BIM in der Infrastrukturplanung Brücke, Tunnel und Sonderbauwerke Anforderungen Herausforderungen Umsetzung Vision
About me Dipl. Ing. Landschaftsarchitektur und Freiraumplanung seit 2005 Die Contelos GmbH Gründungsjahr 1992 Seit 2009 Anwendungsingenieurin und Consultant im GIS und Tiefbaubereich bei Contelos GmbH Schwerpunkte: Consulting, Projektarbeit, Support, Schulungen im Infrastruktur Bereich Mitarbeiter Jahresumsatz Wirkungskreis 42 rd. 8 Mio. Deutschland, Österreich, Schweiz (D A CH) Blogger http://contelos-gis.blogspot.de/ Referentin bei Autodesk University Unsere Fachbereiche: Maschinenbau Hochbau / BIM Tiefbau / Infrastruktur Softwareentwicklung/ Datenmanagement IT-Systemtechnik
Anforderungen BIM Einführung BIM4INFRA 2020 InfraGML LandXML IFC 5 LOD
Bei Hochbauprojekten des Bundes Geeignetheit BIM-Methode prüfen! Erlass v. 16.01.2017- Einführung von BIM bis 2020 "Die durchgehende Digitalisierung der Projektvorbereitungs-, Planungs-, Bau-, Betriebs- und Nutzungsphase bietet perspektivisch erhebliche Effizienzpotenziale bei größeren Bauvorhaben. Dies gilt auch für größere Bauvorhaben des Bundes.... "ab sofort bei neuen zivilen Neu-, Um- und Erweiterungsbauvorhaben (...) im Inland mit einem geschätzten Baukostenvolumen ab 5 Mio. (brutto, ohne Baunebenkosten)"
Stufenplan Digitales Planen und Bauen Das BMVI begleitet BIM aktuell in vier Pilotprojekten, jeweils zwei Straßen- und Bahnprojekten zusammen mit der DEGES und der DB AG: Brücke im Zuge der B 107n in Sachsen Petersdorfer Brücke im Zuge der A 19 in Mecklenburg-Vorpommern Rastatter Tunnel (auf der Schienenstrecke Karlsruhe-Basel) Filstalbrücke (auf der Schienenstrecke Wendlingen-Ulm)
Das Erstellen von parametrischen Modellen, welche sich flexibel und effizient an sich verändernde Randbedingungen oder Projektänderungen anpassen, stellt einen wichtigen Aspekt der digitalen Infrastrukturplanung dar. (Quelle: S.12 Wissenschaftliche Begleitung von Building Information Modeling M. König, J. Amann, A. Borrmann, M. Braun, R. Elixmann, K. Eschenbruch, A. Goetz, K. Hausknecht, M. Hochmuth, T. Liebich, N. Nejatbakhsh, M. Scheffer, D. Singer im Infrastrukturbau
Arbeitsgemeinschaft - BIM4INFRA 2020 Quelle: Broschüre BIM4INFRA 2020 Begleitung von Infrastrukturvorhaben innerhalb der erweiterten Pilotphase. Untersuchung von Rechtsfragen und Erarbeitung von Empfehlungen zukünftiger Vertragsgestaltung Bereitstellung entsprechender Leitfäden und Muster für die Vergabe und Abwicklung von BIM-Leistungen Identifikation von Anforderungen an einheitliche Datenstrukturen für den Infrastrukturbereich Bereitstellung eines breiten Informationsangebots mit Projektfortschritt und aktuellen Ergebnissen
Welche Möglichkeiten der Abbildung haben wir zur Verfügung? Quelle: BuildingSMART Abhängigkeiten zwischen den Modulen für die Infrastrukturbereiche
InfraGML LandXML LandXML InfraGML
Gegenüberstellung OGC und BuildingSmart Quelle: InfraGML Linking pin between Geo and BIM Marcel Reuvers (Geonovum) 2014
IFC 5 IFC for Infrastruktur IFC-Standard diente bisher der Beschreibung von Gebäudemodellen und ermöglicht die Übertragung von 3D Bauelementen zusammen mit ihren Attributen zwischen unterschiedlichen Entwurfssystemen. Quelle: Oliver Langwich Herausforderung für den Tiefbau, da viele Objekte über diese Schnittstelle noch nicht ausgetauscht werden können. Weiterentwicklung IFC Alignments / IFC 5
IFC Alignment Terrassierung als gemeinsame Basis für Infrastrukturplanung Seit 2013 gibt es in Deutschland die Initiative IFC Alignment für die Grundlagenerarbeitung. Quelle: Open BIM for Infrastructure mit OKSTRA und IFC Alignment zur internationalen Standardisierung des Datenaustauschs, Amann, Bormann, TU München IFC Alignments beschreibt die Modellierungen für Achsen und Gradienten und andere Verkehrswegetypischen Objekte wie Stationsdaten, DGMs oder Profilkörper.
