Building Information Modeling. Ein neues Werkzeug zur erfolgreichen Realisierung von Großprojekten bei der Deutschen Bahn

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1 Building Information Modeling Ein neues Werkzeug zur erfolgreichen Realisierung von Großprojekten bei der Deutschen Bahn 10. Österreichischer Tunneltag 12. Oktober 2016, Salzburg

2 Die Großprojekte der DB BIM bei der DB Netz AG Das BIM-Pilotprojekt Tunnel Rastatt Ausblick 2

3 Die Deutsche Bahn betreibt und erweitert die Schieneninfrastruktur Deutschlands ein große Herausforderung DB Netze Fahrweg Wir bauen und betreiben die Bahn-Infrastruktur! DB Station & Service Wir bauen und betreiben Bahnhöfe! > Mio. Umsatz 2014 > km Betriebslänge > Mitarbeiter/ innen 74 ca Mrd. Euro Modernisierung der Infrastruktur in den nächsten 5 Jahren Eisenbahn -brücken ca. 700 / 510 km Tunnel (Anzahl/Länge) Mio. Umsatz Mio. m 2 Mietfläch e > Mitarbeiter/ -innen 17 Mio. Ein- und Aussteiger pro Tag Bahnhöfe 145 Mio. aktive Großprojekte Stationshalte pro Jahr 3

4 Erfolgreiche Realisierung von Großprojekten verlangt nach Erfüllung vieler Projektanforderungen Qualität / Funktionalität Termine Kosten / Finanzierung Realisierung des Projektes unter Einhaltung der vereinbarten Qualität/Funktionalität der vereinbarten Termine und des vereinbarten Kostenbudgets Arbeitssicherheit Gewährleistung der Gesundheit aller Projektmitarbeiter Erfolgreiche Projektrealisierung Umweltanforderungen Prozesse / Organisation Schutz von Flora und Fauna Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre Rechten und Eigentum Dritter (Erschütterungs-/Staub-/Lärmschutz) Sicherstellung von eindeutiger und rascher Entscheidungswege eindeutiger Aufgabenzuordnung und Verantwortlichkeiten Markt Suche der am besten geeigneten Partner zur Auftragsabwicklung Öffentliche Meinung Erarbeitung und Sicherung einer hohen öffentlichen Akzeptanz 4 4

5 Verschiedene Großprojekte in Deutschland haben Probleme mit der Erfüllung der Projektanforderungen Strukturelle Defizite? Ende 2012: Schaffung einer Reformkommission Bau von Grossprojekten durch den Verkehrsminister Ramsauer Ausarbeitung von konkreten Handlungsempfehlungen, um künftig Großprojekte in der vereinbarten Qualität, termin- und kostengerecht abzuwickeln Reputationsschäden von der deutschen Wirtschaft abzuwenden 5

6 Die Reformkommission Bau von Großprojekten gab 2015 Empfehlungen zu 10 Themengebieten Kooperatives Planen im Team Erst planen, dann bauen Verbindliche Wirtschaftlichkeitsuntersuchung Klare Prozesse und Zuständigkeiten/Kompetenzzentren Stärkere Transparenz und Kontrolle Risikomanagement und Erfassung von Risiken im Haushalt Vergabe an den Wirtschaftlichsten, nicht den Billigsten Partnerschaftliche Projektzusammenarbeit Außergerichtliche Streitbeilegung Nutzung digitaler Medien Building Information Modeling 6

7 Die Großprojekte der DB BIM bei der DB Netz AG Das BIM-Pilotprojekt Tunnel Rastatt Ausblick 7

8 BIM - Verständnis bei der DB Zuerst virtuell bauen dann real Lph 2: Lph 3: Entwurfsplanung Lph 4: Genehmigungsplanung Lph 5: Ausführungsplanung Vorplanung Lph 6/7: Lph 0/1: Bedarfsanalyse, Grundlagenermittlung Betreiber Bahntechnik Anlagenmanager Bauherr Projektleiter Projektingenieur Vermesser / GIS Ausschreibung + Vergabe Bauleitung Unternehmer Geologe Erneuerung Lph 8: Ausführung 4D/5D Rückbau Betrieb und Unterhalt Lph 9: Inbetriebnahme + Dokumentation Baubetriebsplanung/Logistik BIM ist eine modellbasierte Methode zur digitalen Planung, Realisierung und Bewirtschaftung von Bauprojekten über den gesamten Lebenszyklus 8

