeiten..........................................................................................................78
Abb. 27 Verschiedene Möglichkeiten einen Änderungsantrag anzulegen und zu verorten.................79
Abb. 28 Konzept Szenario...............................................................................................................83
Abb. 29 Übersicht laufende Änderungen – Projektleiter...................................................................84
Abb. 30 Änderung anlegen – Projektleiter .......................................................................................85
Abb. 31 Meldung über fehlende Verteiler Änderung anlegen – Projektleiter.....................................86
Abb. 32 Meldung über Smartwatch und Abruf von Informationen – Elektriker.................................87
Abb. 33 Darstellung der Auswirkungen – Bauherr ..........................................................................88
Abb. 34 Aufgabenverteilung und externes Öffnen des Modellausschnittes – Architekt .....................89
Abb. 35 Aktualisierte Anzahl der laufenden/abgeschlossene Änderungen – Projektleiter..................90

Abkürzungsverzeichnis III
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
3D
4D
5D
Dreidimensional
Vierdimensional
Fünfdimensional
A
AG
AIA
AN
AR
AVA
ÄM
Auftraggeber
Auftraggeber-Informationsanforderungen
Auftragnehmer
Augmented Reality
Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung
Änderungsmanagement
B
BAP
BBR
BBSR
BCF
BER
BIM
BMBF
BMVI
BMWi
BPMN
BIM-Projektabwicklungsplan
Bundesamtes für Bauwesen und Raumentwicklung
Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung
BIM Collaboration Format
Flughafen Berlin Brandenburg
Building Information Modeling
Bundesministerien für Bildung und Forschung
Bundesministeriums für Verkehr und Infrastruktur
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Business Process Modeling Notation
C, D, E, G, H
CDE
DIN
ECM
GPS
GUID
HOAI
Common Data Environment
Deutsches Institut für Normung
Engineering Change Management
Global Positioning System
Global Unique Identifier
Honorarordnung für Architekten und Ingenieure
I, K, L
IaaS
iabi
IDM
Infrastructure-as-a-Service
Institut für angewandte Bauinformatik
Information Delivery Manual

Abkürzungsverzeichnis IV
IFC
IML
IoT
ISO
IT
KI
LoD
LoI
Industry Foundation Classes
Institut für Materialfluss und Logistik
Internet of Things
International Organization for Standardization
Informationstechnologie
Künstliche Intelligenz
Level of Detail
Level of Information
M, N, P, R
MIT
MVD
NSA
PaaS
PDF
PDM
PLM
PtD
RFID
Massachusetts Institute of Technology
Model View Definition
National Security Agency
Platform-as-a-Service
Portable Document Format
Produktdatenmanagement
Product-Lifecycle-Management
Prevention through Design
Radio-Frequenz-Identifikation
S, T, V, X,
SaaS
TGA
VDI
VR
XML
Software-as-a-Service
Technische Gebäudeausrüstung
Verbund Deutscher Ingenieure
Virtual Reality
Extensible Markup Language

1.1 Problembeschreibung 5
1. EINFÜHRUNG
Bauprojekte sind – wie andere Projekte auch – im Wesentlichen durch drei Ziele geprägt: das
Vorhaben in der geplanten Zeit, im Rahmen der geplanten Kosten und in der vereinbarten
Qualität umzusetzen. Gelingt dies, sind die Erwartungen aller Stakeholder erfüllt und das Pro-
jekt ist erfolgreich abgeschlossen. Leider wird dieses Ideal nur allzu selten erreicht. In den
vergangenen Jahren sind vor allem öffentliche Großbauprojekte durch enorme Überschreitun-
gen der veranschlagten Bauzeiten und -kosten und nicht zuletzt durch die Intransparenz der
Entscheidungsprozesse immer wieder in die Kritik geraten. Die Analyse kleinerer und privater
Bauprojekte belegt, dass es auch hier in der Planung und Abwicklung erhebliche Defizite gibt
(BMVBS, 2013; Hausknecht & Liebich, 2016, S. 18).
1.1. Problembeschreibung
Die Besonderheit von Bauprojekten ist – gegenüber anderen produzierenden Branchen – die
parallele Abwicklung der Planung und Ausführung und die unternehmensübergreifende Zu-
sammenarbeit. Laut Busch und Schölzl werden 60% der Bauabwicklungen begonnen, obwohl
die Planung noch nicht abgeschlossen ist (Bartsch, Herke, & Kalusche, 2013, S. 177). Eine
solche baubegleitende Planung birgt Risiken, da alle Planungen unternehmensübergreifend in
die laufende Ausführung integriert und Abweichungen zurück in die Planung eingearbeitet
werden müssen. Zusätzlich lassen sich zeitliche Verzögerungen, erhöhte Fehlerraten und Zu-
satzarbeiten bei Bauprojekten auf ein mangelndes und unzulängliches Projektmanagement zu-
rückführen (Rösch, Mayer, & Doch, 2008, S. 215).
Eine große Herausforderung hierbei ist – besonders in fortgeschrittenen Projektphasen – die
Handhabung vermeidbarer und unvermeidbarer Änderungen. Unter Änderungen werden
nachträgliche Anpassungen von bereits freigegebenen Planungszuständen verstanden. Diese
können daher in der Ausführungsphase das Abwicklungsrisiko erhöhen. Besonders bei kom-
plexen Gebäuden sind die Zusammenhänge und Auswirkungen von Änderungen ohne beson-
dere Unterstützung nicht mehr überschaubar. In Verbindung mit einer unzureichenden Infor-
mationsbereitstellung und Kommunikation über das Aufkommen, Entscheiden und Durchfüh-
ren einer Änderung arbeiten die Projektbeteiligten mit unterschiedlichen Grundlagen und Wis-
sensständen zusammen. Dies führt letztendlich zu Ausführungsfehlern und erforderlichen
Nacharbeiten, die wiederum negative Auswirkungen auf das Erreichen der Projektziele haben,
bzw. deren Einhaltung unmöglich machen. Ungeachtet der beschriebenen Nachteile wird der
wichtige Änderungsprozess - trotz Digitalisierung - immer noch vielfach papierbasiert oder

1.2 Lösungsansatz 6
über Besprechungsprotokolle abgewickelt, was vor allem bei komplexen Bauvorhaben zum
Scheitern führt.
Grundsätzlich sollte deshalb durch den Einsatz moderner Planungswerkzeuge versucht wer-
den, die Zahl der Änderungen in einem Bauprojekt so gering wie möglich zu halten; dennoch
ist die Notwendigkeit von Änderungen nicht immer vorhersehbar, sie sind letztlich kaum zu
vermeiden. Deshalb ist ein leistungsfähiges und systematisches Änderungsmanagement in der
Abwicklung von Bauprojekten von außerordentlicher Bedeutung und hilft zudem, die be-
triebswirtschaftlichen Interessenkonflikte der Baubeteiligten bezüglich der Kostenverantwor-
tung zu klären (Püstowh, May, & Peitsch, 2015, S. 84, 85).
1.2. Lösungsansatz
Andere Branchen, wie beispielsweise die Automobil- und die Maschinenbauindustrie, standen
Anfang der 1990er Jahre vor ähnlichen Herausforderungen bei der Entwicklung und Durch-
führung von Projekten. Durch einen digitalen Wandel hat die Industrie einen Weg gefunden,
alle Prozesse der Wertschöpfungskette zu flexibilisieren und zu optimieren und somit die Pro-
duktivität wieder zu steigern (Knop, 2016). Besonders Unternehmen aus der Automobilindust-
rie sind mit der Anwendung digitaler Hilfsmittel fortgeschritten und binden bereits ihre exter-
nen Zulieferer in ihre Prozesse mit ein (Pilling, 2017, S.47). Im Mittelpunkt der Produktent-
wicklung stehen virtuelle Produktmodelle, Maschinendaten und die Nutzung dieser Daten. Zur
Abstimmung aller Fachdisziplinen werden digitale Planungsmodelle zur verbesserten Kom-
munikation und zum Verständnis von Planung und Realisierung herangezogen und den Betei-
ligten über eine gemeinsame Datenumgebung, sogenannte Produktdaten-Managementsysteme
(PDM), bereitgestellt. Vor Produktionsbeginn wird mithilfe des virtuellen Produktmodells das
Fahrzeug am Computer vorab auf Einflüsse, Sicherheit und Stabilität hinsichtlich der Zielvor-
gaben geprüft. Jedes Produktteil wird auf Basis des Modells abgestimmt und innerhalb des
PDM-Systems ggf. projektbezogen vereinzelt verwaltet. Innerhalb des PDM-Systems werden
die Daten und Dokumente zentral gespeichert, verlinkt und deren Veränderung durch hinter-
legte Prozesse / Workflows gezielt gesteuert. Darüber hinaus werden komplexe Änderungen,
die nach Produktionsstart notwendig werden, durchgängig von Workflow-basierten Systemen
unterstützt und mit Konzepten wie Product-Lifecycle-Management (PLM)und dem Enginee-
ring Change Management (ECM) koordiniert (Rösch u. a., 2008, S. 219). Alle Änderungen
sind somit über den gesamten Lebenszyklus mit dem Produktmodell und weiteren Projektda-
ten verknüpft und die abgelegten Informationen stehen allen Projektbeteiligten zur Verfügung,
wodurch eine Transparenz über Änderungszustände sichergestellt wird.

Heute geht die produzierende Industrie bereits mit der Nutzung digitaler Methoden, mit der
Vision „Internet of Things (IoT)“1
, einen Schritt weiter. So wird es mittels einer globalen
Netzwerkinfrastruktur ermöglicht, Gegenstände wie etwa Sensoren, Maschinen und Geräte
miteinander zu verbinden und aufeinander abzustimmen (Kaufmann, 2015, S. 2). Durch das
Zusammenwirken unterschiedlicher Technologien und Vernetzung wird ermöglicht, dass Ro-
boter und Maschinen nicht länger bloße Automaten sind, die einen und denselben Arbeits-
schritt dauerhaft wiederholen, sondern sie können durch die Vernetzung selbstständig ent-
scheiden und steuern, welches Bauteil welchen Weg durch die Produktion nehmen soll (Stüh-
renberg, 2016). Diese Art der Vernetzung und Kommunikation ermöglicht die Umsetzung ei-
ner flexiblen Herstellung, wodurch Produkte individuell vom Kunden zusammengestellt und
kurzfristige Änderungen einfach im Produktionsprozess mitberücksichtigt werden können
(Kaufmann, 2015, S. 2,6).
Das Konzept IoT wird stark durch die vermehrte Nutzung von mobilen Endgeräten und Apps
im privaten Alltag geprägt. Dies hat dazu geführt, dass die Menschen auch bei ihren Arbeits-
vorgängen aktiv unterstützt werden und sie Informationen zeit- und ortsunabhängig abfragen,
abgleichen und neue Informationen bereitstellen können. Eine solche Arbeitsweise verbessert
die Kommunikation zwischen Projektbeteiligten, erhöht die Datenqualität und führt letztend-
lich zur Produktivitätssteigerung. So werden beispielsweise Informationen über Planungsän-
derungen, Verantwortlichkeiten oder Status elektronisch auf einem Tablet – statt auf einem
Papierdokument – festgehalten und können anschließend direkt in die zentrale Datenbasis ge-
speichert und weiteren Projektmitgliedern zur Verfügung gestellt werden.
Digitale Transformation
Ebenso wie in der produzierenden Industrie wird laut Bundesministerium für Verkehr und
digitale Infrastruktur (BMVI) die Zukunft des Bauens unter anderem durch den digitalen Wan-
del maßgeblich bestimmt werden (Püstow u. a., 2015, S. 5). Demnach soll eine vollständige
digitale Transformation zu einer Verbesserung der Kosten- und Termineinhaltung und somit
letztendlich zur erfolgreichen Durchführung von Bauprojekten führen. Zwar lassen sich in-
dustrielle Fertigungsabläufe nicht mit Bauvorhaben 1:1 vergleichen, trotzdem können Teilbe-
reiche auf die Baubranche adaptiert werden (Oesterreich & Teuteberg, 2017, S. 77,78).
Branchenunabhängig hat das Unternehmen Roland Berger digitale Methoden und Technolo-
gien untersucht und festgestellt, dass eine digitale Transformation aller Branchen durch vier
1
Im deutschen Sprachraum wird hierfür häufig auch der Begriff „Industrie 4.0“ verwendet. Das Konzept Industrie
4.0 basiert auf den innovativen Technologien des IoT-Konzeptes

