Qualitätsprüfung von BIM-Modellen in der Fabrikplanung
von Franziska Wagner & Marcel Potthoff | 26. Februar 2026
Die Digitalisierung hat die Art und Weise, wie Gebäude geplant, gebaut und betrieben werden, in den letzten Jahren tiefgreifend verändert. Im klassischen Hochbau gehört die digitale Planung mit der Building-Information-Modeling-Methode (BIM) inzwischen zur gelebten Praxis. Doch in der Fabrikplanung, einer der komplexesten Formen des Bauens, steckt dieser Ansatz noch immer in den Anfängen. Dabei ist gerade hier der Bedarf besonders groß: Produktionssysteme, Materialflüsse, technische Versorgungseinrichtungen und Gebäudestrukturen müssen nicht nur sorgfältig aufeinander abgestimmt sein, sondern auch in hochdynamischen Umfeldern zuverlässig funktionieren. Dieses ist geprägt von hohem Zeitdruck, begrenzten Ressourcen und ständig steigenden Anforderungen an Effizienz und Flexibilität.
An dieser Stelle setzt die Building Information Cloud (BIC) mit Qualitätsprüfungen an, die speziell für die Fabrikplanung entwickelt wurden. Grundlage hierfür sind Erkenntnisse und Methoden aus dem Forschungsprojekt FaBIM, das mit dem Ziel gestartet wurde, BIM durchgängig über den gesamten Lebenszyklus einer Fabrik anzuwenden – von der frühen Planung über die Realisierung bis hin zum Betrieb.
Während der erste Blogbeitrag der BIM-GLW bereits gezeigt hat, wie BIM die Fabrikplanung ganzheitlich verändern kann, konzentriert sich dieser Beitrag auf einen zentralen Aspekt: die systematische und automatisierte Qualitätssicherung von Modellen. Denn ohne verlässliche, strukturierte und automatisiert prüfbare Daten bleibt digitales Planen Stückwerk.
Warum Qualitätsprüfungen in der Fabrikplanung so entscheidend sind
Eine Fabrik ist ein hochkomplexer Organismus, in dem Gebäude, Maschinen und Logistiksysteme nicht getrennt voneinander gedacht werden können. Jede Maschine stellt Anforderungen an das Tragwerk, die Versorgungstechnik oder die räumliche Struktur. Verkehrswege müssen bestimmte Ebenheitstoleranzen erfüllen, damit fahrerlose Transportsysteme (FTS) oder autonome mobile Roboter (AMR) sicher und störungsfrei arbeiten können. Medienanschlüsse müssen in der richtigen Menge, am richtigen Ort und mit der passenden Leistung vorhanden sein, damit Produktionssysteme zuverlässig betrieben werden können.
Schon kleine Fehler in diesen Modellschnittstellen können massive Auswirkungen haben: eine Maschine, deren Fundament nicht ausreichend tragfähig ist, ein Verkehrsweg, dessen Boden die geforderten Toleranzen nicht einhält, oder eine fehlende Medienzuleitung, die den gesamten Produktionsstart verzögert. In klassischen Abstimmungsrunden zwischen Architekt:innen, Tragwerksplaner:innen, TGA-Planer:innen und Fabrikplaner:innen fallen solche Probleme häufig erst spät auf – und führen dann zu teuren Umplanungen oder sogar baulichen Anpassungen.
Digitale Qualitätsprüfungen schaffen hier Abhilfe. Sie identifizieren Fehler frühzeitig, bevor sie im realen Projekt zu einem Risiko werden. Während im Hochbau vor allem DIN-Normen, die Musterbauordnung oder Arbeitsstättenrichtlinien geprüft werden, braucht die Fabrikplanung ergänzende Kriterien. Klassische Normprüfungen reichen nicht aus, wenn es um Maschinengewichte, Lastverteilungsflächen, technische Medien oder logistische Ebenheitsanforderungen geht.
Genau diese Lücke wurde im Forschungsprojekt FaBIM adressiert – und die Building Information Cloud hat die dort entwickelte Logik in konkrete, technisch umsetzbare Regelwerke überführt.
