Der Übergang zu modellbasierter Planung und Konstruktion

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1 Infrastructure Solutions Hintergrundinformation (White Paper) Der Übergang zu modellbasierter Planung und Konstruktion Die Wahl zwischen 2D und 3D Müssen Sie sich wirklich zwischen 2D und 3D entscheiden? Die Antwort ist nein, aber es ist wichtig zu wissen, warum dies nicht erforderlich ist. In der Konstruktions- und Planungstechnologie lässt sich seit einigen Jahren der Beginn eines bedeutsamen Wandels beobachten: von der Automatisierung herkömmlicher Zeichnungsprozesse in 2D zur Entwicklung von 3D-Modellen als Entwurfsgrundlage. Diese Entwicklung bringt wertvolle Vorteile, wie z.b. verbesserte Zeichnungskoordination, raschere Kommunikation von Entwurfsalternativen und geringerer Nachbearbeitungsaufwand vor Ort. Diese Vorteile lassen sich auf ideale Weise im Tiefbau bzw. im Straßenbau, Trassenplanung, usw. nutzen. Dabei geht es nicht um die Entscheidung zwischen 2D oder 3D, da diese Verfahren einander nicht ausschließen noch nicht einmal innerhalb eines einzelnen Projekts. Durch den Einsatz von modellbasierter 3D-Planungssoftware, wie z.b. Autodesk Civil 3D, kann in der tiefbauspezifischen Planung und Ausführung von beiden Welten profitiert werden. Modellbasierte Konstruktion Um das Konzept modellbasierter Planung wirklich verstehen zu können, muss man über 3D hinausdenken. In der modellbasierten Konstruktion erstellen Sie aus einem Geländedaten oder einem Straßenentwurf ein Datenmodell, aus dem die spezifischen Arbeitsdaten generiert werden: Volumen von Auf- und Abtrag, Querschnitte und Querprofile, die dynamisch miteinander verknüpft sind, Topologien, Böschungen, visualisierte Geländemodelle für Präsentationen, Entwurfszeichnungen und Baudokumente, Konstruktionspläne, Profile, Absteckungen, Details, Reports und Präsentationsgrafiken. Ausgangsbasis bei der Definition der einzelnen Elemente ist eine zentralisierte Darstellung der Daten des jeweiligen Geländes bzw. der jeweiligen Straße. Durch modellbasierte Planungsmethoden lassen sich umfassendere Entwurfsmodelle erstellen, die wichtige nichtgrafische Daten, 2D- und 3D-Geometrien sowie Daten zu funktionalen Beziehungen enthalten, wie z.b. die Verknüpfung zwischen einer Straße und dem Seitenstreifen sowie den angrenzenden Parzellen. Durch die Erstellung eines einzigen Straßenmodells anstelle mehrerer, nicht zusammenhängender CAD-Zeichnungen definieren Sie einen einzigen Datensatz aus dem alle Projektdokumente erzeugt werden, was die Koordination zwischen den einzelnen Arbeitsprodukten und -disziplinen optimiert. Wenn Sie beispielsweise die Straße verschieben, werden alle anderen Elemente, z.b. Profile, Querschnitte, Parzellen oder Punkte, automatisch und umgehend aktualisiert (siehe Abb. 1). Die digitalen Planungsdaten, die aus dem Modell generiert werden, unterstützen nicht nur Planungs- und Bauphasen, sondern können auch in späteren Projektphasen während der gesamten Lebensdauer eines Infrastrukturobjektes genutzt werden. 1

2 Die finalen Zeichnungen werden aus den Daten im Model abgeleitet. Änderungen an den Trassen bewirken die Aktualisierung von Profilen, Querschnitten, Trassenzeichnungen etc. Änderungen an der Parzellengeometrie bewirken die Aktualisierung von Tabellen, Beschriftungen und Grafiken Flächen werden aus zahlreichen 3D-Quelldaten abgeleitet. Wenn sich ein Punkt ändert, wird die Fläche entsprechend angepasst. Punkte werden zur Nutzung im gesamten Projektverlauf in Gruppen kategorisiert. Abb. 1: Dynamische Beziehungen in der modellbasierten Planung Beim modellbasierten Ansatz entspricht die Anzahl der Planungsdaten dem jeweiligen Entwurfsstadium. Eine Straße lässt sich beispielsweise als einzelne Mittellinie (während der Planung), als komplette Mittellinie, Asphaltkante, Bankett und Seitenstreifen (später Vorentwurf, Plandokumentation) sowie als ein mit allen Details versehenes Straßenmodell (Konstruktionsphase) darstellen, ohne das hierfür Neu- oder Mehrfacheingaben erforderlich werden. Das Mittellinienobjekt kann problemlos modifiziert und erweitert werden, um in Übereinstimmung mit der aktuellen Projektphase Daten und Details der nächsten Stufe bzw. wie aktuell erforderlich zu integrieren. Entsprechend entwickelt sich das Datenmodell immer weiter, sodass beim Übergang von einer Entwurfsphase in die nächste nicht mehr von Grund auf neu begonnen werden muss. Dies reduziert mögliche Fehler bei der Koordination und sorgt für eine durchgängig einheitliche grafische Darstellung der Objekte im gesamten finalen Entwurfssatz. Vorteile für Planer und Ingenieure Ingenieure und Planer profitieren bei der modellbasierten Konstruktion von einer verbesserten Projektqualität durch die optimierte Koordination nicht nur der Pläne, Profile, Ansichten und Mengenermittlungen sondern auch zwischen den einzelnen Disziplinen. Wenn beispielsweise verschiedene Bereiche mit demselben Modell arbeiten, lassen sich mithilfe der 3D-Funktionalität problemlos Überschneidungen zwischen Abwasser- und Wasserleitungen, Entwässerungsplänen, Straßenkreuzungen etc. ermitteln. Auch die Koordination zwischen den einzelnen Bereichen wird durch die Arbeit an einem Modell verbessert, und Probleme lassen sich noch vor der Bauausführung beheben, sodass sich der Zeit- und Kostenaufwand für Nacharbeiten reduziert. Dieselben Planungsdaten können in der 3D-Darstellung zur optimalen Visualisierung eines Gelände- oder Straßenentwurfsplans verwendet werden, um die Kommunikation mit Kunden und Partnern zu verbessern und auf diese Weise zu gewährleisten, dass das Endergebnis allen Erwartungen gerecht wird. 2