Bereiche (vgl. Abb. 1) über den gesamten Lebenszyklus bestimmt werden kann (Bloching
u. a., 2015, S. 20).
Abb. 1 Die vier Hebel der digitalen Transformation (nach Bloching u. a., 2015, S. 20; Schober, Hoff, & Sold, 2016, S. 5, farblich
modifiziert)
Dabei stehen die elektronischen Erhebungen und Auswertungen von digitalen Daten im Mit-
telpunkt und sind somit die Wissensbasis für alle bestehenden Abläufe und deren Optimierung.
Durch die Vernetzung dieser Daten besteht die Möglichkeit, bislang voneinander getrennte
Vorgänge zu verbinden und aufeinander abzustimmen. Eine solche Synchronisierung und Op-
timierung einzelner Prozessen ermöglicht es etwa in der Fertigungsindustrie, Produktionszei-
ten und Innovationszyklen zu verkürzen und neue Erkenntnisse über die tatsächlichen Abläufe
in der Produktion oder das eigentliche Kundenverhalten zu gewinnen. Der Hebel Automation
steht für jene Technologien, die weiterführend auf Grundlage dieser erfassten – unter Umstän-
den riesigen – Datenmengen eine selbstständige Auswertung durchführen und so zu autonom
und selbst organisierten Systemen werden (Schober u. a., 2016, S. 4). Mobiles Internet und
mobile Endgeräte (Digitaler Zugang) wie Smartphones oder Tablets spielen eine wesentliche
Rolle beim digitalen Wandel (Litzel, 2017a). Diese Geräte vernetzen die reale mit der digitalen
Welt und stellen häufig über speziell entwickelte Apps unterstützende Anwendungsfunktionen
ortsunabhängig zur Verfügung.
DIGITALE DATEN
DIGITALE
TRANSFOR-
MATION
AUTOMATION
DIGITALER ZUGANGVERNETZUNG
Vernetzung und Synchronisation
bislang voneinander getrennter
Aktivitäten
Elektronische Erhebung und
Auswertung von Daten
Mobiler Zugriff auf das Internet
und interne Netze
Einsatz neuer Technologien schafft
autonom arbeitende, sich selbst
organisierende Systeme

Digitale Transformation der Bauindustrie
Übertragen auf die Baubranche würde dies bedeuten, dass zu jeder Zeit der Wertschöpfungs-
kette diese vier Hebel angewendet werden. Um das volle Potenzial der Digitalisierung auszu-
schöpfen, sollte – basierend auf dem IoT-Konzept – für sämtliche Bauprozesse auf digitale
Methoden, Werkzeuge und auf intelligente vernetzte Systeme zurückgegriffen werden (Scho-
ber u. a., 2016, S. 5).
Die Baubranche ist bereits in einem digitalen Wandel angekommen, steht aber im Vergleich
zu anderen Industrien noch ganz am Anfang einer solchen digitalen Transformation (Gneuss,
2014). Im Zusammenhang mit der Umstellung auf digitale Methoden und Technologien für
Bauprojekte werden häufig Begrifflichkeiten wie „Bauen 4.0“/„Industrie 4.0 im Bauwesen“
(Borrmann, Lang, & Petzold, 2018, S. 12), „Baustelle 4.0“ oder „Construction 4.0“ (Borr-
mann, König, Koch, & Beetz, 2015, S. 4) verwendet.
Digitale Planungsmethoden, wie das Building Information Modeling (BIM) als ein Teil der
digitalen Transformationen, sind hierbei erste Lösungsansätze, die dabei helfen Zusammenar-
beit, Verständnis und Kommunikation in einem Bauprojekt prozess- und bauteilorientiert zu
unterstützen. Es handelt sich bei BIM um eine Arbeitsmethode im Bauwesen, bei der, basie-
rend auf einem digitalen Bauwerksmodell, die gesamten bau- und projektrelevanten Daten
zunächst digital zusammengefasst und zentral allen Projektbeteiligten zur Verfügung gestellt
werden. Neben der digitalen Planungsmethode BIM bekommen auch IoT-Technologien und
Konzepte wie Smart Home, Augmented Reality (AR), Drohnen, Roboter, selbstfahrende Fahr-
zeuge auf der Baustelle, aber auch digitale Projektplattformen immer mehr Aufmerksamkeit,
Zuspruch und Akzeptanz in der Baubranche. Immer wichtiger für die Kommunikation und
Zusammenarbeit bei Bauprojekten werden Cloud-Technologien, mobile Endgeräte und Apps.
Solche mobilen Lösungen bieten besonders für die Baubranche enorme Vorteile, da orts- und
zeitunabhängig auf Projektinformationen zugegriffen werden kann (Schober u. a., 2016, S.
10). Dennoch konnten sie sich in der Praxis bis heute noch nicht vollständig durchsetzen. Das
könnte unter anderem darauf zurückzuführen sein, dass die Anwendung digitaler Methoden
aktuell nur auf bestimmte Einzelbereiche beschränkt ist und nicht ganzheitlich integriert be-
trieben wird. Deutlich wird dies durch die heute in der Baubranche dominierende Diskussion
um die Einführung und Durchsetzung von BIM. Häufig außer Acht gelassen wird dabei die
Integration von innovativen IoT-Technologien, die jedoch zusätzlich für verbesserte Kommu-
nikations-, Planungs- und Ausführungsabläufe sorgen können. Demnach darf eine erfolgrei-
che Umsetzung von BIM nicht als einziges Ziel gesehen werden, denn BIM ist zwar ein wich-
tiger Bestandteil der Digitalisierung, benötigt aber das Zusammenspiel mit anderen Schlüssel-
technologien wie dem Internet, Sensortechnologie, Cloud-Computing oder weiteren IoT-

Anwendungen, um die Komplexität der Wertschöpfungskette greifbar zu machen und die Ef-
fizienz von Bauprojekten zu steigern (Oesterreich Teuteberg, 2017, S. 75, 88)2
.
BIM und IoT für den Änderungsprozess
Teile des angestrebten digitalen Wandels versprechen viele Potenziale hinsichtlich der Zusam-
menarbeit, Koordination und Vermeidung von Planungsfehlern. Durch den Einsatz von BIM
kann es zu einer Reduzierung von Änderungen kommen, die beispielsweise auf…
• …eine unzureichende Kommunikation über geplante oder ausgeführte Änderungen,
• …allgemeine Missverständnisse,
• …fehlerhafte und unzureichende Planungen,
• …Ausführungsfehler (wiederum basierend auf Missverständnissen und Planungs-
fehlern)
zurückgeführt werden können. Doch trotz einer vorausschauenden digitalen und methodischen
Planung darf nicht übersehen werden, dass auch eine einwandfreie BIM-Durchführung das
Aufkommen von Änderungen nicht verhindern kann. Denn Änderungen, die etwa durch vom
Auftraggeber gewünschte Planungsanpassungen, ungünstige Witterungsverhältnisse, Muniti-
ons- oder archäologische Funde sowie mögliche Preissteigerungen für Rohstoffe erforderlich
werden, sind häufig nicht zu vermeiden (Stiepelmann, 2012, S. 2). Es kann demnach zu jeder
Zeit – auch nach Abschluss der Planungen – zu Änderungen kommen. Allerdings scheitern
Bauprojekte nicht, weil es Änderungen in einem Projekt gibt, sondern weil solche Änderungen
unzureichend kommuniziert und behandelt werden. Demnach muss ein Änderungsprozess un-
abhängig von vermeidbaren oder unvermeidbaren Ursachen soweit unterstützend organisiert
werden, dass Änderungen natürliche Vorgänge im gesamten Projektverlauf sind und keine
Störfaktoren.
In diesem Zusammenhang stellt sich nun die Frage, ob die Planungsmethode BIM und IoT-
Technologien Verbesserungsmöglichkeiten für den Änderungsprozess bieten können. Inner-
halb der Prozessketten könnte in Verbindung mit dem digitalen Bauwerksmodell flexibel auf
Änderungen – auch während der bereits begonnenen Bauphase – reagiert werden. Durch An-
wendung von mobilen Endgeräten und Apps in Kombination mit intelligenten Objekten kön-
nen die Baubeteiligten beim Änderungsprozess unterstützt sowie die umfangreich anfallenden
2
In dieser Literatur wird in diesem Zusammenhang vom branchenabhängigen Begriff „Industrie 4.0“ gesprochen,
lässt sich jedoch auch übergreifend für den Begriff „Internet of Things“ verwenden, da Industrie 4.0 wie bereits
erwähnt auf dem IoT-Konzept basiert.

1.3 Aufbau der Arbeit 11
Daten verständlich und nutzbar aufbereitet werden. Diese Vermutung wird im Folgenden un-
tersucht und anschließend bewertet.
1.3. Aufbau der Arbeit
In dieser Masterthesis wird, basierend auf der Vision der digitalen Transformation der Bauin-
dustrie, ein potenzieller Einsatz von BIM und innovativen IoT-Technologien für einen verbes-
serten und systemunterstützenden Änderungsprozess untersucht. Ziel ist es, zunächst ein mög-
liches Zusammenwirken von BIM und ausgewählten IoT-Technologien konzeptionell aufzu-
zeigen und darauf aufbauend mittels eines Szenarios mögliche Potenziale aufzuzeigen. Die
Arbeit gliedert sich in vier Abschnitte, die wie folgt aufeinander aufbauen:
Das erste Kapitel dient zur Einleitung in das Thema und gibt eine Zusammenfassung über den
Inhalt und Aufbau der Masterthesis.
Im zweiten Kapitel werden die Grundlagen dargelegt und erläutert. Dabei werden Begrifflich-
keiten, Anwendungsbeispiele und der Status Quo von BIM und IoT zunächst getrennt vonei-
nander beschrieben. Anschließend wird der aktuelle Stand der beiden Konzepte gegenüberge-
stellt und es wird untersucht, welche Rolle IoT in der Baubranche bereits spielt und ob sich
ein mögliches Potenzial für das Änderungsmanagement ergibt.
Das dritte Kapitel ist wiederum in drei Teile unterteilt. Der erste Teil befasst sich mit den
Grundlagen zum Änderungsmanagement und widmet sich anschließend einer Analyse zu
derzeitigen Defiziten im Umgang mit Änderungsabläufen. Basierend auf den herausgearbei-
teten Anforderungen für ein verbessertes Änderungsmanagement wird konzeptionell ein Lö-
sungsansatz mit BIM und ausgewählten IoT-Technologien aufgezeigt. Der Schwerpunkt die-
ses Kapitels ist die Konzeptionierung und Beschreibung eines potenziellen Änderungsprozes-
ses basierend auf der Methode BIM und IoT-Technologien. Diese Konzeptionierung umfasst
die Darstellung eines beispielhaften Änderungsverlaufs sowie die für diesen Prozess verwen-
deten Technologien. Den Abschluss bildet ein Ablaufszenario, welches explizit mögliche An-
wendungsfälle von BIM und IoT zur Unterstützung eines Änderungsprozesses im Bauprojekt
aufzeigt.
Das letzte Kapitel schließt die Masterthesis mit einer Zusammenfassung der wesentlichen Er-
kenntnisse und einem Ausblick ab.