9 Endtermin Endtermin BIM sorgt für einen raschen Erkenntnisgewinn in den frühen Projektphasen, ist jedoch doch niemals ein Ersatz für das Risikomanagement ohne BIM mit BIM Projektkosten Projektkosten Restrisiken Endkosten Endkosten Erkenntnisgewinn klassisch Basiskosten Erkenntnisgewinn mit BIM Basiskosten Projektphasen Projektphasen Projektvorbereitung Planung Vorbereitung der Ausführung Ausführung Projektvorbereitung Planung Vorbereitung der Ausführung Ausführung 9

10 Trotzdem leistet BIM einen signifikanten Beitrag zur verbesserten Erreichung der Projektziele Bessere Planungsqualität Kollisionsprüfungen, d.h. automatische Prüfung auf Widersprüche zwischen den Gewerken Varianten- und Fertigungsanalysen vor Baubeginn Vorteile von BIM Höhere Terminsicherheit Höhere Kostensicherheit/ Effizienzsteigerung Bauablaufmodelle in abgestimmten, integrierten Terminmodellen; unter frühem Einbezug von Ausführungs-know-how Minimierung vergessener Leistungen in Terminplänen Genauere, vollständige Mengen-/ Kostendaten bereits in frühen Planungsphasen Transparente Aktualisierung abgestimmter Kostenmodelle Akzeptanzsteigerung großer Infrastrukturprojekte Visualisierung komplexer Gesamtzusammenhänge eines Bauwerks Hochwertige Variantenbetrachtungen in großer Zahl Bessere Lebenszyklusbetrachtungen Frühe Betriebssimulationen mit Lebenszyklusbetrachtungen Frühzeitige Übergabe der digitalen Baudokumentation Optimierung Betrieb und Unterhalt 10

11 Die Strategie der DB sieht die Einführung von BIM bis Ende 2020 in drei Stufen vor 12/2020 III bis Ende 2020 werden alle neuen standardisierbaren und komplexen Projekte mit BIM geplant 12/2018 II II III 12/2015 I I Entwerfen einer Vision Definieren von Zielen Entwickeln einer Strategie Erarbeitung eines Aktionsplans Etablieren erster Pilotprojekte II Pilotieren in der Fläche Umsetzen des Aktionsplans Aufbau eines Kernteams mit BIM Fähigkeiten Erarbeiten eines Firmenstandards aus den Best Practice Lösungen der Pilotprojekte Planen aller neuen standardisierbaren und komplexen Projekte mit BIM Überführen der Erkenntnisgewinne aller Handlungsfelder in den Regelbetrieb Etablieren eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses BIM 11

12 Oberbau KIB Tiefbau/Erdbau Oberleitung/LST Hochbau Bahnübergang TK / Energievers. Lärmschutz Anwendungsfälle Mit einem Portfolio von 10 Pilotprojekten sollen bei der DB möglichst alle Regionen, Gewerke und Anwendungsfälle abgedeckt werden Pilotprojekte Pilotierte Gewerke und Anwendungsfälle 6 1 ABS/NBS Karlsruhe Basel Allgemein Filstalbrücke (PSU) ABS 46/2 Emmerich Oberhausen RRX Rhein-Ruhr-Express ABS Stendal Uelzen 2. Baustufe) Anbindung Fehmarnbelt Planung Ausführung GL Ausbau Homburger Damm ABS Berlin-Dresden 2. Baustufe Rotenburg-Verden Betrieb Rückbau / Erneuerung noch keine Anwendungen noch keine Anwendungen 1 10 Knoten Bamberg Lph 1/2 Lph 3/4 Lph 5-8 Gewerke 12

13 Die Großprojekte der DB BIM bei der DB Netz AG Das BIM-Pilotprojekt Tunnel Rastatt Ausblick 13

14 Der Tunnel Rastatt - Schlüsselobjekt auf dem Korridor A Rhein Alpen Korridor (Korridor A) Tunnellänge 4270 Meter Rastatt 1. Erhöhung der Streckenkapazität: Dauerhafte Aufnahme des prognostizierten Mehrverkehrs auf der Rheintalbahn 2. Entmischung der Verkehre: Verhinderung gegenseitiger Beeinträchtigungen im Betrieb durch Trennung schneller Fernverkehrszüge von langsameren Zügen des Nah- und Güterverkehrs. 3. Qualitative Verbesserung für die Reisenden: Verkürzung der Reisezeiten durch die Erhöhung der maximalen Geschwindigkeit für den Fernreiseverkehr auf 250 km/h 4. Schutz der Anwohner: Schutz vor Lärm und Erschütterungen 14

15 Tunnel Rastatt Regelprofil für TBM - Vortrieb TBM-Typ: Mixschild Schilddurchmesser: mm Leistung am Schneidrad: kw Gesamtlänge: 93 m Gesamtgewicht: Tonnen 15