3 Der Genehmigungsprozess in Tiefbauprojekten erfordert eine rasche und effektive Übermittlung und Präsentation verschiedener Entwurfsvorschläge an eine Vielzahl von Beteiligten. Der modellbasierte Ansatz unterstützt Sie bei der effizienten Kommunikation Ihrer Entwurfsvorschläge sowohl intern an das Projektteam als auch extern an Kunden, Behörden, Prüfer und andere für den Erfolg eines Projekts wichtige Personen. Vorteile bei der Bauausführung Die 3D-Modellierung betrifft den gesamten Projektablauf und nicht nur die Konstruktionsphase. 3D- Modelle reduzieren Koordinationsprobleme in den Projektteams, da Ingenieure und Planer sowie die ausführenden Baufirmen mit demselben Datensatz im 1:1-Maßstab arbeiten, womit gewährleistet ist, dass alles perfekt zusammenpasst. Darüber hinaus lassen sich die Auswirkungen von Überarbeitungen und Änderungen während der Planungs- und Ausführungsphasen mit einem 3D- Modell wesentlich einfacher und kosteneffizienter sowohl auf dem Gelände vor Ort als auch im Büro überprüfen. Durch den Einsatz der modellbasierten Konstruktion in den Architekturbüros lassen sich erwiesenermaßen bereits 10 % der Baukosten einsparen und man geht davon aus, dass sich die Einsparungen durch die Lösung von Problemen noch vor der Bauphase auf bis zu 20 % belaufen. Ebenso einfach lassen sich diese Vorteile auch im Tiefbau realisieren. Fehler, die am Ende einer Projektphase offenkundig werden, haben deutlich stärkere Auswirkungen und sind wesentlich teurer zu korrigieren. Nachdem ein Modell das Projekt in einer 3D-Darstellung abbildet, lassen sich Probleme, die in einer 2D-Ansicht häufig unentdeckt bleiben, leichter erkennen und in einem früheren Prozessstadium lösen als bisher, wodurch Sie und Ihr Kunde Zeit und Geld sparen. Vorteile für Eigentümer und Betreiber Der vermutlich größte Vorteil der modellbasierten Konstruktion ist die Tatsache, dass die digitalen Entwurfsdaten während des gesamten Lebenszyklus einer Infrastruktur verwendet werden können. Die aus dem Modell generierten Daten können sowohl kurz- als auch langfristig in der Anlagenwartung und Ressourcenverwaltung, im Notfallmanagement sowie in Simulationsszenarien für Erweiterungen, Straßen- oder Gebäudeerneuerungen, Umweltanalysen und anderen Bereichen der Infrastrukturverwaltung Einsatz finden. Mit diesen Möglichkeiten können herkömmliche CAD- oder GIS-Pakete nicht aufwarten. Das Modell wird zum Dreh- und Angelpunkt im Betrieb und bei der Verwaltung von Infrastrukturen und stellt eine Dateninvestition mit hoher Rendite dar. Abbildung 2 zeigt die Vorteile beim Übergang von dateibasierten proprietären Systemen und dem Ansatz auf Modellbasis, der eine bedarfsgerechte Erweiterung des Modells um die erforderlichen Informationen und Daten ermöglicht. 3

4 Basiskarte Vermessung Planungs- oder CAD- GIS- Kartografie Konstruktion und Planung Fakturierung Wartung Arbeitsauftrag Betrieb Ausfall Basiskarte Vermessung Planungs- oder CAD- Konstruktion und Planung Zentr. Datenbank Das Modell GIS- Kartografie Kundenservice Kundenservice Fakturierung Wartung Arbeitsauftrag Betrieb Ausfall Abb. 2: Unterstützung der Arbeitsläufe während der gesamten Lebensdauer eines Infrastrukturobjektes 4