2.1 Building Information Modeling (BIM) 12
2. DIGITALE METHODEN & TECHNOLOGIEN
Die lenkende Fragestellung der vorliegenden Masterthesis ist, ob die Planungsmethode BIM
zusammen mit ausgewählten IoT-Technologien Potenziale für einen unterstützten und verein-
fachten Änderungsprozess bietet und wie ein möglicher BIM-IoT-basierter-Änderungsprozess
konzeptionell aussehen könnte. Für eine derartige Konzeptionierung werden zunächst in die-
sem Kapitel die nötigen Grundlagen definiert, erläutert und der derzeitige Entwicklungsstand
im digitalen Wandel untersucht.
2.1. Building Information Modeling (BIM)
Das Akronym BIM wird von der Baubranche, je nach Nutzungskontext, unterschiedlich ver-
wendet und in der Literatur zumeist als „Building Information Modeling“ übersetzt. Das Kon-
zept von BIM existiert bereits seit den 1970er Jahren (Eastman, 2011), jedoch wurde der Be-
griff als solcher erstmalig im Jahr 2002 von dem Softwarehersteller Autodesk (Autodesk,
2002)verwendet und geprägt (Borrmann u. a., 2015, S. 5). Seitdem haben insbesondere Mar-
ketingaktivitäten von Softwareherstellern, in denen BIM-Teilfunktionen der Softwarepro-
dukte als komplette BIM-Lösung präsentiert wurden, dafür gesorgt, dass zum Teil noch heute
ein unklares Bild und ein unterschiedliches Verständnis über BIM in der Baubranche herrscht.
BIM bedeutet jedoch nicht nur eine erfolgreiche Anwendung von Softwareprodukten, sondern
sieht zukünftig die Nutzung weiterer Technologien, standardisierte Prozesse, klare Richtlinien
und Verantwortlichkeiten vor.
2.1.1. Begriffsdefinitionen und Erläuterungen
Da es immer wieder zu Verwirrungen und Unklarheiten rund um den Begriff BIM kommt,
wurde im Auftrag des VDI-GBG Beirats ein Koordinierungskreis Building Information Mo-
deling gegründet, um einheitliche BIM-Standards, Begrifflichkeiten und Richtlinien (VDI-
2552) zu definieren (Steinmann, 2015a). Die VDI-2552 gilt als nationaler BIM Standard für
Deutschland und umfasst 9 Blätter, die sich jedoch zum Teil noch in der Erarbeitung befinden.
Einige Begrifflichkeiten werden im Folgenden für ein einheitliches Verständnis aufgeführt
und erläutert.
Building Information Modeling
Im Juni 2018 wurde die Reihe VDI 2552-2 „Building Information Modeling – Begriffe“ im
Entwurfsstatus veröffentlicht, in der BIM wie folgt definiert wird:

„Methode zur Planung, zur Ausführung und zum Betrieb von Bauwerken
mit einem partnerschaftlichen Ansatz auf Grundlage einer zentrischen Be-
reitstellung von Informationen zur gemeinschaftlichen Nutzung […] BIM
ist kein Softwarepaket, sondern eine Arbeitsmethode, die sowohl die Pro-
jektsteuerung als auch die Zusammenarbeit in allen Lebensphasen eines
Bauwerks erleichtert.“ (VDI-2552-2: (2018))
Somit geht es beim Building Information Modeling nicht allein darum, ein digitales Abbild
eines Gebäudes mithilfe von Software zu erstellen, sondern vielmehr projektrelevante Daten
zu verknüpfen und die Informationen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes be-
reitzustellen. Auf Basis des konsistenten Datenbestandes können Projektbeteiligte wichtige
Abläufe im Bauprojekt steuern, kommunizieren und Informationen austauschen.
In der vorliegenden Arbeit wird das Building Information Modeling in Anlehnung an die VDI
2552-2 als eine Methode der Zusammenarbeit verstanden, bei der alle baurelevanten Daten
digital in einer zentralen Datenbank und basierend auf einem BIM-Modell verknüpft sind.
Diese Informationen stehen Projektbeteiligten zentral über eine gemeinsame Datenumgebung
zur Verfügung.
BIM-3D-, 4D-, 5D-, 6D-, 7D, 8D-Modell
Ein BIM-Modell bzw. ein Bauwerksmodell ist ein objektbasiertes 3D-Abbild eines Gebäudes
und dient als zentrale Informations- und Datenquelle im Building Information Modeling über
den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes. In den meisten Fällen besteht ein BIM-Modell
aus mehreren Fachmodellen (z.B. Tragwerksmodell, TGA-Modell usw.), die von den jeweili-
gen Fachdisziplinen erstellt und anderen zur Verfügung gestellt werden, so dass die Modelle
aufeinander abgestimmt werden können. Jedes Modell baut dabei auf seinem Vorgänger auf
und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Die jeweiligen Modelltypen sind dann Grundlage
für bestimmte Dienstleistungen rund um das Gebäude.
Neben den bauspezifischen Daten, die physische und funktionale Eigenschaften eines Bau-
werks beschreiben, kann ein BIM-Modell mit weiteren Informationen/Dimensionen verknüpft
werden (vgl. Abb. 2).
Abb. 2 BIM-Dimensionen (eigene Darstellung nach Dallasega u. a., 2015; Eastman, 2011; Kamardeen, 2010; McPartland, 2017;
Smith, 2014)
€
3D-BIM
Geometrie
4D-BIM
Zeit
5D-BIM
Kosten
6D-BIM
As Built/FM
7D-BIM
Nachhaltigkeit
8D-BIM
Sicherheit

• 4D-BIM – Zeit
4D-BIM fügt den Bauteilen eines Bauwerksmodells eine zusätzliche Dimension in
Form von Zeit-Informationen hinzu. Dabei werden die Termindaten aus einer Projekt-
managementsoftware nicht direkt in das Modell geschrieben, sondern die Bauteile
werden mit der Terminplanung über eine gemeinsame Datenplattform verlinkt.
Dadurch können Terminpläne im Verlauf des Projekts verfolgt und automatisch an-
gepasst werden, wenn sich beispielweise ein Bauteil am Modell ändert.
• 5D-BIM – Kosten
5D-BIM wird für Aktivitäten zur Budgetverfolgung und Kostenanalyse verwendet.
Ebenso wie die Dimension Zeit können auch Mengen, Baukosten und Ressourcen mit
dem Modell verknüpft werden und erlauben so, über den gesamten Projektverlauf die
Kosten in Echtzeit zu verfolgen.
• 6D-BIM – Nachhaltigkeit
Bei einer 6D-BIM-Planung werden spätere Lebensunterhaltskosten, Abriss- und Ent-
sorgungskosten sowie eine potenzielle Wiederverwertung der Materialien bei Ent-
scheidungsfindungen während der Planung- und Ausführungsphase mitberücksich-
tigt. Dadurch kann bereits frühzeitig der spätere Energieverbrauch des Gebäudes ana-
lysiert und so eine Reduzierung des späteren Energieverbrauchs ermöglicht werden.
• 7D-BIM – Facility Management
7D-BIM wird für den Betrieb und die Wartung der technischen Gebäudeanlagen wäh-
rend ihres gesamten Lebenszyklus verwendet und häufig auch als „As-Built“-Modell
bezeichnet. Hierbei können neben den Modelldaten weitere relevante Bauteilinforma-
tionen wie Produktdaten, Fotos, Garantiedaten, Weblinks zu Online-Produktquellen,
Herstellerinformationen und -kontakte über eine Applikationsumgebung dem Nutzer
zugänglich gemacht werden. Diese Datenbank kann darüber hinaus den Facility-Ma-
nagern wichtige Informationen für die Betriebs- und Wartungsprozesse von Anlagen
liefern.
• 8D-BIM – Sicherheit
In der Literatur wird manchmal bereits von einem 8D-BIM gesprochen – „Prevention
through Design (PtD)“ mit BIM ist hierbei der Ansatz (Kamardeen, 2010). Da der
Bauablauf durch Arbeitsunfälle erheblich gestört werden kann, ist der Schutz auf der
Baustelle ein wichtiger Faktor bei der Planung eines Projekts. Durch die Integrierung
von Informationen über kritische Bereiche in ein BIM-Modell können Projektmanager

den Gefährdungsgrad einzelner Bauteile bzw. verschiedene Kombinationen von Bau-
weisen vorab analysieren und darauf basierend ein sicheres Konstruktionskonzept er-
stellen.
Durch solche Verknüpfung von Informationen wird ein besseres Verständnis der jeweiligen
Abhängigkeiten und eine schnellere Ermittlung von Auswirkungen erreicht. Dadurch können
zum Beispiel beim Auftreten eines Änderungswunsches mögliche Auswirkungen auf die Kos-
ten und Termine basierend auf den Modellen ermittelt und folglich Entscheidungen schneller
und sicherer getroffen werden.
BIM-Software
Bei einer BIM-Software handelt es sich um ein Anwendungsprogramm, mit dem u.a. Bau-
werksmodelle erstellt und auf bestimmte Anforderungen geprüft oder ausgewertet werden
können. Eine BIM Software deckt dabei eines oder mehrere Nutzungsfelder ab (Hausknecht
& Liebich, 2016, S. 81). Je nach Anwendungsbereich und Projektphase nutzen Projektbetei-
ligte unterschiedliche Tools, um Daten zu erstellen, zu prüfen oder um weitere Informationen
abzuleiten. So wird beispielsweise für die Erstellung eines BIM-Modells spezielle BIM-
Planungssoftware, wie Revit Architecture, ArchiCAD oder Vectorworks angewendet. Mit
Hilfe einer Software für Qualitätskontrollen („Model Checker“) kann das Modell auf be-
stimmte geometrische Kollisionen zwischen den unterschiedlichen Fachmodellen geprüft wer-
den. Neben den geometrischen und baurechtlichen Kontrollen können BIM-Modelle auch auf
eigens definierte Regeln überprüft werden (Sommer, 2016, S. 124). Die derzeit am Markt ver-
fügbaren und am weitesten verbreiteten Produkte sind hierbei der Solibri-Model-Checker von
der Firma Solibri oder Navisworks von der Firma Autodesk. Für den wichtigen Daten- und
Dokumentenaustausch wird in den meisten Fällen auf BIM-fähige Dokumentenmanagement-
systeme, BIM-Server und Workflowplattformen sowie bereits auf BIM-Services zurückge-
griffen. Unter anderem sind Anbieter wie think project!, Aconex oder ProjectWise am Markt
etabliert. Aber auch die oben genannten Planungssoftware-Hersteller integrieren – speziell für
die Zusammenarbeit – eigene Features in ihre Produkte (z.B. BIM 360 von Autodesk, Bim+
von Nemetschek). Einige der Produkthersteller bieten ihre Produkte auch schon als mobile
Lösungen an. Durch die immer leistungsstärker werdenden Smartphones wird es ermöglicht,
bestimmte Qualitätskontrollen mittels Fotos, Kommentaren oder Notizen von der Baustelle
aus zu dokumentieren und über einen integrierten Viewer direkt mit dem BIM-Modell zu ver-
knüpfen (Dalux, 2018).

Little-, Big-, Closed-, Open-BIM
Die allgemeine Anwendung der BIM-Methode lässt sich zunächst in 2 Ausprägungen (Grad
der Interaktion) kategorisieren, die sich wiederum in 2 Formen (Grad der offenen Software-
anwendung) unterscheiden. Daraus ergeben sich vier unterschiedliche Anwendungsfälle
(Borrmann u. a., 2015, S. 8):
• Little closed BIM (Geschlossene BIM-Insel)
Ein (oder mehrere) 3D-Modell/-e mit Bauteilinformationen wird/werden angelegt, je-
doch nicht mit anderen Projektbeteiligten ausgetauscht. Die angewendeten Software-
produkte beschränken sich auf ein natives Format.
• Little open BIM (Offene BIM-Insel)
Der Anwender nutzt auch hierbei das Bauwerksmodell nur in seinem Fachbereich,
jedoch werden die entstehenden Daten mit anderen in einem neutralen Austauschfor-
mat (IFC) ausgetauscht.
• Big closed BIM (Geschlossene BIM-Integration)
Bedeutet, dass mehrere 3D-Modelle mit Bauteilinformationen angelegt und die ein-
zelnen Teilmodelle miteinander koordiniert werden. Die angewendeten Softwarepro-
dukte beschränken sich auf ein natives Format.
• Big Open BIM (Offene BIM-Integration)
Alle Projektbeteiligte arbeiten intern sowie extern mit heterogenen Softwareproduk-
ten. Durch die offene und neutrale Schnittstelle IFC können die Modelle zusammen-
geführt werden.
BIM-Rollen
Die Methode BIM bringt eine neue Rollen- und Aufgabenstruktur mit sich. Wegen der hohen
Anzahl an Informationen, die in einem BIM-Projekt existieren, muss sichergestellt sein, dass
diese zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle bereitgestellt werden. Neben den klassi-
schen Leistungsbildern (Architekt, TGA-Planer, Tragwerksplaner, usw.) hat sich parallel ein
explizites BIM-Management gebildet, welches dafür sorgt, dass die BIM-Ziele erreicht wer-
den (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 174).
Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Organisation von BIM-Aufgaben zu strukturieren. Der
Aufbau hängt stark von der Projektgröße, dem BIM-Ziel, den einzelnen BIM-Erfahrungen,
äußeren Randbedingungen und den vereinbarten Leistungsphasen ab. Als übergreifende Rolle
im BIM-Management trägt der BIM-Manager die Verantwortung über die Einhaltung der

