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Ausgabe: Juli 2019, Artikel zu Digitales Bauen / BIM / Geoportal
 
Digitales Bauen / BIM

 

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Digitales Bauen in der F. Preisig Gruppe

Von Heinz Baumgartner

BIM – in aller Munde

Der Begriff des Building Information Modeling – kurz BIM – ist nun definitiv auch im hiesigen Infrastrukturbau angekommen. Lange war dies nur im Hochbau oder in grossen, ausländischen Infrastrukturprojekten ein Thema. Insbesondere die skandinavischen Länder gehörten zu den ersten, welche Projekte mit der BIM-Methode umgesetzt haben und in deren Normen die BIM-Technologie Einzug hielt. Inzwischen gibt es fast keinen grösseren Bauherren in der Schweiz, welcher sich nicht mit dieser Thematik befasst und welcher nicht zumindest eine interne Arbeitsgruppe gebildet hat, um eine entsprechende Strategie zu entwickeln.

BIM-Kongresse und BIM-Weiterbildungsveranstaltungen schiessen wie Pilze aus dem Boden und diverse Bauherren initiieren Pilotprojekte. Der Bundesrat hat seine Strategie «Digitale Schweiz» im September 2018 verabschiedet. Diverse Bundesbetriebe oder bundesnahe Betriebe (z.B. SBB) schreiben die BIM-Methode auch für alle Infrastrukturprojekte ab 2025 vor. Ebenso haben diverse Kantone wie der Kanton Aargau eine BIM-Strategie publiziert, nach derer die BIM-Methode ab 2025 standardmässig für die Projektabwicklung eingesetzt werden muss.

 

Was bedeutet BIM eigentlich – und was sind die Vorteile?

Building Information Modeling (oder zu Deutsch: Bauwerksdatenmodellierung) ist eine Methode der optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Bauwerken mit Hilfe von Software. Es werden alle relevanten Bauwerksdaten digital erfasst, modelliert und über den ganzen Lebenszyklus genutzt.

Die BIM-Methode ist ein langfristiger Optimierungsprozess und erfordert einen Kulturwandel bei Bauherren, Planern und ausführenden Unternehmen. Wichtige Vorteile der BIM-Methode sind, anfallende Änderungskosten zu reduzieren und insbesondere auch nach dem Bau im Betrieb zu optimieren sowie die Werterhaltung am Modell zu planen. Zusätzlich wird insbesondere auch die Zusammenarbeit unter den Projektbeteiligten optimiert; z.B. kann mit Visualisierungen und Simulationen das Verständnis für die Objekte gefördert werden.

 

Unsere aktuellen Projekte – und was wir alles anbieten

Nachdem «Little-BIM» bei uns im konstruktiven Ingenieurbau schon seit längerem Standard ist, ist die BIM-Methode nun definitiv im Infrastrukturbau angekommen. Wir haben das grosse Privileg, dass wir dank des Vertrauens diverser Bauherren, diese bereits in mehreren Projekten anwenden, die Strategie mitentwickeln und unser Knowhow dabei weiter ausbauen dürfen.

Bei den folgenden Projekten sind wir bereits in der Planung/Vorbereitung:
  • Hagnau Ost in Muttenz, HRS

  • MFH Bonstetten, Schweizer Architekten

  • Erweiterung Landseitige Passagierflächen (ELP), Zürich Flughafen

  • Alte Forchstrasse, Pilotprojekt Gemeinde Küsnacht ZH

  • Bachdurchlass Hinterrötigraben, SBB BIM-Pilotprojekt

  • Bahnhof Langenthal, SBB BIM-Pilotprojekt

  • Bahnhof Flughafen Zürich, SBB BIM-Pilotprojekt

  • Bachtelstrasse, Tiefbauamt Winterthur, BIM-Pilotprojekt

 

Folgende Themen des digitalen Bauens sind für uns bereits Standard:
  • Aufnahmen des bestehenden Geländes (konventionell oder mittels Laserscanning) und Erstellung eines digitalen Geländemodells

  • Planung Schalung und Bewehrung als 3D-Objekte inkl. Definition Materialisierung

  • Kotierung Oberflächen im Tiefbau in 3D

  • Planung von komplexeren Werkleitungsprojekten in 3D

  • 3D-Visualisierungen als Bild oder Film

Des Weiteren bieten wir GIS-Anwendungen an, welche im Rahmen von BIM-Projekten zusätzlichen Nutzen bringen können (siehe auch separaten Artikel «Verborgenes sichtbar machen im BIM-Prozess»). Mit dem Hintergrund der diversen bereits ausgeführten oder sich in Arbeit befindenden Projekte mit Little-BIM oder Big-BIM sind wir überzeugt, für die Zukunft gerüstet zu sein.

