Bei Grabungen und Leitungsarbeiten führt das AVA-Programm California im Hintergrund Berechnungen und Mengenermittlungen für das Leistungsverzeichnis durch.
Quelle: G&W Software AG

Die Stadtwerke Heidelberg arbeiten bereits seit 1989 mit dem AVA- und Baukostenmanagementsystem California der Münchner G&W Software AG. Eingesetzt wird die Software für die durchgängige Kostenplanung, Kostenberechnung und Abrechnung in den Sparten Gas, Wasser, Strom, Fernwärme/-kälte und Glasfaser.

Die Netzgesellschaft des Energieversorgers aus der Rhein-Neckar-Region bietet ihren Kunden eine zuverlässige Infrastruktur für die genannten Versorgungsmedien. Darüber hinaus betreiben die Stadtwerke Heidelberg Bäder sowie Parkhäuser und erwirtschafteten im Jahr 2023 mit rund 850 Mitarbeitenden einen Umsatz von 632,3 Millionen Euro. Im Netzbereich betreiben die Stadtwerke Versorgungsleitungen und Anlagen für Strom, Erdgas, Fernwärme und -kälte, Wasser, Telekommunikation und Straßenbeleuchtung. Ziel der Heidelberger ist es, eine überdurchschnittliche Versorgungssicherheit zu bieten. Gleichzeitig bringen sie die Energiewende voran und sorgen dafür, dass immer mehr Menschen mit immer grünerer Fernwärme heizen können. Dafür investieren sie massiv in den Ausbau des Fernwärmenetzes.

Jahresverträge für wiederkehrende Tätigkeiten

Das Leistungsverzeichnis wird in California automatisch generiert. Grundlage sind dabei dynamische Grabenmodelle.
Quelle: G&W Software AG

Für wiederkehrende Arbeiten wie die Erneuerung oder Sanierung von Wasser-, Gas- und Stromleitungen sowie den Ausbau des Strom- und Fernwärmenetzes arbeiten die Stadtwerke Heidelberg auf Basis von Jahresverträgen mit unterschiedlichen ausführenden Unternehmen zusammen. Bauingenieurin Julia Sonnenburg, Sachgebietsleiterin Netzplanung, erklärt: „Für Projekte, die über Jahresverträge vergeben werden sollen, erstellen wir in California ein Leistungsverzeichnis und schreiben die Leistungen EU-weit aus.“ Entscheidend für die Auftragsvergabe ist neben Preis und Qualität auch die Erbringung des benötigten Bereitschaftsdienstes. So müssen die ausführenden Firmen einen Standort vor Ort nachweisen, um bei Störungen innerhalb von 60 Minuten mit Personal und Gerät reagieren sein zu können.

Automatisierung durch Benutzerführung

Das Jahres-Leistungsverzeichnis umfasst rund 1.000 Positionen für den Tief- und Leitungsbau. Der Heidelberger Netzbetreiber hat es sich daher zum Ziel gesetzt, die Erstellung eines projektbezogenen Leistungsverzeichnisses durch eine entsprechende Benutzerführung zu erleichtern. Mittels vordefinierter Routinen wird die Erstellung der Leistungsverzeichnisse automatisiert, um Fehleingaben zu vermeiden. Grundlage hierfür sind die in California definierten Grabenmodelle. Diese hat das Versorgungsunternehmen in Zusammenarbeit mit dem Softwareanbieter G&W Software AG entwickelt.

Die Graben- und Leitungsmodelle sind in den letzten Jahren sowohl inhaltlich als auch zahlenmäßig stetig gewachsen. „Dadurch können wir schnell ein Leistungsverzeichnis erstellen, ohne Positionen zu vergessen“, erklärt Julia Sonnenburg.

Dynamische Grabenmodelle

Für die Verlegung von Medien, wie Gas, Strom oder Fernwärme existieren Regelwerke. Darin ist beispielsweise festgelegt, wie breit und tief Gräben sowie Verbau beschaffen sein müssen und welche Leistungen dafür erforderlich sind. Die Besonderheit in California ist, dass diese Grabenmodelle nicht statisch, sondern dynamisch sind. Dazu sind die Bauteile im System mit Varianten hinterlegt.