FaBIM als Grundlage für neue digitale Prüfmechanismen
Das Forschungsprojekt FaBIM verfolgte das Ziel, die Potenziale von BIM konsequent in die Fabrikplanung zu übertragen. Dabei wurden nicht nur Prozesse beschrieben, Informationsanforderungen definiert und ein gemeinsames Datenverständnis entwickelt, sondern auch konkrete Qualitätsanforderungen abgeleitet. Die BIM-GLW, das Fraunhofer IGCV, ifp consulting und Kohlbecker erarbeiteten gemeinsam, welche Informationen in welchen Planungsschritten notwendig sind und wie sich diese Informationen in digitalen Modellen abbilden lassen.
Die Building Information Cloud unterstützte das Konsortium in der Entwicklung mit ihrem Know-how in modellbasierten Prüfprozessen und übernahm die softwaretechnische Umsetzung der neu entwickelten Qualitätsregeln. Dadurch entstand ein entscheidender Mehrwert: Spezifische Anforderungen aus der Fabrikplanung lassen sich nun automatisiert auf Grundlage von IFC-Dateien prüfen – direkt auf der BIC.
Aus dem Projekt gingen drei zentrale Qualitätsprüfungen hervor:
- die Prüfung der Standsicherheit von Produktionssystemen,
- die Prüfung der Ebenheit von Verkehrswegen sowie
- die Prüfung der Medienversorgung
Jede dieser Prüfungen adressiert einen kritischen Aspekt der Fabrikplanung und sorgt dafür, dass Planungssicherheit bereits im digitalen Modell entsteht.
Qualitätsprüfung: Standsicherheit von Produktionssystemen
Die Standsicherheit von Produktionssystemen ist ein wesentlicher Faktor für die Betriebssicherheit und den Personenschutz in der Fertigung. Besonders bei großformatigen oder bewegten Anlagen wirken hohe Kräfte, die auf den Untergrund und die Befestigungselemente übertragen werden. Unzureichend abgestimmte Fundamentierungen oder fehlerhafte Verankerungen können hier schnell zu Schäden oder Sicherheitsrisiken führen.
Im Rahmen von FaBIM wurde daher die Qualitätsprüfung „Standsicherheit von Produktionssystemen“ entwickelt, um sicherzustellen, dass Maschinen und Anlagen auf dem vorgesehenen Fundament statisch korrekt und sicher installiert werden können. Wie alle Prüfungen basiert sie auf dem Abgleich zwischen dem Fachmodell der Produktionssystemplanung und dem Fachmodell der Objektplanung.
Zunächst wird überprüft, ob die jeweilige Anlage korrekt auf dem Untergrund modelliert ist. Befindet sich das Produktionssystem in der Höhe (z-Richtung) nicht bündig auf der Bodenplatte oder dem Fundament, gibt die Prüfung eine entsprechende Fehlermeldung aus. So lassen sich modellierte „Schwebelagen“ von Maschinen oder falsche Höhenbezüge unmittelbar erkennen.
Im nächsten Schritt liest das System die relevanten Attributwerte aus – darunter die Flächenlast (kN/m²) und das Gesamtgewicht (kg) der Anlagen sowie die maximale Tragfähigkeit und zulässige Einzellasten der zugeordneten Fundamente. Sollten Angaben fehlen, weist die Qualitätsprüfung explizit darauf hin. Für eine verlässliche Prüfung empfiehlt es sich, vorab einen LOI-Check (Level of Information) durchzuführen, um sicherzustellen, dass alle notwendigen Informationen im Modell hinterlegt sind.
Abschließend werden die statischen Anforderungen der Anlagen mit den zulässigen Belastungen der Fundamente verglichen. Überschreitet die Flächenlast oder das Gewicht einer Anlage die maximal zulässige Tragfähigkeit, erzeugt die Prüfung eine Warnmeldung. Über diese Rückmeldung kann das betroffene System im Modell direkt lokalisiert und überprüft werden. Sind alle Anforderungen erfüllt, wird ein entsprechendes positives Prüfergebnis ausgegeben. Auf diese Weise trägt die Prüfung dazu bei, Standsicherheitsrisiken frühzeitig zu erkennen und zu beheben – lange bevor erste Fundamente gegossen oder Maschinen montiert werden.