 

Was bringt die Zukunft?

Eine grosse Herausforderung für uns Planer besteht darin, dass bei den verschiedenen Bestellern und Projektbeteiligten unter dem Begriff BIM Unterschiedliches verstanden wird und dass auch die Normen und die für den Austausch notwendigen Schnittstellen im Tief- und Infrastrukturbau noch nicht einheitlich geregelt sind. So müssen wir uns bei Projektstart mit den Auftraggebern und den weiteren Projektpartnern auf das gleiche Verständnis einigen. Dies wird sich im Rahmen einer einheitlichen Normierung und Standardisierung zweifellos verbessern.

Heute befassen wir uns hauptsächlich damit, den Bestand digital aufzunehmen (Field to BIM) und während der Projektierung mit einer Kollisionsprüfungen zwischen den verschiedenen Projektteilen Unstimmigkeiten aufzudecken und zu lösen. In naher Zukunft werden wir dank der Zusammenarbeit mit den ausführenden Unternehmungen vermehrt Erfahrungen in der digitalen Ausführung machen und den digitalen Prozess auf der Baustelle begleiten.

Eine weitere Vereinfachung werden zukünftig auch im Infrastrukturbau vorgefertigte Modelle direkt aus der Produktindustrie (Leitungen, Schächte etc.) bringen, welche von uns zu grossen Teilen ins Modell übernommen werden können.

Dagegen wird eine Herausforderung sein, die Umsetzung auf der Baustelle zu optimieren und die entsprechenden Prozesse digital umzusetzen (Vorfertigung mit Roboter, 3D-Druck, Digitaler Zwilling, …).

Unser Ziel ist es, mit der Digitalisierung unsere Effizienz zu steigen, ohne dabei unseren hohen Anspruch an die Qualität zu verlieren.

 
Unsere Strategie – Hilfe vom Profi

Da die BIM- Methode als Ganzes nicht nur neue Software und Hardware benötigt, sondern auch neue Denk- und Arbeitsmethoden beinhaltet, haben wir uns im Einführungsprozess durch einen ausgewiesenen Spezialisten unterstützen lassen.

So wurde ein Implementierungsplan erarbeitet, welcher nun umgesetzt wird. Dabei möchten wir das erarbeitete Know-how aus den BIM-Pilotprojekten richtig einsetzen.

Eines ist klar – sowohl die Aufgaben wie auch die Anforderungen, Arbeitsmethoden und Arbeitsschritte werden sich in den nächsten Jahren weiter verändern. Wir sehen dies als Chance und möchten diesen technologischen Wandel aktiv mitgestalten, damit unser Unternehmen auch in Zukunft attraktiv bleibt und wir, technisch auf dem neuesten Stand, massgeschneiderte BIM-Lösungen anbieten können.

 

Geoportal

Von Gina Gerstenberger

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Infraportal 3D – Verborgenes sichtbar machen im BIM-Prozess

Wie tief liegen die Werkleitungen, welche geologischen Schichten liegen im geplanten Tunneltrassee und wo sind Risiko-Objekte frühzeitig zu beachten?

Vielfältige Themen sind bereits bei der Planung, aber auch bis in die Phasen der Projektierung und während der Realisierung von Infrastrukturprojekten wichtig. Oft bleiben diese Daten jedoch in Fachplänen verborgen und sind meist nur schwer kommunizierbar. Wird die Planung gemäss BIM-Methode vollzogen, müssen diese Daten vor allem strukturiert und geplant sein. Ein Instrument, welches 2D- und 3D-Daten jederzeit einfach visuell verfügbar macht und gemäss BIM-Methode smart durch Attribute und Ablageorte vernetzt, online, jederzeit verfügbar und aktuell ist, scheint unabdingbar. Damit würde die Kollaboration, die im BIM-Prozess grundlegend ist, effektiv unterstützt. Mit ihrem «Infraportal 3D» hat die F. Preisig AG dieses zukunftsfähige, skalierbare Instrument bereits lanciert. Die Anwendungsmöglichkeiten sind dabei umfassend und vielfältig.