Möchte der Anwender zum Beispiel eine Wasserleitung verlegen, definiert er zunächst die Abmessungen des benötigten Grabens. Durch weitere Abfragen über die Oberflächenbeschaffenheit, den Entsorgungsweg des Aushubs, die Verfüllung des Grabens usw. werden die Randbedingungen genau definiert. Auf Basis aller Antworten führt das Programm im Hintergrund Berechnungen und Mengenermittlungen für das Leistungsverzeichnis durch. Fehleingaben sind somit ausgeschlossen. So werden beispielsweise für die Eingabe des Rohrleitungsbaus – hier gibt der Anwender lediglich das benötigte Material, Durchmesser, Rohrverbindungen, Armaturen und Länge vor – automatisch die erforderliche Druckprüfung und Desinfektion mitkalkuliert und ausgeschrieben. „Diese Vorgehensweise bedeutet für uns eine enorme Zeitersparnis“, erklärt die Bauingenieurin.

Für die interne Kostenberechnung, die für jede Auftragsnummer erstellt wird, erfolgt die Mengen- und Kostenermittlung über die Grabenmodelle. Dabei unterscheiden die Stadtwerke Heidelberg Netze zwischen den einzelnen Medien und der Art wie z.B. Hausanschlussleitungen und Versorgungsleitungen. Diese Differenzierung ist durch die Verwendung der spartenspezifischen Grabenmodelle benutzerfreundlich und leicht möglich.

Fehlervermeidung durch Automatisierung

Der einmalige Aufwand für die Erstellung der Grabenmodelle in California sowie die eventuelle Überarbeitung der Planungsansätze bei Änderungen im Jahres-Leistungsverzeichnis sind gegenüber den Einsparungen durch die effizientere Arbeitsweise und der Fehlervermeidung vernachlässigbar. Hinzu kommen weitere Vorteile. So erhält der Versorger jederzeit dank dieser Methodik auf Basis exakter Daten „auf Knopfdruck“ eine nachvollziehbare Zusammenstellung der Kostenplanung. Diese wird unter anderem auch für die Erstellung des Wirtschaftsplans benötigt. Der einheitliche, transparente und durchgängige Planungsprozess führt zu einer deutlichen Steigerung der Planungs- und Kostensicherheit über alle Versorgungssparten hinweg. So können die Stadtwerke Heidelberg Netze zuverlässig kalkulieren und die Versorgung ihrer Kunden gewährleisten.

www.gw-software.de

www.netze-heidelberg.de

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Nach weit über 90 Jahren im Dienst des Schienenpersonen- und -güterverkehrs erhält die alte Schwergewichts¬wand in der Turnerstraße in Osnabrück einen Ersatzneubau.
Quelle: KREBS+KIEFER

Stützwände sind zwar im Vergleich zu vielen anderen Bauwerken besonders langlebig, doch halten auch sie nicht ewig. Für ein Stützbauwerk in Osnabrück ist daher nun nach über 90 Jahren langsam das Ende seines Lebenszyklus angebrochen. Die etwa 273 Meter lange Schwergewichtswand wurde 1928 erbaut und sichert seither auf der südwestlichen Seite den Geländesprung zwischen der Turnerstraße und dem Bahndamm der zweigleisigen Strecke Löhne-Rheine (Strecken­nummer 2992, km 133,995 bis 134,268). Auf der Bahnstrecke ist eine Menge los: Neben Inter-City-Verbindungen und regionalem ÖPNV dient sie als Hauptstrecke im europäischen Schienengüterverkehrskorridor North Sea-Baltic.

Die Stützwand geht am südöstlichen Ende in den Flügel eines Brückenwiderlagers über, während sich am nordöstlichen Ende eine Böschung zur Sicherung des Geländesprunges anschließt. Wegen ihres mittlerweile schlechten baulichen Zustands bedarf es einer Erneuerung. Die Vorbereitungen hierzu laufen seit 2021. Mit der BIM-, Objekt- und Tragwerksplanung (Leistungsphasen 1-4) wurde das Ingenieurbüro KREBS+KIEFER von der DB InfraGO AG beauftragt. Leistungsphasen 1 und 2 sind bereits abgeschlossen.

BIM-Anwendungsfälle

Entsprechend den gesetzlichen Bestimmungen für Baumaßnahmen des Bundes im Infrastrukturbereich erfolgt die Durchführung des Projekts unter Anwendung von Building Information Modeling (BIM). Für KREBS+KIEFER gilt es dabei insgesamt sieben BIM-Anwendungsfälle umzusetzen. Diese umfassen neben der Modellierung des Bestandsbauwerks (ergänzende Nachmodellierung der Stützwand) und der Erstellung eines BIM-Modells des Ersatzneubaus einen Variantenvergleich, Vi­sualisierung, Planungskoordination, das Generieren von 2D-Plänen aus dem BIM-Modell sowie die Termin- und Bauphasenplanung.