IFC 5 IFC for Infrastruktur ab 2018 Quelle: Strukturierung der Entwicklung des Datenaustauschformat IFC5 (Quelle BIM4INFRA 2020)
Level of Development LOD 100 200 300 400 2013-LOD-Specification http://bimforum.org
LOD Warum? Planer und Auftraggeber erhalten verlässliche Informationen gem. LOD- Stufe Bauteile und Modelle enthalten Informationen (Metadaten) gem. definiertem Standard (http://bimforum.org/) Auswirkungen auf den BIM-Prozess Zeit und Kosten Zeitrahmen Qualität Vereinfachter Design Prozess
3D Geometrie Level of Detailing LOD 100 LOD 200 LOD 300 LOD 400 Quellen: Oliver Langwich
Herausforderungen HOAI Projektdaten
Wertschöpfung welche Rolle spielt die HOAI? Aufwandsverlagerung und Einfluss auf Kostenentwicklung ( Quelle: Liebich et al 2011) nach Patrick Mac Leamy
Herausforderung Größe der Projekte Laserscann und Infrastrukturdaten
Fazit -BIM ist kein Allheilmittel in der Infrastrukturplanung, mit dem alle Herausforderungen gelöst werden können, aber der richtige Weg. -eine Verbindung von BIM und GIS Methoden ist unerlässlich für die Planung
Umsetzung Vorteile durch den Umstieg
Was bringt BIM dem AG im Infrastrukturbereich? Frühzeitige Planungssicherheit Fundierte Entscheidungsgrundlagen Einfachere Zusammenarbeit mit anderen Entscheidungsträgern und Beteiligten Einfachere Genehmigung Reduzierte Fehlerquote in der Planung und Ausführung Einhaltung von Terminen und Kosten Bestandsmodell zur weiteren Nutzung Betrieb und Unterhaltung Bauwerksprüfungen Umbau-/ Rückbaumaßnahmen Nachrechnungen für Schwerlasttransporte auf Brücken etc.
Vorteile im Umstieg auf die BIM Methode - Unternehmerisch Kunden Ansprache Qualität / Niveau Kosten Bezogen auf offene Planungspunkte Bezogen auf Änderungen Neue Dienstleistung / Übernahme neuer Aufgabenfelder Mitarbeiter Effizienz steigern Potentiale heben (ELA Container, IBB) Steigerung der Attraktivität als Arbeitgeber Interdisziplinär Erleben der eigenen Planung
Vorteile im Umstieg auf die BIM Methode - Technisch 3D Bauteilbasiertes Arbeiten (für viele (50%) ein Einstieg) auf einer BIM- Plattform Verwendung von Parametern + füttern einer Datenbank 2D-Zeichnungen als Abfallprodukt (auch automatisierbar) Beliebige Ansichten, Schnitte, Listen generierbar Visualisierungen der Bauwerke statt Gemalte Bildchen als Nebeneffekt Direkte Kommunikation mit dem AG am Modell Bidirektionale Schnittstellen zur Statik, AVA, FM, Bauausführung und Überwachung. All das funktioniert zunächst auch ohne einen Projektpartner, im eigenen Unternehmen die Partner später einzubinden, ist dann der nächste Schritt Die Vorteile für das eigene Unternehmen bleiben!