5 Die Entwicklung der digitalen Planung Der Ansatz von Autodesk optimiert den Planungsprozess von der Konzeption, Entwicklung und Visualisierung des Entwurfs bis zur Erstellung der Baudokumente und liefert nützliche digitale Plandaten für den weitergehenden Einsatz während der gesamten Lebensdauer einer Infrastrukturanlage. Dieser Ansatz verbessert die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen allen Projektbeteiligten. Um jedoch diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen, müssen die auf 2D- Zeichnungen basierenden Arbeitsprozesse in Planung und Bauausführung um den Einsatz von 3D- Modellen erweitert werden. Die größte Chance zur Verbesserung der Prozesse im gesamten Lebenszyklus von Infrastrukturobjekten liegt darin, sich die Vorteile digitaler Planungsdaten bei der Konzeptionierung, Konstruktion, Ausführung und Verwaltung der Infrastrukturanlagen, wie z.b. Straßen, Abwasserrohre, Wasserrinnen und Gebäude, nutzbar zu machen. Folgende Tabelle zeigt eine Gegenüberstellung der einzelnen Entwicklungsstufen der digitalen Planung mit ihren Auswirkungen auf Prozesse, Darstellung und Projektergebnisse. Entwicklung Zeichnen Modellbasierte Planung/Konstruktion Integrierter Ansatz für Infrastrukturlebenszyklus Prozessorientiert Zeichnen Planen/Konstruieren Planung, Konstruktion, Ausschreibung, Bau, Betrieb, Verwaltung Wichtigstes Darstellungsmedium 2D- Zeichnungen, Papier Daten aus 2D- und 3D- Ansichten von Modellen sowie Visualisierungen Datenmodell mit integrierten Geometriedaten in 2D und 3D Zentrales Arbeitsprodukt Einzelne Bauzeichnungen Koordinierter Bauzeichnungssatz, abgeleitet aus einem zentralen Infrastrukturmodell Umfassendes Datenmodell, das eine einfache Produktion von Reports, Plänen und Papierausdrucken ermöglicht Wie Sie in der Tabelle sehen können, bildet der Übergang in die modellbasierte Planung das Fundament für einen integrierten Ansatz eines zentralen Datenmodells. Das Modell ermöglicht eine effizientere und präzisere Abwicklung der Folgeprozesse und liefert dabei identische Planungsdaten, die von einem wesentlich größeren nachgelagerten Nutzerkreis verwendet werden können. Auf diese Weise wird die Lücke zwischen 2D-Zeichnungen und dem Bedarf an intelligenten Planungsdaten wirksam überbrückt. Modellbasierte Planungsmethoden schaffen umfassendere und strukturiertere Daten, die auch über den Konstruktionsprozess hinaus einsetzbar sind. Jedoch muss bei diesem Ansatz nicht alles in 3D dargestellt werden. Die Modelle können je nach Bedarf 3D-Elemente enthalten, unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Tatsache, dass 2D auch in Zukunft in Bereichen, wie der Detaillierung im Tiefbau, eine wichtige Rolle spielt. Ziel dabei ist, eine breite Palette an Werkzeugen und Optionen zur Verfügung zu stellen, mit denen Sie in 2D, 3D oder beiden arbeiten können und dabei den Planungsprozess im Tiefbau sowie den gesamten Lebenszyklus einer Infrastrukturanlage zu unterstützen. Die Autodesk-Lösung Autodesk bietet mit Autodesk Civil 3D eine Konstruktions- und Planungslösung für den Tiefbau und die Baubranche, die den Entwurfsprozess optimiert und digitale Daten generiert, die während der gesamten Lebensdauer eines Infrastrukturobjektes Anwendung finden. Die Lösungen von Autodesk umfassen Werkzeuge für Planung, Entwurf, Konzeptionierung, Konstruktion und Visualisierung sowie die Produktion koordinierter Baudokumente, die die Kommunikation und Zusammenarbeit in allen Projektphasen verbessern. Der Übergang auf den modellbasierten Ansatz von Autodesk ist im individuellen Tempo möglich, d.h. die klassischen Zeichnungsverfahren können je nach Anforderung parallel zur modellbasierten Konstruktion eingesetzt werden. 5

6 Man muss sich also nicht auf 2D oder auf 3D festlegen. Sie wählen die für die jeweilige Aufgabenstellung effektivste Methode und profitieren von leistungsstarken, flexiblen Werkzeugen, die ihre Arbeitsabläufe optimieren. Autodesk GmbH Aidenbachstrasse München Autodesk ist eine eingetragene Marken von Autodesk, Inc. in den USA und anderen Ländern. Alle anderen Marken und Kennzeichen sind Eigentum der jeweiligen Inhaber Autodesk, Inc. Alle Rechte vorbehalten. 6