Bestandsmodellierung und BIM-Modell des Ersatzneubaus

Nach weit über 90 Jahren im Dienst des Schienenpersonen- und -güterverkehrs erhält die alte Schwergewichts¬wand in der Turnerstraße in Osnabrück einen Ersatzneubau. Quelle: KREBS+KIEFER

Als Grundlage für die Bestandsmodellierung diente ein Bestandsmodell des verantwortlichen Vermessungsbüros. Darin war die Vorderseite der Stützwand bereits per Laserscan genau erfasst worden, die Rückseite jedoch lediglich angenommen. Um ein vollständiges exaktes Modell zu erhalten, nahmen KREBS+KIEFER daher auf Basis von Erkundungsbohrungen, statischen Untersu­chungen sowie Erfahrungswerten eine ergänzende Nachmodellierung in Allplan vor. Ebenso wurde das BIM-Modell für den Ersatzneubau in Allplan erstellt. Die 3D-Modellierung erfolgte hier mithilfe von Architekturbauteilen, gefolgt von einer ergänzenden Modellierung als freie 3D-Objekte. Da spezielle IFC-Elementtypen für die Geotechnik derzeit noch nicht existieren, wurden kurzerhand – analog zum Hochbau – Elemente wie IfcWall, IfcFooting und dergleichen verwendet.

Parametrisches Modellieren mit den Add-ons

Beim Modellieren der Anker kamen den Modelliererinnen die Add-ons Bodenanker und 3D-Raster besonders zugute. Mithilfe des Bodenanker-Tools lassen sich diese sehr viel schneller und effizienter als üblich erstellen und anpassen. Dabei werden lediglich beim ersten Anker oder Nagel die Parameter eines Objekts wie Attribute (System, Stahlgüte, Litzen), Länge, Verankerungsbereich etc. festgelegt. Bei Änderungen am Objekt werden dann alle identischen Elemente automatisch mit angepasst. Über das Add-on 3D-Raster können wiederum Objekte an eine gewünschte Stelle in einem Raster verlegt werden, wodurch sich diese effizient vervielfältigen lassen. Dank der integrierten Spezial-Tools ließ sich also sowohl die Modellierung als auch die Editierbarkeit der Verankerungselemente (Anker, Nägel) im Fachmodell erheblich optimieren.

„Mit Allplan lassen sich Ingenieurbauwerke schnell und effizient modellieren. Gerade die parametrischen Add-ons Bodenanker und 3D-Raster führen bei der Modellierung von Ankern zu einer enormen Effizienzsteigerung“, sagt Michael Sklorz, leitender Ingenieur bei KREBS+KIEFER.

Entwicklung von Varianten und Ableitung von 2D-Plänen

Perspektive einer Planungsvariante: Flach gegründete Vorsatzschale mit Rückverhängung mittels Einstabankern. Quelle: KREBS+KIEFER

Dieses flexible, parametrische Modellieren mit den integrierten Add-ons erwies sich insbesondere bei der Entwicklung verschiedener Varianten als großer Vorteil. Insgesamt wurden drei Varianten durchgespielt. Variante 1 ist eine aufgelöste Bohrpfahlwand als Vorsatzschale. Der Ersatzneubau liegt dementsprechend vor der Stützwand. Dies ist auch bei Variante 2 – einer Vorsatzschale mit Rückverhängung – der Fall. Die Rückverhängung der flach gegründeten Vorsatzschale erfolgt dabei mithilfe von Einstabankern. Bei der dritten Variante handelt es sich um eine überschnittene Bohrpfahlwand, die in der Lage der ursprünglichen Stützwand errichtet wird.

Dank der Modellierung in Allplan konnte sich der Auftraggeber ein genaues Bild von den Varianten machen und gemeinsam mit KREBS+KIEFER deren jeweilige Vor- und Nachteile abwägen. Die Fachmodelle wurden hierzu per IFC-Schnittstelle in eine Koordinationssoftware geladen und in das BIM-Koordinationsmodell integriert. Auf Basis von Schnittableitungen wurden schließlich die erforderlichen 2D-Pläne aus dem Fachmodell abgeleitet.