 
Single-Point-of-Truth

ArcGISOnline und Sharepoint bilden die Basis der onlinebasierten Lösung. Es sind keine Installationen notwendig, denn es kann jederzeit über das Internet zugegriffen werden. Im «Infraportal 3D» werden alle Daten, von den Bestandsdaten bis zu den im Prozess erarbeiteten Daten verwaltet. Es gibt keinen anderen Ort der Ablage und des Bezugs der Daten und somit einen single-point-of-truth.

Im BIM-Prozess werden die Fachmodelle durch die einzelnen Fachplaner erstellt. Bei der sogenannten Kollisionsprüfung, auch als «clash detection» bezeichnet, werden die Modelle miteinander verglichen und Kollisionen von z. B. Werkleitungen mit geplanten Einbauten als Modellfehler deklariert. Für diesen Schritt werden die Fachmodelle im offenen Format ifc (Industry Foundation Classes) exportiert. Wenn diese zu keinen Kollisionen mehr führen, werden sie für den weiteren Prozess offiziell freigegeben. Diese Modelle bilden dann die Grundlage für die anschliessende weitere Planung und werden im «Infraportal 3D» zur Verfügung gestellt. Als zusätzlichen Mehrwert werden sie dabei im dazugehörigen 3D-Modell visualisiert und sind inkl. der Attribute und aller Umweltdaten jederzeit von jedem Beteiligten abrufbar.

 

Das Projektziel jederzeit vor Augen

Die Vorteile sind vielfältig. Beispielsweise kann an Sitzungen schneller und besser als in Fachplänen direkt am 3D-Modell kommuniziert werden. Später ins Projekt kommende Planer oder Dritte können schneller ein Projektverständnis aufbauen. Zusätzlich ist es möglich, vom 3D-Modell direkt per Link zu den zugehörigen Dokumenten, wie Verträge, Vereinbarungen, Sitzungsprotokolle zu gelangen. Dies vereinfacht die Zuordnung und vor allem das Wiederauffinden der Dokumente auch für weniger projektvertraute Beteiligte.

 

Gesamtmodell managen

Ziel des BIM-Prozesses ist es auch, langfristig den wachsenden «digitalen Zwilling» der gesamten Infrastruktur zu managen. Aus den Einzelprojekten entstehen vor allem in der jetzigen Initialphase der Methode „Inselmodelle“ von einzelnen Kunstbauten, Abschnitten etc. Jedoch muss ein Instrument bereitstehen, welches die digitalen Daten / Modelle des ausgeführten Werks (DaW) managt. Im Vergleich zu herkömmlichen BIM-Onlinetools, die vor allem das aktuelle (Fach-)Modell online darstellen, können mit dem GIS-basierten Ansatz des «Infraportals 3D» alle räumlich referenzierten Daten und damit von den Planungsdaten, wie Umweltdaten, über Werkleitungskataster, bis hin zu den 3D-Modellen der ausgeführten Werke organisiert, visualisiert und jederzeit für den Betrieb oder Folgeprojekte «ausgecheckt» werden.

 

Potential nutzen

Im Projekt N06 Bypass Bern Ost wurde im Auftrag des Bundesamtes für Strassen ASTRA bereits ein Teil des Portals eingesetzt. Der oben genannte Schritt befindet sich derzeit noch in der Umsetzung. Das «Infraportal 3D» hat jedoch eindeutig das Potential, die vielfältigen Bedürfnisse des BIM-Prozesses zu erfüllen. Dies kann durch den modularen Aufbau stets dynamisch, flexibel, projektbezogen und bedarfsorientiert realisiert werden.