BIM-Strategie während der vereinbarten Leistungsphasen. Der BIM-Manager kümmert sich
um die Einhaltung der BIM-Standards (Hard- und Software, Formate, Prozesse), sichert die
Datenqualität sowie die Termineinhaltung und dient als zentraler Ansprechpartner für Pla-
nungsbeteiligte in BIM-spezifischen Fragen. Handelt es sich bei dem Bauvorhaben um ein
kleineres Bauprojekt, kann z.B. ein Architekt die Rolle des BIM-Managers übernehmen. Bei
größeren Bauprojekten können Projektsteuerer als BIM-Manager agieren. Bei größeren Bau-
vorhaben ist dem BIM-Manager meist noch ein Gesamtkoordinator unterstellt, der für die Zu-
sammenstellung der einzelnen Fachmodelle verantwortlich ist. Fachspezifische Daten werden
von einem jeweiligen BIM-Koordinator aus den verschiedenen Fachrichtungen (Architektur-
planung, TGA-Planung, Tragwerksplanung, usw.) zur Verfügung gestellt. An dieser Stelle soll
hervorgehoben werden, dass die unterschiedlichen Rollen nicht zwangsläufig von unterschied-
lichen Personen wahrgenommen werden müssen, aus finanziellen Gründen werden sie viel-
mehr häufig in Personalunion besetzt.
Neben dem BIM-Manager haben sich weitere spezifische BIM-Rollen etabliert: Der BIM-
Gesamtkoordinator sorgt dafür, dass zwischen den Einzeldisziplinen die Zusammenarbeit und
der Austausch mit dem gemeinsamen Bauwerksmodell einwandfrei abläuft. Ein einzelner
BIM-Koordinator sichert die Erbringung der BIM-Leistung innerhalb des eigenen Unterneh-
mens. Dieser steht in engem Kontakt zur Gesamtkoordination. Wenn er die Erstellung der
Modelle nicht selbst übernimmt, ist ihm eine weitere Rolle unterstellt: die des BIM-
Konstrukteur, der mithilfe von BIM-Software für die eigentliche qualitative Erstellung des
BIM-Modells verantwortlich ist. Alle genannten Rollen können den klassischen Leistungsbil-
dern zugewiesen werden (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 175).
Auch für den Bauherrn bedeutet die Anwendung der BIM-Methodik eine Anpassung seiner
Aufgaben. Zu Beginn eines Bauprojektes spielt der Bauherr immer eine wichtige Rolle, da er
neben den klassischen Projektzielen eines Projektes die BIM-Ziele und die jeweiligen Detail-
lierungsgrade der Bauwerksmodelle und Methoden definieren muss. Da einem Bauherrn häu-
fig das Wissen über die richtige Formulierung der Anforderungen fehlt, kann er einen Vertre-
ter beauftragen. Diese Rolle wird dem „BIM-Champion“ zugeordnet, er ist im Gegensatz zum
BIM-Manger ausnahmslos auf der Auftraggeber-Seite beschäftigt und vertritt die Interessen
des Bauherrn (Bredehorn & Heinz, 2016, S. 42).

2.1.2. Zusammenarbeit und Datenaustausch
Um eine unternehmensübergreifende und durchgängige Planung sowie eine gute Zusammen-
arbeit der Projektbeteiligten sicherstellen zu können, werden vertragliche Vereinbarungen und
systemtechnische Hilfsmittel benötigt, die einen verlustfreien und systemübergreifenden Da-
tenaustausch ermöglichen.
Demnach sollten zu Beginn eines BIM-Projektes rechtliche Vereinbarungen über die Zusam-
menarbeit und Strategie getroffen werden. Die Festlegungen werden in den sogenannten Auf-
traggeber-Informationsanforderungen (AIA) und im BIM-Projektabwicklungsplan (BAP)
festgehalten.
BIM-Verträge
Neue Planungsprozesse und Aufgabenfelder führen dazu, dass vor Projektbeginn bestimmte
Regeln bezüglich der geänderten Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten individuell
festgelegt werden müssen. Nach derzeitigem Entwicklungsstand ist eine Anpassung der HOAI
nicht unbedingt erforderlich, da BIM-Leistungen bereits als „Besondere Leistung“ aufgeführt
werden und daher frei verhandelt werden können (planen-bauen 4.0 GmbH, 2015, S. 14). Je-
doch sollte idealerweise bei fortschreitender Entwicklung und Anwendung von BIM in Erwä-
gung gezogen werden, die vorhandenen Honorarbestimmungen an BIM-Leistungen anzupas-
sen. Dadurch werden die Absprachen der Anwendung von BIM-Methoden einfacher und
transparenter (mehr dazu (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 194,195,196)).
Neben der Neugestaltung bzw. Anpassung der HOAI müssen weitere vertragliche Vereinba-
rungen hinsichtlich von Prozessabläufen, Modellinhalten und Qualitäten getroffen werden
(Egger, Hausknecht, Liebich, & Przybylo, 2013, S. 22). Die Prozessabläufe fokussieren sich
hierbei auf die Nennung der zeitlichen Übergabe von Modellen und die zu verwendende Ter-
minologie sowie allgemeine Verantwortlichkeiten (Borrmann u. a., 2015, S. 11). Festgehalten
werden diese Vereinbarungen in den sogenannten „Auftraggeber-Informationsanforderungen“
und im „BIM-Projektabwicklungsplan“3
. Es handelt sich dabei um Dokumente, die vom Auf-
traggeber (AG) ausgearbeitet werden und Bestandteil der vertraglichen Vereinbarungen mit
dem Auftragnehmer (AN) sind. Die Inhalte werden immer projektspezifisch definiert.
3
Geprägt durch die im englischsprachigen Raum benutzten Begriffe „Employer’s Information Requirement
(EIR)“ und „BIM Execution Plan (BEP)“.

• Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA)
Bereits vor dem Projektbeginn müssen allgemeine und projektspezifische Anforde-
rungen an das Projekt durch den Auftraggeber festgelegt und in der Auftraggeber-
Informationsanforderung festgehalten werden. In der Literatur wird die AIA gelegent-
lich auch als „Lastenheft“ bezeichnet und beinhaltet u.a. die strategische Zieldefini-
tion, Rollenverteilungen, dazugehörige Rechte und Verantwortlichkeiten, Leistungs-
bilder, Informationsstandards, Detaillierungs- und Informationstiefen (LoD4
, LoI5
),
Modellierungs- und Datenvorgaben sowie Angaben bezüglich der genutzten Techno-
logie und Schnittstellen (Bredehorn & Heinz, 2016, S. 39). Aus diesen vorab definier-
ten Zielen und Anforderungen können Prozessabläufe und sogenannte „DataDrops“
definiert und in einer Prozesslandkarte festgehalten werden. Basierend auf der AIA
können Auftraggeber die Anforderungen in ihr Pflichtenheft aufnehmen und die Art
und Weise ihrer Umsetzung beschreiben. Die AIA bzw. das Lastenheft und das Pflich-
tenheft sind Vertragsbestandteil zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer.
• BIM-Projektabwicklungsplan (BAP)
Im Gegensatz zur AIA beschreibt der BIM-Projektabwicklungsplan ausschließlich or-
ganisatorische Strukturen und Prozesse zu einer BIM-basierten Zusammenarbeit und
hält Verantwortlichkeiten fest. Es handelt sich dabei um ein Dokument und kann fol-
gende Punkte beinhalten (Bredehorn & Heinz, 2016, S. 39,40): Projektterminplan und
Meilensteine, Projektziele, Kollaborationsstrategie und Art der Kommunikationsver-
fahren (bspw. über eine elektronische Plattform). Dabei kann zur Festlegung des BAP
ein übergeordneter Referenzprozess herangezogen und projektbezogen angepasst
werden. Der BIM-Projektabwicklungsplan sollte ebenfalls Vertragsbestandteil zwi-
schen Bauherrn und Projektteilnehmern werden (Egger u. a., 2013, S. 87). Für eine
ausführlichere Beschreibung und Beispiele wird hierbei auf das „BIM-Kompendium“
Kapitel 6.3 verwiesen.
Für die Begrifflichkeiten BAP und AIA gibt es derzeit noch keine verbindlichen De-
finitionen. Sie werden zwar in der VDI- 2552-2:2 genannt, jedoch sollen sie in die
VDI-Richtlinien, Teil 10 aufgenommen und detailliert beschrieben werden. Dadurch
4
Level of Detail, beschreibt den geometrischen Detaillierungsgrad von Modellelementen innerhalb der fachspezi-
fischen Bauwerksmodelle (VDI-2552-2: 2018).
5
Level of Information: beschreibt den alphanumerischen Detaillierungsgrad von Modellelementen innerhalb der
fachspezifischen Bauwerksmodelle (VDI-2552-2: 2018).

sollen in Form von Hinweisen, Ratschlägen und Checklisten die BIM-Anwender in
ihrer Abwicklung von Projekten zukünftig unterstützt werden (buildingSMART,
2017).
Neben den vertraglichen Vereinbarungen werden technische Rahmenbedingungen benötigt,
um die Zusammenarbeit und einen einwandfreien Datenaustausch unternehmensübergreifend
zu sichern. Die offene BIM-Methode setzt hierbei zum einen die Nutzung einer zentralen Da-
tenplattform (CDE) voraus, die Bauwerksdaten, auf die alle berechtigten Projektbeteiligte
kontrollierten Zugriff haben, zentral speichert und BIM-Software integrieren kann. Zum an-
deren sollten durch systemneutrale Datenformate der Austausch von BIM-Daten softwareun-
abhängig sichergestellt werden. In diesem Zusammenhang spielen spezielle Datenformate,
wie das IFC und BCF eine wichtige Rolle. Darüber hinaus sollten Anforderungen an den op-
timalen Informationsaustausch beschrieben werden, sodass sichergestellt ist, dass die richtigen
Informationen zum richtigen Zeitpunkt breitgestellt werden. Hierfür wurde die IDM/MVD-
Methode entwickelt.
Common Data Environment (CDE)
Ein virtueller Projektraum oder auch Common Data Environment (CDE) dient als zentrale
Informationsplattform und stellt allen Projektbeteiligten die gespeicherten grafischen und
nicht-grafischen Daten standortunabhängig und modellbasiert zur Verfügung (McPartland,
2018). Über den gesamten Projektverlauf beziehen sich die Projektbeteiligten auf die Inhalte
dieser zentralen Informationsplattform und sichern dadurch konsistente Daten.
Durch entsprechende Funktionalitäten wird das Datenmanagement in einem Bauprojekt inner-
halb einer CDE unterstützt. Somit kann den Baubeteiligten beispielsweise durch vorgegebene
einfache Arbeitsabläufe dabei geholfen werden, neue Daten ordnungsgemäß einzupflegen o-
der vorhanden Daten zu ändern und anschließend freizugeben. In der VDI 2552 Blatt 5 werden
Mindestanforderungen an Funktionalitäten beschrieben, die ein virtueller Projektraum für die
BIM-Methode aufweisen sollte (vgl. Abb. 3).
Abb. 3 Mindestanforderungen einer CDE (eigene Darstellung in Anlehnung an VDI-2552-2: 2017)