Visualisierung mit Twinmotion

Für die Visualisierungen der neuen Stützwand nutzten KREBS+KIEFER die Spezialsoftware Twinmotion. Mit dem Programm lassen sich – unter anderem dank einer umfangreichen Objektbibliothek – hochwertige Renderings mit sehr geringem Aufwand erstellen. Ab Version 2023-1 verfügt Allplan über einen Direct Link für Twinmotion, der die Visualisierungssoftware direkt in das BIM-Programm integriert. Dadurch wird nicht nur der Datenaustausch zwischen den Programmen entscheidend vereinfacht, sondern auch eine Synchronisation zwischen Allplan-Modell und Twinmotion-Visualisierung ermöglicht.

www.kuk.de

www.allplan.com

www.dbinfrago.com

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Wie präzise die Vermessung mit UAV und UAS sein kann, hat die Viscan Solutions GmbH aus Weimar untersucht. Unterstützt wurde das auf Drohnenvermessung spezialisierte Vermessungsbüro dabei vom Fachbereich Vermessung der Hochschule für Technik Stuttgart. Ziel der Zusammenarbeit war es, die Genauigkeiten bei Geländeaufnahmen mit unterschiedlichen Parametern zu prüfen.

Um eine Grundlage zu schaffen, wurde zunächst das Messfeld tachymetrisch mit Netzausgleichung und Nivellement erfasst. So konnten Höhe und Lage der durch die Drohnen ermittelten Punkte miteinander verglichen werden. Zweierlei Drohnentypen kamen auf dem zu befliegenden Testgelände mit Untergründen aus Schotter, Asphalt und Erdreich zum Einsatz. Eine DJI-Drohne, die sich unter anderem auch bei Hobbyfliegern immer größerer Beliebtheit erfreut, wurde einer High-End Starrflügler-Drohne gegenübergestellt, die aufgrund ihrer Hochpreisigkeit lediglich zu professionellen Zwecken eingesetzt wird. Die DJI-Drohne sollte gegenüber dem Profigerät nicht nur ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen, sondern diente darüber hinaus zusätzlichen Datenermittlungen, etwa einem Vergleich des Kamera-Neigungswinkels, wozu der Starrflügler nicht in der Lage ist.

Laut Viscan Geschäftsführer Nicolai Nolle können Abhängigkeiten zwischen bestimmten inneren und äußeren Faktoren die Genauigkeit der Punkt- und Flächenaufnahmen bei einer photogrammetrischen Drohnenvermessung beeinflussen. „Die Aufnahmen sollten nicht nur dazu dienen, eine Genauigkeit im GPS-Bereich zu untermauern, wie sie bei den meisten Ausschreibungen im Erd- und Landschaftsbau gefordert wird. Sie sollen zusätzlich aufzeigen, welche Faktoren die Genauigkeit der Drohnenvermessung beeinflussen können. Auf diese Weise wollen wir die Grundsteine für ein besseres Verständnis dieser Methode legen und gleichzeitig unseren Kunden Tipps mit auf den Weg geben, wann eine Vermessung mittels UAV/UAS sinnvoll und zielführend ist“, fügt er hinzu.

Einzelpunkt- und Flächenvergleich

Neben Bodenpunkten wurden außerdem gezeichnete Punkte auf Leitplanken sowie „Black & White“-Targets auf Stativen als schwebende Punkte für die Einzelpunktkontrolle verwendet. Foto: Viscan Solutions GmbH

Bei den Messungen wurde neben einem Vergleich von diversen, einzelnen Kontrollpunkten zusätzlich ein Flächenvergleich mittels terrestrischem Laserscanning vorgenommen. Beide Messmethoden sind adäquate Kontrollmessungen gemäß der für Fernerkundung gültigen Norm DIN 18740. „Unser Anliegen ist es, eine möglichst hohe Transparenz zu bieten, damit jeder seine Einschätzung zu den Möglichkeiten, dem Potenzial, der Datenverwendung und Genauigkeit persönlich und objektiv vornehmen kann“, erklärt Nolle.