16 Tunnel Rastatt - Geologisches Längenprofil Bautechnische Herausforderungen - 3 Vereisungskampagnen Federbachquerung Frostdach Offene Bauweise Nord Schildvortrieb (TVM) Offene Bauweise Süd Grundwasserwanne Nord Grundwasserwanne Süd 20 m Federbachquerung Frostdach... Vereisung Querschläge... Unterquerung Rheintalbahn Ringförmige Vereisung 16

17 Tunnel Rastatt - BIM Pilotprojekt 5D Modell Tunnel plus Portalportalbauwerke Objekte Leistungspositionen Aktivitäten 8 Teilmodelle 3D Print Portal Nord 17

18 In Abwesenheit von Standards regelt ein BIM-Projektabwicklungsplan die Zusammenarbeit und erforderlichen Prozesse Projektbeispiel Inhalt FRAGE INHALT WO SUCHEN / KAPITEL Rollen Verantwortlichkeiten 6 Rollen und Verantwortlichkeiten Wer / Menschen Was / Richtlinien BIM Ziele BIM Anwendungen Lieferobjekte Projektstruktur Modellinhalt (-struktur) Fertigstellungsgrade Rechte BIM Ziele und BIM Anwendungen Lieferobjekte Modellierung Inhalt und Struktur Zusammenarbeit Qualitätsstandards 7 10 Zusammenarbeit Qualitätskontrolle Wann / Prozesse Wie / Technologie Software Datenaustausch Formate Datenmanagement Plattformen 8 Software und Datenaustausch Ergebnis Der BAP wurde auf Grundlage der bisherigen Standards aus dem Hochbau erstellt und für BIM im Infrastrukturbereich in Deutschland weiterentwickelt. 18

19 Bei der 3D-Modellierung werden geometrische 3D-Objekte und relevante Attribute in Modellen zusammengestellt 3D-Teilmodelle 3D-Gesamtmodell Anwendungsfälle Kollisionsprüfung Mengenermittlung Planableitung Visualisierung 4D-Modellierung (3D+Zeit) 5D-Modellierung (4D+Kosten) Interaktionsmodell Simulationen Bestandsmodell Kernaussage Das 3D-Modell ist das zentrale Element in einem BIM-Projekt und es dient als Grundlage für alle weiteren Anwendungsfälle. 19

20 Durch Kollisionsprüfung und Planungskoordination können bereits in der Planungsphase konfliktfreie Modelle erstellt werden Ursache Messstelle verfüllt geometrische Kollision erkannt Kernaussage Planungsbesprechung mit Koordinationsmodell Durch den Ansatz erst virtuell, dann real bauen können mögliche Optimierungen bereits frühzeitig erkannt werden. Konflikt gelöst 20

21 Der Tunnel Rastatt ist ein BIM Pilotprojekt 5D Modell wurde erstellt Beispiel Portalbauwerk Nord 21

22 Auf der Baustelle kommen zunehmend mobile Endgeräte und moderne Baustellenlogistik zum Einsatz Kernaussage Aktuelle Leistungswerte von der Baustelle können durch den Einsatz moderner Baustellenlogistik direkt ins Modell überführt werden. Die automatische Gerätesteuerung ist denkbar. 22

23 Projektvisualisierungen werden für die Projektkommunikation und Öffentlichkeitsarbeit eingesetzt Trassenverlauf Bauablauf Simulation Lärmschutz Betroffenheit Virtuelle Realität Kernaussage Durch die verständliche Erläuterung des Projekts anhand von Visualisierungen und mit Hilfe neuer Präsentationsmedien kann die Akzeptanz gesteigert werden. 23

24 Durch die projektspezifische Kooperation mit der RUB werden die BIM-Anwendungsfälle um ein Interaktionsmodell erweitert Interaktionsmodell Dateninput aus: Baugrunduntersuchung Bestandsaufnahme Planung Vermessung Vortriebsmonitoring Kernaussage Mit dem Interaktionsmodell können Setzungsprognosen und Risikoanalysen für den Bestand durchgeführt werden. Eine Erweiterung des Modells zur Vortriebssteuerung ist möglich. 24

25 Die Großprojekte der DB BIM bei der DB Netz AG Das BIM-Pilotprojekt Tunnel Rastatt Ausblick 225

26 Künftige Vision: In? Jahren ist die gesamte Infrastruktur im 3D - Modell erfasst Köln-Nippes ICE Werk Hannover Hbf Tunnel Rastatt DB Systel WorldInsight Filstalbrücke 2. Stammstrecke München 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Heinz Ehrbar Leiter Management Großprojekte DB Netz AG Kleyerstraße Frankfurt am Main 27