Filterfunktionalitäten spielen für eine gezielte Datenabfrage eine wichtige Rolle. Diese können
innerhalb der Projektstruktur, aber auch nur innerhalb der Modellstruktur angewendet werden.
Somit kann beispielsweise gezielt nur nach bestimmten Bauteilen gesucht und nur ein be-
stimmter Teilbereich des Modells angezeigt werden. Durch die objektbasierte Strukturierung
der Daten wird dem Anwender ein übersichtlicher und einfacher Zugriff auf die gemeinsamen
Inhalte ermöglicht. Da Bauprojekte durch heterogene Strukturen geprägt sind, ist ebenso von
Bedeutung, dass Projekträume unternehmensübergreifende Zusammenarbeit ermöglichen.
Um alle Inhalte einer CDE eindeutig zu adressieren, müssen die Objekte wie Bauteile und
Dokumente mit einer eindeutig identifizierbaren Nummer (Global Unique Identifier, kurz
GUID) versehen werden. Durch diese eindeutig identifizierbare Adressierung können Projek-
tinformationen innerhalb der CDE miteinander verlinkt werden und aufgrund der Versions-
und Statusverwaltung wird der Fertigstellungsgrad bzw. der Bearbeitungszustand eines Inhal-
tes sofort ersichtlich. Die CDE verhindert dabei die Weiterverarbeitung von ungültigen Da-
teien, da diese über den Status automatisch gesperrt werden. Über eine zusätzliche Rechtever-
waltungsfunktionalität kann sichergestellt werden, dass nicht jeder Projektbeteiligte Daten und
Dokumente beliebig lesen, ändern oder löschen kann.
Über die Standard-Funktionalitäten hinaus können weitere Projektmanagement-Tools wie
Termin- und Kostenplanung, offene Punkte-Listen, Checklisten sowie Workflows in eine
CDE integriert werden. Solche Funktionalitäten können parallel zu einer BIM-basierten Pro-
jektplattform durch eine externe Software betrieben werden. Die Datenbestände werden dabei
punktuell über offene Schnittstellen eingespeist. Eine andere Möglichkeit wäre, eine bereits
mit Projektmanagement-Funktionen angereicherte CDE zu nutzen, die in der Lage ist, BIM-
basierte Daten und Abläufe miteinander zu verbinden.
Austauschformat IFC
Während eines BIM-Projekts fallen eine Vielzahl von Daten an, die zumeist mit unterschied-
lichsten Softwareprodukten und eigenen nativen Dateiformaten (z.B. Revit = .rvt) erstellt wur-
den. Um heute und auch in Zukunft diese Daten mit Sicherheit noch öffnen und nutzen zu
können, spielen offene Datenaustauschformate in der erfolgreichen Durchführung von BIM-
Projekten eine bedeutende Rolle (Borrmann u. a., 2015, S. 85, 126). Mit der Entwicklung des
Datenformates „Industry Foundation Classes“ (IFC) wurde bereits 1996 eine Lösung gefunden
die Interoperabilität, also den verlustfreien Austausch semantischer Daten zwischen heteroge-
nen Softwareprodukten, in einem BIM-Projekt zu ermöglichen (Hausknecht & Liebich, 2016,
S. 97). Da es sich bei IFC um ein textbasiertes Format (XML) handelt, kann sichergestellt
werden, dass die Modellinhalte auch noch in 50 Jahren mit Programmen abrufbar sind, die
heute womöglich noch gar nicht existieren (Tekla, 2015).

Das IFC-Format ist ein bedeutender offener Standard zur Beschreibung von Bauwerksmodel-
len und seit der Veröffentlichung der 7. IFC-Version6
(IFC4) unter der ISO-16739:2013 re-
gistriert (buildingSMART, 2018). Heute ist das offene Schnittstellenformat IFC das am meist
verbreitete Datenaustauschformat in BIM-Projekten (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 97). Ne-
ben dem IFC gibt es jedoch noch weitere Standardformate, auf die für spezifische Austausch-
formen zurückgegriffen wird. Zusammen mit dem IFC ist das BCF-Format ein wichtiges Da-
tenaustauschformat für die kollaborative Zusammenarbeit.
BIM Collaboration Format (BCF)
Das „BIM Collaboration Format“ (BCF) ist im ursprünglichen Sinne kein Austauschformat,
es überträgt vielmehr in Verbindung mit einem ausgewählten IFC-Ausschnitt Identifikations-
daten über IFC-Modellelemente Nachrichten als zusätzliche Textdateien sowie Kamerapara-
meter (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 111). BCFs können während der Planungs-, Ausfüh-
rungs- und Nutzungsphase z.B. für das Kommunizieren von Planungs-, Änderungs- und Aus-
führungsfehlern sowie für Reparaturbedürfnisse zum Einsatz kommen (Steinmann, 2017, S.
37). So wird im Zusammenhang mit Kollisionskontrollen dieses Format während der Entwurf-
sphase eingesetzt, um mögliche Modellkonflikte zwischen Fachmodellen oder Mängel im Mo-
dell an sich strukturiert zu beschreiben. Werden durch den BIM-Manager zwei Fachmodelle
auf Kollisionen mittels einer Model-Checking-Software geprüft, können Kollisionen zwi-
schen den Fachmodellen in einer Zip-Datei7
festgehalten und die Ergebnisse den Fachkräften
zurückgesendet werden (Steinmann, 2017, S. 33). Durch das BCF-Format werden dann die
IDs der betroffenen Bauteile, die Kameraeinstellung aus dem Viewer und textliche Beschrei-
bungen gespeichert. Leitet der BIM-Manager diese Kollisionsergebnisse nun an die jeweiligen
BIM-Konstrukteure zurück, können diese die BCF in ihr Fachmodell einlesen und bekommen
die Kollisionsergebnisse in derselben Sichtweise angezeigt.
IDM/MVD-Methode
Für einen erfolgreichen Datenaustausch müssen die Anforderungen an die Informationsinhalte
in einem BIM-Projekt einheitlich beschrieben werden. Hierfür wurde von der non-profit-Or-
ganisation buildingSMART die standardisierte IDM/MVD-Methode (ISO 29481-1:2016) ent-
wickelt (Beetz, Borrmann, & Weise, 2015, S. 130). Diese Standard-Methode besteht aus zwei
Teilen. Über die „Information Delivery Manual“ (IDM) werden fachliche Anforderungen
(“process map“) zum Datenaustausch beschrieben. Die technischen Anforderungen
6
Vorausgegangen sind die IFC-Versionen: IFC 1.0, IFC 1.5 (1), IFC 2.0, IFC 2x, IFC 2x2, IFC 2x3
7
Ein BCF-Container beinhaltet folgende Datei-Typen: Markup.bcf, Viewpoint.bcf, Snapshot.png

(“exchange requirements“) werden auf Grundlage von IFC-Teilmodellen durch den „Model
View Definition (MVD)“-Standard festgelegt und beschrieben.
• Information Delivery Manual (IDM)
IDM („Information Delivery Manual“) beschreibt die Anforderungen an die Arbeits-
prozesse bezüglich des Datenaustauschs in einem BIM-Projekt. Es werden damit
quantitative und qualitative Anforderungen definiert, die ein Anwender in einem be-
stimmten zeitlichen Ablauf zur Verfügung stellen muss (buildingSMART, 2018).
• Model View Definition (MVD)
Bei IFC handelt es sich um eine sehr umfangreiche Datei, die alle Bauwerksinforma-
tionen beinhaltet. Für einen ständigen Datenaustausch ist der Umfang zu umfassend,
daher sollte für einen Austausch von Daten nur ein bestimmter Bereich der IFC ver-
wendet werden. Die jeweiligen Mindestanforderungen an die IFC werden durch soge-
nannte „Model View Definition“ (MVD) beschrieben. Es handelt sich demnach bei
MVD um eine Austauschanforderungen für eine Teilmenge des umfassenden IFC-
Datenmodells, die für bestimmte Anwendungsfälle benötigt werden (Steinmann,
2015b, S. 153). Folgende Bestandteile, Strukturen und Inhalte von Fachmodellen kön-
nen laut den Autoren Hausknecht und Liebich (2016, S. 105) durch MVD übertragen
werden:
• Projektinformationen, Projekteinheiten, geografische Lage
• Gebäudestrukturen (Liegenschaft à Gebäude à Geschoss à Raum)
• Anlagenstrukturen (Anlage à Teilanlage àKomponente à Anschlüsse)
• Gruppierungen (Zone à Räume und freie Gruppen)
• Modellelemente (Bauteile)
§ 3D-Geometrie, Darstellung (Farbe) und Layerzuordnungen
§ Abmessungsparameter (Standardbauteile)
§ Material und Materialaufbau (Schichten)
§ Eigenschaftssätze (freie Attribute)
§ Klassifikationen (Elementtyp, Verweis auf externe Klassifikation)
§ Elementstrukturen (Untergliederung in Teilelemente)
§ Feature (Öffnungen und Aussparungen)
§ Zuordnungen zur Gebäude- und Anlagenstruktur
Beschrieben werden die Inhalte im mvdXML-Format (Beetz u. a., 2015, S. 131).

2.1.3. BIM-Prozesse
Die Festlegung von Standardabläufen sind bei Durchführungen von Projekten von großer Be-
deutung – so auch bei Bauprojekten. Auch wenn es sich bei Bauprojekten um Unikate handelt,
die von standortbezogenen Faktoren beeinflusst und durch heterogene Unternehmensstruktu-
ren geprägt sind, gibt es wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, die standardisiert werden
können. Das bezieht sich sowohl auf Makroprozesse als auch auf Mikroprozesse in einem
BIM-Projekt. Dies bedeutet, dass sowohl auf genereller Projektebene (z.B. in den Bereichen
Planung, Kommunikation, Controlling, Ausführung und Bewirtschaftung) als auch auf detail-
lierter Ebene konkrete Aufgaben (z.B. Workflows) durch einheitliche Prozesse gesteuert wer-
den können und somit eine effizientere Projektdurchführung sichergestellt werden kann
(Hausknecht & Liebich, 2016, S. 148,152).
Prozess vs. Workflow
Im Gegensatz zu einem einmalig durchgeführten Projekt wird ein Prozess mehrmals durchge-
führt. Im Detail gibt ein Prozess Aufschluss darüber, welche Aufgaben von wem, wie und in
welcher Abfolge bearbeitet werden sollen. Hierbei steht immer der ergebnisorientierte Prozess
(In-und Output) und nicht die Aufgabe selbst im Fokus. Das führt dazu, dass die Abläufe den
jeweiligen Anforderungen des Bauprojektes angepasst werden und nicht denen der beteiligten
Unternehmen. Diese Herangehensweise hat sich bereits in Industrie- und Wirtschaftsbranchen
bewährt (König, 2015, S. 58). Während die Prozesse die Anforderungen und Abläufe zumeist
aus betriebswirtschaftlicher Sicht darstellen, werden detailliertere Beschreibungen in soge-
nannten Workflows aus informationstechnischer Sicht beschrieben.
Ein zum Teil automatisierter Ablauf zur Durchführung einer bestimmten Aufgabe wird als
„Workflow“ (Arbeitsfluss) bezeichnet. Der Workflow kann als eine detaillierte Form des Pro-
zesses verstanden werden und wird dann erreicht, wenn ausführende Personen die Aufgabe
als konkret ansehen. Dabei werden die einzelnen Arbeitsschritte ganz oder teilweise compu-
tergestützt durchgeführt. Der Grad der Computerunterstützung kann nach Gadatsch (2017, S.
14) in drei Stufen unterteilt werden: frei, teilautomatisiert, automatisiert.
Unter einem freien Workflow wird hierbei die manuelle Durchführung einer Aufgabe verstan-
den. Geprüft wird hierbei nur, ob alle Arbeitsschritte in der richtigen Reihenfolge vorgenom-
men wurden. Beim teilautomatisierten und vollautomatisierten Workflow wird der Anwender
durch ein Informationsverarbeitungssystem im Ablauf und bei der Durchführung der Aufga-
ben unterstützt. Bestimmte Aufgaben müssen weiterhin von den Anwendern erledigt werden
(z.B. Eingabe von Dokumenten-Daten). Bei den vollautomatisierten Workflows sind keinerlei
Eingaben durch den Anwender erforderlich. Ein prägnantes Beispiel ist der automatische