Roadmaps Eigene Roadmaps sind zu entwickeln ggf. mit Partnern Alte Zöpfe können abgeschnitten werden Riesen-Chance zur Neustrukturierung Chance neue Felder / DL zu entwickeln Quelle: Oliver Langwich
Fallen bei der Implementierung Zu wenig Zeit Zwischen und Nach den Trainings ( Übung macht den Meister ) Aktuelle Projekte oftmals wichtiger Implementierung / die Modellierung soll nebenbei erfolgen Falsche Auswahl MA s für Kerntruppe / Speerspitze Keine Definition neuer Prozesse Keine Richtlinien Unzureichende Software / Hardware-Ausstattung Unterschätzung der Komponente Mensch Kompetenzen Veränderung von Stati
Beispiele von Unternehmen Sweco Unternehmensgruppe BUNG IB Beck
Brücken und Tunnelplanung mit Revit Praxisbeispiele Sweco und Bung Aufgabenstellung Schulung der Brückenbau-Konstrukteure Implementierung eines 3D / BIM Workflows und Umstieg von AutoCAD 2D auf 3D Keine Vorkenntnisse in 3D bei Mitarbeitern Planung und Ausführung von Brückenbauwerken (Überbau, Widerlager, Pfeiler und Fundamente) Quelle: Oliver Langwich
Ziele des Umstiegs waren u.a. 3D Modellierung - Ready for BIM for Infrastructure Fehlerminimierung / -vermeidung einfaches Änderungsmanagement Verbesserung der Visualisierung / Außendarstellung Teamwork im Modell und Nutzung von visuellen Skripten zur Beschleunigung von Konstruktions- und Dokumentationsprozessen (Dynamo) Quelle: Oliver Langwich
Praxisbeispiele SWECO 1. Reales Brückenprojekt Fa. Sweco Start Dez. 2015 3 Tage Basis 6 Tage Vertiefung (große Schulungstruppe!) Erkenntnisse: - Gemischte Modellierung, wo es Sinn macht - Kombination von 3D und 2D-Details Quelle: Oliver Langwich
Praxisbeispiele Unternehmensgruppe BUNG Rahmenbauwerk als Übungsaufgabe zwischen Einstiegs- und Vertiefungstraining Oktober- November 2015 3 Tage Basis Revit 3 Tage Vertiefung Revit 2 Tag Individual Infraworks Erkenntnisse: - Es muss nicht immer ein Script sein - Adaptive Familien bieten viele und ausreichende Werkzeuge - Konsequente Nutzung der adaptiven Familie und keine gemischte Modellierung - Darstellung im Kontext manchmal unerlässlich Quelle: Oliver Langwich
Unternehmensgruppe BUNG (2015)
Einführung Revit von 2D zu 3D Ingenieurbüro Reinhard Beck, Wuppertal Aufgabenstellung -Schulung der gesamten Zeichenabteilung -Umstieg von AutoCAD 2D auf Revit 3D -Keine Vorkenntnisse in 3D bei Mitarbeitern -Planung und Ausführung von Regenüberlauf-, Regenrückhaltebecken Ziele des Umstiegs waren u.a.: -3D Modellierung -Fehlerminimierung / -vermeidung -einfaches Änderungsmanagement -Verbesserung der Visualisierung / Außendarstellung - Einbettung der M+E Technik (Inventor)
Visionen? Oder schon Realität! Wolken AR VR CFD Visuelle Programmierung
Laserscan / Punktwolken Automatische Erfassung und Visualisierung durch Laserscans und Umwandlung in 3D Objekte Automatischer Vergleich Soll und Ist Planung, automatische Erkennung von Abweichungen
AR VR CFD Quelle:2Dmedia
Maschinensteuerung z. Beispiel auf der Baustelle Quelle: Topcon
Visuelle Programmierung / Autom. Design Iterationen und mehr Visuelle Programmierung als Schlüssel um Schnittstellen zu schaffen / Daten zu transferieren und eigene Workflows aufzubauen Autom. Design Iterationen ermöglichen Vielzahl an Varianten unter Berücksichtigung definierter Rahmenparameter für die Planung