Um die Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Einflüssen bei der photogrammetrischen Drohnenvermessung zu erfassen, wurden zusätzlich verschiedene Flughöhen, unterschiedliche Neigungswinkel der Kamera (45, 60 und 80 Grad), Bildauflösung und Schärfe, Anordnung und Signalisierungsart der jeweiligen Passpunkte sowie der Flugmodus – manuell gesteuerter Flug vs. automatisiertes Fliegen – ausgewertet und untersucht. Laut Prof. Dr. Gerrit Austen von der Hochschule für Technik Stuttgart ist ein noch besseres Verständnis des Zusammenspiels all dieser Parameter notwendig. Entsprechend gebe es auch im Erfolgsfall noch Potenzial für weitere Genauigkeitssteigerungen. „Von der Beantwortung diesbezüglich noch offener Fragen wird die Vermessung per UAV/UAS weiter profitieren“, erklärt der Hochschulprofessor. Bei Ausschreibungen der Öffentlichen Hand für Maßnahmen im Erd- und Landschaftsbau gelten Genauigkeiten im niedrigen Zentimeterbereich als Standard. Diese Anforderungen sind auch bei einer Bestandsaufnahme mittels UAV/UAS grundsätzlich einzuhalten. Beurteilt werden die Daten nach der gültigen Norm für Fernerkundung.

Mit der Starrflügler- Drohne erreichte das Messteam bei allen Kontrollpunkten auf dem gesamten Gelände eine mittlere Genauigkeit in Lage von weniger als einem Zentimeter und in Höhe weniger als drei Zentimetern. Das entspreche den Ergebnissen, die auch mit professionellen GPS-Geräten erzielt werden. Beim Flächenvergleich wurde das Ergebnis nochmals bestätigt; Ausreißer über das normale Punktewolkenrauschen hinaus wurden nicht festgestellt.

Abhängigkeiten verschiedener Einflüsse

Digitales Geländemodell: Die Untergründe – Schotter, Asphalt und Erdreich – haben sich nur minimal auf die Genauigkeit ausgewirkt. Foto: Viscan Solutions GmbH

Auch die DJI-Drohne erzielte laut Viscan bei den Einzelpunkten Genauigkeiten von +/- fünf Zentimetern und besser. Es habe aber vereinzelte Ausreißer gegeben, die beispielsweise bei erhöhten Messpunkten, wie etwa auf Leitplanken, teils verdecktem Sichtfeld oder in Randbereichen auftraten. „Einen positiven Einfluss darauf nehmen wir, indem wir die Passpunkte sinnvoll anordnen und optimalerweise auf dem Boden in passendem Abstand zueinander verteilen“, erklärt Drohnenflugexperte Nolle. „Bei unseren Aufnahmen für die Modelle haben wir zusätzlich gezeichnete Punkte auf Leitplanken sowie ‚Black & White‘-Targets auf Stativen als schwebende Punkte verwendet. Da letztere eine recht kleine Oberfläche aufweisen, sind sie im Flug schwieriger zu identifizieren als Bodenpunkte. Jedoch lassen sie sich auch bei Bildunschärfen noch verwenden. Fehler bei der Bestimmung der Punkte in den einzelnen Bildern treten hier weniger auf und haben zudem keine Auswirkungen auf das Modell“, ergänzt er. Gleichzeitig fand das Unternehmen heraus, dass die verschiedenen Neigungswinkel vor allem die 3D-Darstellung und das Abstrahlen von Punkten an Oberflächen beeinflussen können. Bei tieferen Flügen haben sich entsprechend langsamere Flugmanöver hinsichtlich besserer Auflösung der Einzelbilder und somit höherer Modellgenauigkeit bewährt. Der Untergrund – ob Schotter, Asphalt oder Erdreich – hat sich nach Angaben des Unternehmens nur minimal auf die Genauigkeit ausgewirkt.

Untersuchungen wie diese sind beim Unternehmen Viscan, das Lösungen in den Bereichen Bestandsdokumentation, Mengenermittlung und Monitoring-Aufgaben offeriert, keine Seltenheit. Die photogrammetrische Drohnenvermessung kommt bei Zustandserfassungen im Ingenieurbau, im gesamten Umfeld des Infrastrukturbaus sowie bei planungsbegleitenden Vermessungen zum Einsatz.