Versand einer elektronischen Benachrichtigung (z.B. E-Mail) an den Anwender, wenn ein be-
stimmter Schritt erfolgt ist.
Basierend auf diesen Erläuterungen, kann zusammenfassend festgestellt werden, dass der Un-
terschied zwischen den Begrifflichkeiten „Prozess“ und „Workflow“ darin besteht, dass beim
Workflow der Computer die Abläufe der jeweiligen Tätigkeiten unterstützt und beim Prozess
der Mensch die Abläufe steuert (vgl. Abb. 4).
Abb. 4 Begrifflichkeiten und Aufgaben „Prozess“ und „Workflow“ (eigene Darstellung nach Gadatsch, 2017, S. 2)
Jedoch werden die Grenzen dieser Begrifflichkeiten zunehmend unschärfer, da inzwischen
auch größere und komplexere Prozesse durch Softwaresysteme unterstützt werden (Gadatsch,
2017, S. 13). Für weiterführende Literatur zum Thema Prozess- und Workflow-Management
wird an dieser Stelle u.a. auf Gadatsch (2017) und (Funk, Gómez, Niemeyer, & Teuteberg,
2010) verwiesen.
Prozessmodellierung
Zur Verdeutlichung eines Prozesses und zu seiner Beschreibung wird in den meisten Fällen
auf grafische Methoden8
zurückgegriffen und in Form von Prozessdiagrammen bzw. Prozess-
landkarten dargestellt. Die im Bauwesen am häufigsten genutzte Prozessmodellierungs-Me-
thode ist die „Business Process Modeling Notation“ (BPMN) (König, 2015, S. 61). Durch
verschiedene Symbole wie Flow Objects, Pools, Activities, Events, Connecting Objects, Ga-
teways, Swimlanes, und Artifacts9
werden einzelne Schritte und Aufgaben eines Prozesses be-
schrieben (Funk u. a., 2010, S. 36).
8
Zum Beispiel: Integration Definition for Function Modeling (IDEF), erweiterte Ereignisgesteuerte Prozessketten
(eEPK) oder die Business Process Modeling Notation (BPMN)
9
Aufführung der Symbole siehe Anlage i)
Prozesse
Verfeinerung
Workflow
Computergestützte Ausführung
von Arbeitsabläufen
(Workflows)Workflowmanagement (WFM)
(International z.T auch:
BPM – Business Process Management)
BPM – Business Process Management
Ursprünglich: Ablauforganisation
Dokumentation, Analyse und
Restrukturierung von Arbeitsabläufen
(Prozessen)
Technische
Workflowmodellierung
Fachliche
Prozessmodellierung

Bei der Erläuterung von detaillierten BIM-Prozessen werden Anforderungen an die nötigen
Dateninhalte und die einzelnen Abfolgen definiert, die zur Erfüllung einer Aufgabe benötigt
werden. Eine beispielhafte Prozessbeschreibung mittels BPMN zeigt Abb. 5.
Abb. 5 Darstellung eines BIM-Prozesses durch die BPMN-Methode (entnommen König, 2015, S. 67)
Hier wird ein Ausschnitt einer Kollisionsprüfung gezeigt. Das Fachmodell wird über ein sys-
temunabhängiges Dateiformat (IFC) an den Clash Detection Experte (z.B. BIM-Manager)
übergeben. Dabei wird jedoch nicht die gesamte IFC überführt, sondern nur der für die Kolli-
sionsprüfung benötigte Datenausschnitt (MVD). Zum Thema Prozessmodellierung wird er-
gänzend auf das vierte Kapitel der Literatur „Building Information Modeling“ (Borrmann
u. a., 2015, S. 57) verwiesen.
BIM-Referenzprozess
Es wird bereits heute versucht, Prozesse bei der Durchführung von Bauprojekten nach der ISO
9001 genau und systematisch zu definieren, jedoch ist gerade durch die vielfältigen Strukturen
eine gemeinsame Definition von Prozessen nicht einfach bzw. nicht möglich. Jedes Unterneh-
men hat eigene interne Prozesse, die nur selten mit denen anderer Projektteilnehmer zusam-
menpassen. Die prozessorientierte Methode BIM bietet hierbei nun die Chance, beliebige Pro-
jektabwicklung neu über gemeinsame Bauwerksinformationen zu organisieren und die damit
verbundenen Prozesse neu zu formulieren und zu optimieren (König, 2015, S. 57,58). Dazu
werden traditionelle, ausgereifte und praxiserprobte Bauprozesse in einen übergeordneten Ge-
samtprozess festgehalten und mit BIM-Aufgaben erweitert. Auf diesen BIM-Referenzprozess
kann, zum Beispiel für die Erstellung des BAP zu Beginn eines BIM-Projektes, zurückgegrif-
fen und an die projektspezifischen Anforderungen angepasst werden. Die Modellierung von
Prozessen und Workflows sind in einem BIM-Projekt eine zentrale Aufgabe des BIM-
Managers (König, 2015, S. 57,58).

BIM-Workflows
Im Gegensatz zum phasenorientierten Gesamtprozess (Referenzprozess) werden einzelne Ar-
beitsschritte zur Erfüllung einer BIM-Aufgabe über sogenannte „BIM-Workflows“ beschrie-
ben. Über sie werden detaillierte Arbeitsschritte zur Erfüllung einzelner Aufgaben im Gesamt-
prozess definiert. Dies ist vor allem erforderlich, wenn Projektteilnehmer unternehmensüber-
greifend zusammenarbeiten. Hausknecht und Liebich (2016, S. 152) führen folgende BIM-
Workflows auf, die eine wesentliche Rolle in BIM-Projekten spielen: Koordinationsworkflow,
Referenzworkflow, Auswertungsworkflow, Übergabeworkflow. Eine Erläuterung dieser
BIM-Workflows würde den Rahmen dieser Masterthesis sprengen. Daher wird für das Nach-
lesen auf das „BIM-Kompendium“ (2016, S. 152) verwiesen.
BIM-Änderungsprozess
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Fokus der BIM-Prozesse auf den Änderungsprozess ge-
legt. Bedauerlicherweise wurden während der Recherche keine detaillierten Ablaufbeschrei-
bungen zu Änderungen im Zusammenhang mit BIM-Prozessen gefunden. Es wird lediglich
festgehalten, dass nötige Änderungsanforderungen, die sich beispielsweise aus einer Kollision
zweier Koordinationsmodelle ergeben, über das BCF-Format kommuniziert werden sollten.
In diesem Zusammenhang soll aber kurz die neuartige BIM-Workflow-Cloud-Anwendung
„BIM–IT“10
erwähnt werden. Bei dieser vom Institut für angewandte Bauinformatik e.V. der
(iabi) entwickelten Software handelt es sich um eine cloudbasierte BIM-Servicelösung, die für
eine neuartige Zusammenarbeit entwickelt wurde und sich derzeit noch im Forschungsstadium
befindet (iabi e.V., 2018). Das iabi übernimmt Aufgaben – insbesondere auf dem Gebiet der
interdisziplinären Datenkommunikation – zur Formulierung von Standardisierungsprozessen.
2.1.4. Auswirkungen und Vorteile von BIM
Wie bereits erwähnt ist das Bauwerksmodell die Informationsquelle für alle baurelevanten
Daten. Die Erstellung eines solchen Modells ist mit einem höheren Aufwand verbunden als
bei der traditionellen Planungsmethode (Egger u. a., 2013, S. 33). Die nachfolgende Abbil-
dung zeigt die Verschiebung des Arbeitsaufwandes durch die BIM-Methode (Abb. 6).
10
Mehr dazu unter: https://www.bim--it.net/, letzter Zugriff: 13.08.2018

Abb. 6 Verschiebung des Leistungsaufwandes durch die BIM-Methode (entnommen Egger u. a., 2013, S. 33, nach Patrick
MacLeamy, farblich modifiziert)
Demzufolge muss besonders zu Beginn eines Bauprojektes mehr Zeit für die Planung und
Erstellung des Bauwerksmodells investiert werden, jedoch verringert sich der Arbeitsaufwand
in den späteren Planungsphasen, da für die Durchführung späterer Aufgaben die Informatio-
nen direkt aus dem Modell automatisch abgeleitet werden können. Eine solche Arbeitsweise
wird in der Produktentwicklung als „Frontloading“ bezeichnet.
Das zentral vorhandene BIM-Modell kann für unterschiedliche Anwendungsfälle herangezo-
gen werden und bietet verschiedene Vorteile, da Informationen automatisch aus dem Bau-
werksmodell abgeleitet und verwendet werden können. Einige Vorteile und Potenziale der
modellbasierten Planungsmethode sollen im Folgenden genannt und kurz erläutert werden.
Diese Vorteile gelten für die gesamte Projektdauer, aber auch darüber hinaus.
Transparenz
Durch die zentral und für alle Baubeteiligten zur Verfügung gestellten aktuellen Daten wird
eine durchgehende Transparenz der Projektinformationen und folglich eine verbesserte Qua-
lität an Daten sichergestellt. Durch die Verknüpfungen der gesamten Projektinformationen
können beispielsweise bei einer Planungsänderung mögliche Auswirkungen auf die Qualität,
Termine und Kosten über das BIM-Modell schnell und einfach abgeleitet werden. Der Bauherr
kann sich dann aufgrund der Modellableitungen entscheiden, ob er diese Auswirkungen ak-
zeptieren will oder nicht. Das verspricht eine höhere Sicherheit und vereinfacht das Risikoma-
nagement in einem Bauprojekt (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 52).

Verbesserte Kommunikation
Im Normalfall wird das Bauwerksmodell während der gesamten Planungs- und Ausführungs-
hase durch verschiedene Fachplaner und über ein Unternehmen hinaus bearbeitet. Durch BIM
können nicht nur Planungsstrukturen, Geometriemodelle, Zeichnungen oder sonstige projekt-
relevanten Informationen an einem Ort verwaltet und ausgetauscht, sondern auch die interne
Kommunikation zwischen Baubeteiligten verbessert werden. Zu jeder Zeit können die Akteure
auf die aktuellen, zentral liegenden Informationen zurückgreifen und basierend auf diesem
gemeinsamen Datenbestand miteinander kommunizieren. Besonders die häufig eher schwie-
rige und unzureichende Kommunikation kann durch BIM erheblich verbessert werden.
Ableitungen
Die modellbasierte Mengenermittlung ist die Grundlage für die Erstellung des Leistungsver-
zeichnisses und der Termin- und Kostenaufstellungen. Durch die bauteilorientierte Aufberei-
tung des Bauwerksmodells und Verknüpfung kann eine Bauteilliste abgeleitet werden. Darauf
basierend wird bereits zu frühen Projektphasen eine genaue Kostenschätzung ermöglicht. Zu-
sätzlich können mit Hilfe der modellbezogenen Mengenermittlung Leistungsverzeichnisse
durch BIM-basierte AVA-Softwareprogramme automatisch erstellt werden. Durch Verlin-
kung zu Standards für Ausschreibungstexte und entsprechende Materialangaben und Qualitä-
ten können den Modellelementen Leistungsbeschreibungen zugeordnet werden. Daraufhin
wird automatisch ein vollständiges Leistungsverzeichnis für die Ausschreibung generiert, wel-
ches sich bei Änderungen an das BIM-Modell automatisch anpasst.
Verständnis
Durch das Frontloading und zusätzliche Technologien, wie etwa Virtual Reality oder Aug-
mented Reality können sich Projektbeteiligte bereits zu einem frühen Projektzeitpunkt in dem
zukünftigen Bauwerk virtuell bewegen. Sie bekommen somit ein gemeinsames Verständnis
für den Entwurf und können dadurch Entscheidungen schneller und sicherer treffen. Spätere
Änderungen aufgrund von Missverständnissen – nach dem Motto: “So habe ich mir das nicht
vorgestellt“ – können dadurch vermieden werden. Im Rahmen der Analyse und Anforderungs-
abstimmungen mit den Bauherren können Varianten verglichen und zum Beispiel die Auswir-
kungen hinsichtlich Kosten, Raumorientierung oder Energieverbrauch gegenübergestellt wer-
den.