Qualitätsprüfung: Ebenheit der Verkehrswege
Ein reibungsloser Materialfluss ist das Rückgrat jeder modernen Produktionsstätte. Besonders in hochautomatisierten Fabriken, in denen FTS oder AMR im Einsatz sind, spielt die Ebenheit der Verkehrswege eine zentrale Rolle. Schon geringfügige Unebenheiten im Boden können hier zu Störungen, Stillständen, erhöhtem Verschleiß oder Qualitätsschwankungen führen.
Aufgrund dieser hohen Relevanz wurde im Rahmen von FaBIM die Qualitätsprüfung „Ebenheit der Verkehrswege“ entwickelt. Sie ermöglicht eine frühzeitige und automatisierte Kontrolle der Bodenbeschaffenheit innerhalb des BIM-Modells und prüft, ob die modellierten Flächen den definierten Toleranzen und Anforderungen für den Betrieb automatisierter Transportsysteme entsprechen.
Wie bei der ersten Qualitätsprüfung wird zunächst überprüft, ob die relevanten Bauteile korrekt modelliert wurden. In diesem Fall muss das sogenannte Lichtraumprofil, das als Referenzobjekt für die Ebenheitsanforderungen dient, bündig mit dem Bodenbelag des Untergrunds modelliert sein. Ist kein Lichtraumprofil vorhanden oder befindet sich dieses nicht bündig auf dem Boden, gibt die Prüfung eine entsprechende Fehlermeldung aus.
Im nächsten Schritt werden die Anforderungen an die Ebenheit über hinterlegte Normen und Richtlinien abgebildet. Aktuell berücksichtigt die Qualitätsprüfung unter anderem die DIN 18202 (Toleranzen im Hochbau) sowie eine VDMA-Richtlinie mit spezifischen Anforderungen an Böden in der Fördertechnik und Logistik. Diese Normen dienen als Grundlage, um die geforderte Ebenheit im Modell zu bewerten und müssen daher sowohl dem Bodenbelag als auch dem Lichtraumprofil des Verkehrsweges zugeordnet sein.
Im abschließenden Ebenheitsvergleich wird die im Modell hinterlegte Bodenebenheit mit den definierten Anforderungen aus den Normen verglichen. Dabei wird eine Rangfolge von niedrigeren zu höheren Anforderungen berücksichtigt. Weist das Lichtraumprofil eine höhere Anforderung auf, als der Bodenbelag erfüllen kann, erzeugt die Prüfung eine Fehlermeldung. Über diese Rückmeldung kann der betroffene Bereich im Modell direkt lokalisiert und überprüft werden. Sind alle Anforderungen erfüllt, wird ein entsprechendes positives Prüfergebnis ausgegeben.
Damit unterstützt die Prüfung Planer:innen dabei, kritische Bereiche frühzeitig zu erkennen – und stellt sicher, dass logistische Systeme später nicht an unzureichend ebenen Böden scheitern.
Qualitätsprüfung: Medienversorgung
Eine stabile und bedarfsgerechte Medienversorgung ist die Grundlage für einen zuverlässigen Betrieb moderner Fabriken. Maschinen und Anlagen benötigen eine Vielzahl unterschiedlicher Medien wie Strom, Druckluft, Wasser und technische Gase bis hin zu Abwasserleitungen oder Datenschnittstellen. Schon kleinste Planungsfehler – etwa fehlende Anschlusspunkte, falsch dimensionierte Leitungen oder unzureichende Kapazitäten – können zu Verzögerungen im Produktionsanlauf oder zu kostspieligen Anpassungen im laufenden Betrieb führen.
Um solche Risiken frühzeitig zu erkennen, wurde im Rahmen von FaBIM die Qualitätsprüfung „Medienversorgung“ entwickelt. Sie überprüft automatisiert, ob alle im BIM-Modell hinterlegten Anforderungen der Anlagen an die gebäudeseitigen Anschlusspunkte erfüllt sind.