 

BIM ohne Zwang

Von Uwe Dux, Ribi + Blum AG

Einsatz der Building-Information-Modeling-Methode BIM

Am westlichen Dorfrand der Ortschaft Sulgen im Kanton Thurgau entsteht derzeit eine rund 16‘500 m2 grosse Produktionsstätte für Kühlgeräte der V-Zug AG. Während viele Bauplaner die BIM-Planung als Zwang erachten und sich oft nur widerwillig darauf einlassen, entschied sich das Generalplanerteam in Eigeninitiative für die Anwendung der Building-Information-Modeling Methode.

 

Komplexe Koordination

Die Planung des Produktionsareals, bestehend aus Bürotrakt, Produktionshalle, Zwischen- und Hochregallager, erfordert eine enge und vernetzte Zusammenarbeit zwischen den Architekten, den Ingenieuren für Stahl- und Massivbau sowie den Haustechnikplanern. Eine planerisch koordinative Herausforderung ist die Deckenuntersicht der Produktionshalle, in der die Haustechnik mit zahlreichen Installationen und Leitungsführungen durch die aufgelöste Stahlkonstruktion, bestehend aus Hauptträgern und unterspannten Pfetten, ihren Weg suchen muss. Nicht zuletzt spielt in diesem Bereich auch die Architektur eine wichtige Rolle. Obwohl von der Bauherrschaft nicht gefordert, entschied sich das Generalplanerteam für die Anwendung der für alle Beteiligten noch jungen BIM-Methode. Das Anwenden und Erweitern des eigenen Knowhows stand dabei ebenso im Fokus wie der regelmässige interdisziplinäre Austausch.

 

Vernetzte Zusammenarbeit

Die Ausführungsplanung am Modell durchzuführen stellt für die Ingenieure und Konstrukteure der Ribi + Blum AG eine bewährte Arbeitsweise mit der CAD-Software Allplan dar. Schalungs- wie auch Bewehrungspläne werden vom Modell abgeleitet und bleiben mit diesem verknüpft. Den nächsten Schritt in Richtung BIM zu gehen erfordert, dass die Informationen aus dem Modell dem interdisziplinären Planerteam zur Verfügung gestellt werden. Bevor diese Informationen nach aussen getragen werden, wird das eigene Konstruktionsmodell in sich mit der Koordinationssoftware Solibri Office auf Richtigkeit geprüft und mit dem IFC-Modell des Stahlbaus (Bild 1), welches durch unsere Schwesterunternehmung WITO-engineering GmbH erstellt wird, abgeglichen. In diesem Arbeitsschritt wird auch die Übereinstimmung mit dem Baugrubenmodell geprüft. Die Herausforderung dabei ist, dass das Austauschmodell mit allen relevanten Informationen ausgestattet, aber nicht mit unwichtigen Daten überladen ist. Die offene Kommunikation zwischen den Akteuren, digital via Kollaborationsplattform, aber auch im persönlichen Austausch am Tisch, unterstützt das gegenseitige Verständnis für die Bedürfnisse des anderen. Dies betrifft auch den Umgang mit den individuellen Eigenheiten der eingesetzten Softwareprodukte.
 

Praxistaugliche Vorteile

Im Kontrolllauf mit den Architekten werden die Schalungspläne anhand des Ingenieurmodells mit dem Architekturmodell abgeglichen (Bild 2). Diese Vorgehensweise bietet nicht nur zeitliche Vorteile, sie verhindert auch das Übersehen von Modellabweichungen (Bild 3). Grundvoraussetzung für diese Arbeitsweise ist eine hohe Präzision der Modellierung. Neben der Verbesserung der Zusammenarbeit werden auch intern Wege zur Effizienzsteigerung gesucht und erprobt. Dazu werden eigene EDV-Hilfsmittel programmiert. Als Beispiele zählen automatisierte Auswertungstabellen, bedürfnisgerechte Kollisionsprüfungen und ein CAD-Tool für die Modellierung von statisch relevanten Sperrzonen (Bild 4).

 

Fazit

Rückblickend zeigt sich, dass zwar ein Initialaufwand zur Abstimmung der Modelle notwendig war, schlussendlich aber ein Gewinn für das gesamte Planerteam bei der Kontrolle, Auswertung und beim Abgleich entstand.

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