Absicherung
Ein Bauwerksmodell ermöglicht eine einfache Ableitung von nötigen Planungsunterlagen ge-
mäß der DIN-Norm „DIN 1356-1“11
, wie beispielsweise 3D-Renderings, Grundrisse, Schnitte
und Ansichten des Gebäudes. Solche Planableitungen vom Modell ermöglichen eine flexib-
lere, einwandfreie und schnellere Änderung von Plänen. Ebenso können BIM-Modelle durch
Analysen und Simulationen bereits in frühen Planungsphasen auf bestimmte rechtliche oder
durch den Bauherrn gesetzte Anforderungen (Fluchtwegkontrollen, Lichtverhältnisse etc.) ge-
prüft werden. Zusätzlich können durch BIM mögliche Planungsfehler mit Hilfe von Kollisi-
onskontrollen reduziert werden. Durch Kollisionskontrollen zwischen einzelnen Bauteilen o-
der Modellen werden Planungsfehler rechtzeitig erkannt und in der Ausführung somit vermie-
den. Eine zum Teil als lästig und zeitraubend empfundene Angelegenheit ist das Einholen
einer Baugenehmigung. Erste Pilotprojekte zeigen, dass durch das Einreichen von geprüften
BIM-Modellen (Fluchtwegkontrolle im virtuellen Modell) die Abwicklungen von Baugeneh-
migungsverfahren deutlich schneller verlaufen können (Pilling, 2017, S. 73). Das Potenzial
eines BIM-basierten Bauantrags wird derzeit von der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ un-
tersucht und gefördert (planen-bauen 4.0 GmbH, 2018a).
Wissen
Die während der Planungs- und Ausführungsphase entstandenen Informationen können ver-
lustfrei und transparent an die Bewirtschaftung übergeben werden. Somit werden aufwendige
Nacharbeiten der Informationen und mögliche Übertragungsfehler vermieden. Einrichtungen
und technische Geräte besitzen eine eindeutige Identifikation und können durch zusätzliche
technische und kaufmännische Informationen (Bestelldaten, Lieferantendaten etc.) erweitert
werden. Somit können Wartung und Instandhaltungsmaßnahmen modellgestützt getätigt wer-
den und sämtliche Produkt- und Lieferdaten stehen zentral mit den Bauteilen verknüpft zur
Verfügung. Für spätere Umbau- und Sanierungsarbeiten kann auf diesem Wissenstand die
neue Planung erfolgen, was dadurch bereits zu Beginn den Planungsaufwand und Kosten re-
duziert (Tekla, 2015). Für den Fall eines Verkaufs der Immobilie kann eine digitale Bauakte
mitübergeben werden, die aufgrund der Wirtschaftlichkeit dieser Verfahrensweise den Wert
des Gebäudes steigert. Themen wie Umzugsmanagement, Raum- und Schlüsselverwaltung
oder Wartungsplanungen, Automation und Echtzeitüberwachung stehen im Zusammenhang
mit dem Modell immer zur Verfügung (Pilling, 2017, S. 71).
11
DIN-Norm für die vorgesehene zeichnerische Darstellung von Bauzeichnungen,

2.1.5. Status Quo BIM
Trotz vieler belegter Vorteile und Chancen wird das volle Potenzial von BIM – die Daten aus
den Modellen zu verwenden und darauf aufbauend die Bauprozesse zu steuern und Informa-
tionen auszutauschen – laut unterschiedlicher deutscher Studien in der Praxis kaum genutzt
(Schmidiger u. a., 2017; Schober u. a., 2016, S. 13). Beispielsweise zeigt das „Digitalisie-
rungsbarometer 2017“, dass nur 24% der Befragten ein BIM-Modell als Planungsgrundlage
verwenden (vgl. Abb. 7).
Abb. 7 Umfrageergebnisse BIM-Nutzung: „Welche Planungsmethodik kommt im Unternehmen zur Anwendung? (n=871)“ (ent-
nommen Schmidiger u. a., 2017, S. 112)
Die Mehrheit (74%) hingegen entwickelt Projekte immer noch anhand von analogen und di-
gitalen 2D-Zeichnungen. Zwar planen immer mehr Unternehmen mit digitalen 3D-Modellen
(56%) und bereiten die Projekte attraktiv mit Rendering auf, jedoch wird im weiteren Verlauf
auf alte Organisationsstrukturen und papierbasierte Prozesse zurückgegriffen (Oesterreich &
Teuteberg, 2017, S. 72). Ein solches Vorgehen ist zwar ein erster Schritt zu einer modellba-
sierten Planung, jedoch noch nicht besonders innovativ oder gewinnbringend (Schmidiger
u. a., 2017, S. 17). Eine derartige Zurückhaltung der Baubranche in der Nutzung von digitalen
Methoden könnte unter anderem auf unzureichendes Wissen der Stakeholder, fehlende Regel-
werke und Standards zurückzuführen sein (Borrmann u. a., 2018, S. 50). Darüber hinaus be-
deutet eine Einführung von BIM auch Investition in Personal und Software, die sich kleinere
Unternehmen häufig nicht leisten können.

Aus den Umfrageergebnissen aus Abb. 7 lässt sich außerdem schließen: Je mehr Informatio-
nen über Kosten, Termine und Nachhaltigkeit in die bauteilbasierte Planung integriert werden,
desto seltener wird die Methode verwendet. Daraus könnte abgeleitet werden, dass eine solche
Integration von Informationen zum heutigen Zeitpunkt in der Praxis noch zu umständlich und
kompliziert ist. Diese Annahme ist durchaus nachvollziehbar, denn je mehr Sachverhalte in
Beziehung zueinander gesetzt werden, desto komplexer werden die technischen Zusammen-
hänge und schließlich steigen auch die Anforderungen an die Anwender bezüglich der Daten-
eingabe und -pflege.
Entwicklung in Deutschland
Während in Deutschland vorerst noch Zurückhaltung herrscht, hat sich die Methode in weiten
Teilen Europas und in den USA als Bestandteil der Immobilienbranche bereits etabliert (Scho-
ber, Hoff, Lecat, De Thieulloy, & Sven Siepen, 2017). Besonders die skandinavische Region
hat eine starke BIM-Entwicklung und -Umsetzung vorzuweisen. Dies könnte unter anderem
darauf zurückzuführen sein, dass beispielsweise die finnische Regierung erheblich in die IT-
Forschung in der Baubranche investiert hat (Smith, 2014, S. 478). Erste erfolgreiche interna-
tionale BIM-Projekte zeigen, dass die Projektbeteiligten durch eine ganzheitliche Anwendung
der BIM-Methode deutlich unterstützt werden können.
Doch es darf nicht unerwähnt bleiben, dass sich BIM in den letzten 4-5 Jahren auch in
Deutschland stark weiterentwickelt hat und immer mehr zum Thema in der Politik und in
Ausbildungsstätten wird. Im Jahr 2013 wurde im Auftrag des Bundesinstituts für Bau-, Stadt-
und Raumforschung (BBSR) und des Bundesamtes für Bauwesen und Raumentwicklung
(BBR) der BIM-Leitfaden (2013) veröffentlicht und könnte als der erste umfassende deutsch-
sprachige BIM-Ratgeber für Deutschland gelten. Seitdem ist das Interesse an BIM weiter ge-
stiegen und breitet sich im deutschsprachigen Raum zunehmend aus. Jährlich werden mehr
wissenschaftliche Arbeiten verfasst oder dutzende BIM-Veranstaltungen wie Tagungen und
Konferenzen zum Wissensaustausch durchgeführt. Während in der Anfangsphase mehr dar-
über diskutiert wurde, was BIM ist und ob sich diese Methode überhaupt durchsetzen wird,
steht dies bei heutigen Veranstaltungen und Diskussionen kaum noch zur Debatte. Es geht
nicht mehr darum, ob sich BIM durchsetzt, sondern vielmehr darum, wie BIM in Zukunft
hinsichtlich der Richtlinien, Prozesse und Zertifizierungen aussehen wird (Pilling, 2017, S.
18). Auch der öffentliche Auftraggeber hat mittlerweile die Chance erkannt und trägt heute
maßgeblich dazu bei, dass Standards und Richtlinien erarbeitet werden.

Öffentliche Auftraggeber fordern BIM für Deutschland
Nachdem sich der öffentliche Auftraggeber als einflussreichster Bauherr in der Entwicklung
anfangs stark zurückhielt, hat die Bundesregierung sich seit 2013 verstärkt für eine Einführung
digitaler Methoden in der Baubranche eingesetzt. Unter der Leitung des damaligen Bundes-
verkehrsministers Alexander Dobrindt hat das Bundesministeriums für Verkehr und Infra-
struktur (BMVI) im Jahr 2013 die „Reformkommission Bau von Großprojekten“ ins Leben
gerufen und zwei Jahre später den Endbericht veröffentlicht (Püstow u. a., 2015). Der Fokus
liegt dabei auf der Anwendung bei Großprojekten, aber auch kleinere Projekte sind für die
Methode durchaus geeignet (Hausknecht & Liebich, 2016, S. 19). Neben der digitalen Pla-
nungsmethode BIM wird im Bericht unter Punkt 10 ein von der Bundesregierung zu entwi-
ckelnder Stufenplan gefordert, der die Nutzung digitaler Methoden fördern soll. Dabei sollen
etappenweise digitale Anforderungen festgelegt, Standards vereinheitlicht und Konzepte zum
Planungs- und Bauablauf mit BIM entwickelt und veröffentlicht werden. Daraufhin wurde
Anfang 2015 parallel zur Reformkommission die Initiative „planen-bauen 4.0 – Gesellschaft
zur Digitalisierung des Planens, Bauens und Betreibens mbH“ gegründet. Diese Initiative
wurde vom BMVI damit beauftragt, die Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette in
den Bereichen Planen Bauen und Betreiben zu gestalten, zu koordinieren und zu unterstützen
(planen-bauen 4.0 GmbH, 2018b).
Aber nicht nur die Politik fordert die Anwendung von digitalen Methoden bei der Durchfüh-
rung von Bauvorhaben. Große private Bauherren wie Siemens (2018), BMW (Bredehorn &
Meholm, 2018) oder DEGES12
(2018) gehen als „aktive“ Bauherren voran. Sie haben die Vor-
teile und Potenziale von BIM für sich erkannt und befassen sich mit der internen Anpassung
von standardisierten BIM-Prozessen.
BMVI Stufenplan
In Zusammenarbeit mit planen-bauen 4.0 hat daraufhin das BMVI im Dezember 2015 den
Stufenplan Digitales Planen und Bauen veröffentlicht. Ziel des Plans ist eine schrittweise Ein-
führung von BIM für öffentlichen Verkehrsinfrastrukturprojekte, die unter die Zuständigkeit
des BMVI fallen. Der Plan besteht aus drei Stufen (vgl. Abb. 8)
12
Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH (Öffentlich-Private-Partnerschaft–ÖPP)

2.2 Internet of Things (IoT) 34
Abb. 8 Stufenplan Digitales Planen und Bauen (eigene Darstellung nach planen-bauen 4.0 GmbH, 2015, S. 5)
Die erste Stufe umfasst die Vorbereitungsphase, in der Standards, Leitfäden und Checklis-
ten/Muster erarbeitet werden sollen. 2017 beginnt die zweite Stufe, in der mit verschiedenen
Pilotprojekten erste BIM-Erfahrungen gesammelt werden sollen. Schließlich sieht die dritte
Stufe ab dem Jahr 2020 die verbindliche Anwendung von BIM für alle neu zu planenden öf-
fentlichen Verkehrsinfrastrukturprojekte, die in den Zuständigkeitsbereich des BMVI fallen,
vor (planen-bauen 4.0 GmbH, 2015, S. 5). Die Methode BIM wird also kommen. Es bleibt nur
die Frage, in welchem Umfang sie sich etablieren wird.
2.2. Internet of Things (IoT)
Die Anfänge von IoT („Internet of Things“) liegen bereits fast 20 Jahre zurück. Der Mitbe-
gründer und Geschäftsführer des Auto-ID Centers am MIT13
Kevin Ashton erwähnte den Be-
griff „Internet of Things“ erstmals in einer Präsentation, die er im Jahr 1999 bei dem Konsum-
güter-Konzern Procter & Gamble hielt. Demnach sollten Computer mit RFIDs ausgestattet
werden und somit unabhängig vom Menschen Informationen selbstständig erfassen, austau-
schen und ihren Status zurückmelden (Fraunhofer IML, 2018). 10 Jahre nach seiner Präsenta-
tion betonte Ashton, dass das Potenzial von IoT damals oft noch missverstanden wurde und
verdeutlichte in einem Artikel des RFID Journals seine Sichtweise erneut und das Potenzial
von IoT wie folgt14
(Ashton, 2009):
Computer und damit die Inhalte des Internets sind heute fast vollständig auf den Men-
schen angewiesen. Daten wurden zunächst von Menschen durch unterschiedliche Tätig-
keiten (Fotografien, tippen, scannen) erfasst und erstellt. Jedoch taucht der Mensch in
diesen Aufnahmen der Daten selber nicht auf. Dabei ist der Mensch der wichtigste Router
13
Massachusetts Institute of Technology
14
Aus dem Englischen übersetzt (Übers. durch Verfassers)
2015 - 2017
2017 - 2020
2017 20202015
ab 2020
Implementierungsgrad
BIM Niveau I für neu
zu planende Projekte
Erweiterte Pilotphase
(Niveau I)
Vorbereitungsphase