„Mit diesen Studien wollen wir unsere Qualität kontinuierlich verbessern, um unseren Kunden für jede Baumaßnahme die passende Lösung nach neuestem Erkenntnisstand zu offerieren. Aus diesem Grund bilden sich unsere Mitarbeiter ständig weiter und erhalten entsprechende Zertifizierungen“, so Nolle abschließend.

www.viscan.de

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2005 in Siegen gegründet, gilt Microdrones als weltweit erster Hersteller kommerzieller Quadrokopter. Aus dem Pionier ist ein global agierender Produzent von UAV-Fluggeräten und spezialisierten Lösungen entstanden. Business Geomatics sprach mit Microdrones- Präsident Vivien Heriard-Dubreuil über heutige UAV-Lösungen für die Geo- und Baubranche.

Business Geomatics: Im Jahr 2016 fusionierte Ihr damaliges Unternehmen Avyon mit Microdrones. Wie kam es dazu?

Der französische Unternehmer Vivien Heriard-Dubreuil ist neben seiner Stellung als Präsident von Microdrones nach wie vor auch Geschäftsführer von Flyterra. Er hat einen Abschluss der École des Hautes Études Commerciales (Paris) und der École Nationale Supérieure de Aéronautique et de l’Espace (Toulouse). Foto: Microdrones

Vivien Heriard-Dubreuil: Damals wurde die kommerzielle Verwendung von UAV in den USA gesetzlich gelockert. Dies setzte enorme Möglichkeiten in ganz Nordamerika frei. Avyon hatte die Flugzeugplattformen von Microdrones zu diesem Zeitpunkt bereits rund drei Jahre lang verwendet. Um die neuen Märkte bedienen zu können, war es für Avyon als nordamerikanisches Unternehmen sinnvoll, sich einen Kooperationspartner zu suchen. Ziel war es, die UAV-Plattform mit Geo-Sensoren zu vernetzen. Wir haben die einmalige Chance ergriffen, die beste kommerzielle UAV-Plattform am globalen Markt mit der am vollständigsten integrierten Sensorenausrüstung zu kombinieren. Wir bieten also vollständig durchgängige Lösungen an, die Planung, Flug, Verarbeitung und Visualisierung umfassen. Wir reden somit nicht bloß von der Drohne oder der Drohne mit eingebautem Sensor, sondern auch über den integrierten Workflow und die Software, die alles zusammenfügt und dem Fachmann letztlich die Arbeit erleichtert.

Warum benötigt der Markt solche integrierten Lösungen?

Unsere Systeme und Lösungen richten sich an professionelle Kunden in der Geo-Branche. Als Hersteller arbeiten wir mit dem Trimble-Händlernetzwerk global zusammen und haben so einen sehr engen Kontakt mit den unmittelbaren Anwendern aus diesem Sektor. Daher wissen wir, dass diese Fachleute weltweit nach vollständig integrierten Systemen verlangen, die ihnen die Aufgaben für eine bestimmte Anwendung erleichtern. Wir entscheiden, für welche Anwendungsschwerpunkte spezialisierte Lösungen entwickelt werden. Unsere Leitfragen sind dabei, ob wir alles sauber zusammenführen und ein besseres Ergebnis als mit unseren derzeitigen Methoden erzielen können.

Zum Beispiel?

Als erstes entstand die mdMapper-Reihe auf Basis von Photogrammetrie. Später entwickelten wir mdTector aufgrund eines Kundenwunsches nach einem einfach anzuwendenden Methangas-Detektionssystem. Erst kürzlich erkannten wir dann den Bedarf nach einer sehr schnellen Verarbeitung der Daten zur Erstellung von 3D-Punktwolken- Modellen, der schließlich zur Entwicklung von mdLi- DAR1000, dem ersten Produkt in einer Reihe von vollständig integrierten LiDAR-Lösungen, führte. LiDAR wird für unsere Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Wir bauen nun eine vollständige Produkt-Reihe auf Basis davon auf, um den großen Anforderungsbereich der Praxis abzudecken.

Die Entwicklung einer Komplettlösung setzt ganz andere fachliche Qualifikationen als eine reine UAV-Entwicklung voraus. Wie haben Sie diese bei Microdrones gewonnen?

Durch unsere Mitarbeiter. Wir rekrutieren offensiv die klügsten Köpfe aus allen Fachrichtungen – darunter natürlich Luftfahrt-, aber auch Softwareentwicklungs- und Geo-Experten – und versuchen, diese an unser Unternehmen zu binden. Der Leiter unserer Produktentwicklung, Dr. Mohamed Mostafa, hat beispielsweise mehr als 30 Jahre Erfahrung im Aufbau von Geo-Unternehmen, -Produkten und -Dienstleistungen.