Diese Qualitätsprüfung ist die komplexeste der im Rahmen von FaBIM entwickelten Prüfregeln und lässt sich in mehrere Prüfläufe unterteilen. Auf eine detaillierte Erläuterung der Attributprüfung wird hier verzichtet, da diese analog zu den vorherigen Qualitätsprüfungen durchgeführt wird.
Im ersten Prüflauf wird geprüft, ob die von den Produktionssystemen benötigte Medienversorgung grundsätzlich gewährleistet ist. Hierzu werden das Medium und die Fließrichtung der Medienverbindung (FlowDirection) an den Anschlusspunkten der Produktionssysteme ausgelesen. Anschließend wird abgeglichen, ob sich im selben Raum ein passender gebäudeseitiger Anschlusspunkt mit komplementärer Fließrichtung befindet. Ist dies nicht der Fall, gibt der Qualitäts-Check eine entsprechende Fehlermeldung aus, aus der hervorgeht, für welches Medium in welchem Raum die Ver- oder Entsorgung nicht gewährleistet ist.
Im zweiten Prüflauf werden die Anschlusswerte der Medienversorgung raumweise überprüft. Dabei werden etwa der summierte Stromverbrauch (in kW) oder die summierte Abwasserproduktion (in l/h) der Produktionssysteme mit den verfügbaren Kapazitäten der gebäudeseitigen Anschlüsse verglichen. Neben der Summenprüfung erfolgt zusätzlich ein Abgleich der Maximalwerte einzelner Anschlüsse. So wird beispielsweise erkannt, wenn die Abwasserproduktion einer Anlage die Kapazität eines einzelnen Bodenablaufs überschreitet und auf mehrere Anschlusspunkte verteilt werden müsste. Werden eine oder mehrere Anforderungen nicht erfüllt, erzeugt die Prüfung eine Fehlermeldung, die die betroffenen Räume und Anschlusspunkte klar benennt.
Im dritten Prüflauf wird schließlich der Abstand zwischen den Anschlusspunkten der Anlagen und den zugehörigen gebäudeseitigen Anschlusspunkten geprüft. Für jedes Medium können maximal zulässige Abstände individuell definiert werden. Wird der hinterlegte Grenzwert überschritten, gibt die Prüfung eine Warnmeldung aus. So lassen sich unnötig lange Leitungswege oder ungünstige Positionierungen frühzeitig erkennen.
Wenn alle drei Prüfläufe erfolgreich bestanden werden, wird eine entsprechende positive Rückmeldung ausgegeben. Damit liegt eine klare, digitale Bestätigung vor, dass die geplante Medienversorgung die Anforderungen der Produktionssysteme erfüllt.
Fazit und Forschungsperspektiven: Wege in die Zukunft
Ziel der entwickelten Qualitätsprüfungen ist es, mögliche Unregelmäßigkeiten oder Planungsfehler bereits in der digitalen Planungsphase zu erkennen und zu korrigieren, bevor sie in der realen Fabrikumgebung zu kostenintensiven Anpassungen oder Betriebsunterbrechungen führen. Durch den Einsatz digitaler Prüfmechanismen kann die Zuverlässigkeit der Planungsdaten erheblich gesteigert und die Qualität der resultierenden Fabrikumsetzung nachhaltig verbessert werden.
Die bisherigen Forschungsergebnisse decken nur einen Teil der Vielzahl von Schnittstellen zwischen den verschiedenen Planungsdomänen ab. Sie zeigen jedoch, dass automatisierte Qualitätsprüfungen ein hohes Potenzial besitzen, den Planungsprozess nicht nur effizienter, sondern auch transparenter zu gestalten.
Gleichzeitig eröffnen sich neue Perspektiven für Forschung und Entwicklung – etwa durch den Einsatz von KI-gestützten Prüfalgorithmen, semantischer Modellinterpretation oder lernenden Systemen, die Planungsfehler selbstständig erkennen und Lösungsvorschläge generieren. Langfristig kann so ein durchgängig digital abgesicherter Planungsprozess entstehen, in dem Fabrikmodelle nicht nur Datenbasis, sondern aktiver Bestandteil der Qualitätssicherung werden.
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