von allen und stellt die größten Herausforderungen und Probleme. Denn Menschen haben
in der heutigen Welt wenig Zeit, Aufmerksamkeit und Genauigkeit und sind daher nicht
in der Lage, Daten über Dinge in der realen Welt fehlerfrei zu erfassen. Informationen
sind wichtig, jedoch besteht die reale Welt zunächst nicht aus Daten, sondern die Gesell-
schaft, Wirtschaft und das alltägliche Leben wird von Dingen bestimmt – „We're physi-
cal, and so is our environment.” (Ashton, 2009). Durch die Weiterentwicklung von Tech-
nologie liegt die große Chance nun darin durch Computer und ohne menschliche Einga-
ben alles über die Dinge zu wissen, die es gibt und für den Menschen und Prozesse rele-
vant sind. Wenn Computer mit Hilfe von RFID-Sensortechnologie Informationen über
die Dinge gesammelt und ausgewertet zur Verfügung stellen, können Handlungen auf
diese Daten optimiert werden, wodurch erheblich Kosten, Zeit-Verschwendung und Wis-
sensverlust reduziert werden. Seit dem ersten Schritt RFID-Chips zu entwickeln und zu
vernetzen wurden viele Fortschritte gemacht, jedoch wurde häufig die IoT-Vision außer
Acht gelassen. Die Sensoren-Technik darf sich nicht nur auf die reine Strichcode-Tech-
nologie beschränken. IoT geht weit darüber hinaus und hat das Potenzial die Welt zu
verändern.
Seitdem hat sich die IoT-Vision weiterentwickelt und umfasst bereits mehr Technologien als
RFID, wobei RFID noch als eine der wichtigsten Faktoren bei der Realisierung von IoT-Lö-
sungen angesehen wird (Atzori, Lera, & Morabito, 2010, S. 3). Hinzu kommen nun weitere
Technologien (z.B. Bluetooth, Sensoren, GPS), die neue Anwendungsmöglichkeiten geschaf-
fen haben. Insbesondere haben Sensoren dazu geführt, dass die ursprüngliche IoT-Vision wei-
ter revolutioniert wurde. Die heutigen intelligenten Objekte können durch RFID-Tags und zu-
sätzliche Sensoren nicht mehr nur den Status und Ort zurückmelden, sondern sind darüber
hinaus in der Lage, die Echtzeit-Zustände und äußere Einwirkungen wahrzunehmen, zu ana-
lysieren und selbständig bestimmte Aktionen auszuführen. Besonders durch die verbreitete
Verfügbarkeit von universell einsetzbaren Assistenzsystemen (z.B. Smartphones und Tablets)
hat sich die IoT-Vision deutlich beschleunigt15
, denn plötzlich war das Internet für alle mobil
verfügbar und die Sensoren sowie die Daten konnten ortsunabhängig vom Menschen ange-
steuert werden (Andelfinger & Hänisch, 2015, S. 5). Diese Entwicklung brachte einen großen
gesellschaftlichen Umbruch mit sich und hatte einen erheblichen Einfluss auf neue Geschäfts-
modelle und verändert diese bis heute (Fleisch, Weinberger, & Wortmann, 2017, S. 3).
15
Die ersten Smartphones gab es bereits in den späten 1990er Jahren, durch die Einführung des iPhones im Jahr
2007 gewannen sie auf Grund der leichten Bedienbarkeit nennenswerte Marktanteile.

2.2.1. Begriffsdefinitionen und Erläuterungen
Das Internet of Things (“Internet der Dinge“)16
, kurz IoT ist der neue Trend in der Informati-
onstechnologie (IT) und durchlebt derzeit einen Hype in Unternehmen und Gesellschaft.
Ebenso wie bei der Definition von BIM gibt es in der IT-Community auch keine eindeutige
Definition von IoT. Daher wird in dieser Arbeit unter Auswertung der Literatur eine Begriffs-
erläuterung von IoT hergeleitet. Anschließend werden in diesem Abschnitt die Begrifflichkei-
ten „Intelligente Objekte“ und „Intelligente Services“ erläutert.
IoT – Internet of Things
Das Internet of Things wird von Wissenschaftlern, Forschern, Fachleuten und Innovatoren
unterschiedlich beschrieben:
„Während sich der Begriff Industrie 4.0 hauptsächlich auf die Prozesse in der
Produktentwicklung und Produktion bezieht [...], beschreibt das Internet der
Dinge die neuen Möglichkeiten von intelligenten, mit Sensorik ausgestatteten
Fertigprodukten [...].“ (HUBER & KAISER, 2017, S. 19)
“IoT can be considered as a global network infrastructure composed of numer-
ous connected devices that rely on sensory, communication, networking, and in-
formation processing technologies.” (XU, HE, & LI, 2014, S. 2233)
„Das ‚Internet der Dinge‘ ist Ausdruck einer tiefgreifenden Interaktion zwi-
schen dem Menschen und technischen Systemen sowie von technischen Syste-
men untereinander, wobei die Systeme selbst in zunehmendem Maße mit techni-
scher Intelligenz ausgestattet sind, die sie in bestimmtem Umfang zu eigenstän-
digem Handeln befähigt.“ (BRAND, HÜLSER, GRIMM, & AXEL ZWECK, 2009, S. 8)
“IoT= Services+ Data+ Networks + Sensors” (BILAL, 2017, S. 2)
“The Internet of Things (IoT) is a novel paradigm that is rapidly gaining
ground in the scenario of modern wireless telecommunications. The basic idea
of this concept is the pervasive presence around us of a variety of things or ob-
jects – such as Radio-Frequency IDentification (RFID) tags, sensors, actuators,
mobile phones, etc. – which, through unique addressing schemes, are able to
interact with each other and cooperate with their neighbors to reach common
goals” (ATZORI U. A., 2010, S. 1)
16
Die englische Bezeichnung hat sich im deutschsprachigen Raum durchgesetzt und wird zum Teil auch in deut-
scher Literatur genutzt. Für die vorliegende Arbeit wird ebenfalls durchgehend der englische Begriff verwendet.

In Anlehnung an Atzori (2010) kann der Begriff „Internet of Things“ zunächst als ein Tech-
nologie-Konzept17
verstanden werden. Während heute Informationen größtenteils noch von
Menschen in Computer eingegeben werden, soll dies zukünftig eine immer geringere Rolle
spielen. Durch den Zusammenschluss von meist mehreren unterschiedlichen Technologien
sind materielle „Dinge“ in der Lage, sich automatisch mit dem Internet zu verbinden, um sich
mit anderen Geräten auszutauschen oder durch die verfügbaren Daten neue Erkenntnisse zu
ermitteln und auszuwerten (Andelfinger & Hänisch, 2015). Von großer Bedeutung sind hier-
bei bereits existierende Technologien wie Identifikations- und Kommunikationstechnologien
und Sensornetze. Eine solche Vernetzung hat zum Ziel, wertvoll analysierte Daten bereitzu-
stellen und für eine verbesserte Transparenz in der Wertschöpfungskette zu sorgen.
Intelligente Objekte („Dinge“)
Kernelemente von IoT-Lösungen sind die über das Internet vernetzten „Dinge“ (engl.
„things“). Dabei handelt es sich in erster Linie um Hardware-Technologie, wie beispielsweise
RFID-Transponder, Sensoren, Aktoren oder weitere Objekte, die mit einem Mikroprozessor
und einer Antenne ausgestattet sind. Diese Technologien können nun in alltägliche Gegen-
stände wie beispielsweise Rauchmelder, Fahrradschlösser, Waschmaschinen oder auch Klei-
dungsstücke18
integriert werden. Durch den Verbund von softwaretechnischen Komponenten
mit mechanischen und elektronischen Teilen sind diese intelligenten Objekte in der Lage, be-
stimmte äußere Einwirkungen und Ereignisse selbstständig zu erfassen, sich eigenständig mit
dem Internet zu verbinden und diese Informationen automatisch auszuwerten und zu steuern
(Kaufmann, 2015, S. 13). Wegen dieses Automatismus und dieser selbstwissenden Steuerun-
gen werden diese Objekte im IoT-Konzept auch „Intelligente Objekte“ bzw. „Smarte Objekte“
(engl. „Smart Objects“/ „Smart Devices“) genannt.
Intelligente Services
Eine solche Vernetzung von Gegenständen und die damit erreichte Verfügbarkeit von Maschi-
nen- und Sensordaten ermöglicht eine neue Art von Services (Kaufmann, 2015). Im Grunde
genommen geht es bei den Services um die Überwachung und Wartung der Produkte und die
17
Im Laufe der Bearbeitung wurde immer wieder deutlich, dass eine eindeutige Definition und ein klares Ver-
ständnis von IoT eine Herausforderung darstellt. Eine Unterscheidung, ob es sich bei IoT um eine Technologie,
ein Konzept oder einen nicht zu definierenden Hype handelt, war ebenso schwierig wie eine klare Abgrenzung
dieses Begriffes von weiteren Begrifflichkeiten, die im engen Zusammenhang mit IoT stehen. Letztendlich habe
ich mich dafür entschieden, IoT als ein Konzept zu behandeln, da es sich zum einen aus verschiedenen Techno-
logien wie beispielsweise dem Internet, intelligenten Objekten und Services zusammensetzt und zum anderen
eine Vision beschreibt, in der zukünftig – dank dieser IoT-Technologien – jegliche Gegenstände sich selbstständig
mit dem Internet verbinden können und somit das „Internet der Dinge“ bilden.
18
Beispiele: (Robert Bosch Smart Home GmbH, 2018), (ABUS, 2018), (SEG Hausgeräte GmbH, 2018), (OMsig-
nal, 2018)

Bereitstellung ausgewerteter Daten. Diese können durch die Intelligenz der Produkte optimal
an den Bedarf angepasst werden und durch die Vernetzung unzähliger Informationen neues
Wissen generieren. Service-Leistungen können durch solche Vernetzungen eine immer grö-
ßere Bedeutung erhalten und die Geschäftsprozesse in allen Branchen stark verändern. Dies
ist schon heute im Bereich der verbrauchs- und leistungsbasierten Abrechnungen erkennbar.
So könnten z.B. in ein Lüftungssystem spezielle mit Sensorik versehene Filter eingebaut wer-
den, um die Nutzungsintensität bzw. Nutzungshäufigkeit des jeweiligen Produktes prüfen und
überwachen zu können. Der Sensor übermittelt eine Benachrichtigung, wenn der Filter ausge-
tauscht werden muss oder wenn eine Wartung ansteht. Ebenso wird – je nachdem wie häufig
diese Lüftung in Betrieb ist – ein angepasstes Zeitintervall zum Wechsel dieser Filter leis-
tungsbasiert abgerechnet.
2.2.2. Ausgewählte IoT-Komponente
Bei genauerer Betrachtung eines intelligenten Objektes bzw. einer IoT-Lösung fällt auf, dass
die Anwendungen in den meisten Fällen aus mehreren kombinierten Technologien bestehen,
um so den Automatismus, die Analyse und Auswertung von Ereignissen sowie den Zugriff
auf die Informationen durch den Menschen zu ermöglichen. In Anlehnung an Xu, He und Li
(2014, S. 2235) kann eine IoT-Anwendung im Wesentlichen durch folgende funktionale Hie-
rarchie beschrieben werden (vgl. Abb. 9 ):
Abb. 9 IoT-Schichten (eigene Darstellung in Anlehnung an Atzori u. a., 2010; Sukanya, 2015; Xu u. a., 2014)
“DINGE”
ANWENDUNG/
APPLIKATION
SERVICE/ANALYSE
NETZWERK
Frontend Application
Dienstleistungen
WIFI Gateway Internet Datenbank
Software
Hardware
(Big-)Daten
Analyse
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