Wie soll das Händlernetz von Microdrones weiterentwickelt werden?

Wir nehmen weltweit Trimble-Distributoren unter Vertrag – zuletzt waren es 38 – und unterstützen sie durch Schulungen, Vertriebs- und Marketing-Maßnahmen sowie durch technischen Support bei ihrer Arbeit. Dabei ermöglichen wir ihnen, unsere Technologie an ihre lokalen Märkte anzupassen.

Bei Ihren Lösungen stellen Sie heraus, wie einfach sie anzuwenden sind, auch für anspruchsvolle Vermessungsaufgaben. Entsteht so nicht auch eine Wettbewerbssituation mit der bisher verfügbaren Vermessungstechnik?

Inzwischen ist im Markt tatsächlich bekannt, dass mit unseren vollständig integrierten Systemen gute Ergebnisse ermöglicht werden. Aber es ist wichtig zu betonen, dass diese Lösungen keine Experten ersetzen können, sondern ein ergänzendes Instrument für diese sind. Sie erweitern das Technik-Arsenal der Geodäsie. UAV füllen eine Nische und sind gut positioniert zwischen Bodensystemen, bemannten Flugsystemen und Satelliten.

Nochmal zurück zur reinen Flugplattform: Wo liegen heute noch signifikante Unterscheidungsmerkmale bei den Flugplattformen und wo sehen Sie weiteres Verbesserungspotential?

Microdrones ist für seine langen Flugzeiten, die stabilen Flugeigenschaften und die Fähigkeit, auch bei schlechten Witterungsbedingungen einen konstanten Betrieb zu garantieren, bekannt. Permanente Verbesserung ist ein Hauptthema unserer Unternehmenskultur – obwohl unsere Drohnen in den vergangenen Jahren optisch immer gleich aussahen, wurden Hard-, Firm- und Software im Inneren komplett überarbeitet und laufend verbessert. Die Hardware-Entwicklung war von Beginn an ein Teil unserer DNA und darin investieren wir auch heute noch. Die Verbindung unserer Soft- und Hardware-Skills mit effizienten Workflows und gutem Support, macht Microdrones einzigartig.

Wird Microdrones auch in den Fixed-Wing-Markt einsteigen?

Das ist aktuell nicht geplant. Das liegt daran, dass wir mehr als genug Märkte mit unserer bestehenden VTOL-Produktreihe abzudecken haben. Unser Schwerpunkt liegt auf dem richtigen Management unseres Wachstums bei VTOL im Hinblick auf Geo-Anwendungen und -Distributoren.

Wie sehen Sie den deutschsprachigen Markt im internationalen Vergleich?

Der Einzugsbereich DACH (Deutschland, Österreich, Schweiz; Anm. d. Red.) war für Microdrones immer wichtig. Er ist umsatzmäßig unser drittgrößter Markt. Die Endkunden aus DACH sind gut ausgebildet und schätzen das Leistungsversprechen unserer Lösungen. Dieser Markt scheint in Bezug auf Sicherheit und Vorschriften federführend zu sein – das ist für eine breite Akzeptanz in der Branche sehr wichtig.

Wie wichtig ist es für Anwender, ein funktionierendes Mobilfunknetz zur Verfügung zu haben?

Heute ist es noch nicht so wichtig. Das wird sich in Zukunft aber ändern – insbesondere, weil sich das Fliegen außerhalb der Sichtgrenze noch weiter verbreiten wird. Wir sind stolz darauf, mit der Deutschen Telekom und der Deutschen Flugsicherung (DFS) zusammenzuarbeiten, um eine sichere und angemessene Integration von Drohnen in einem gemeinsam genutzten deutschen Luftraum über ein mobiles Netzwerk zu ermöglichen.

Wo liegt das größte Wachstumspotential für den Drohnen-Markt?

Das liegt in der kontinuierlichen Expansion und Ausbreitung innerhalb der Geo- und Baubranche. Drohnen sind dafür ideal – sowohl im Hinblick auf Sicherheit und Effizienz, als auch vom Standpunkt der Investition aus. Die Effizienzsteigerungen sind so hoch, dass sie die Investitionskosten für eine typische Sachverständigen-, Flächenentwicklungs- oder Baufirma aufwiegen.

Wo sehen Sie Microdrones in fünf Jahren?

Unser Ziel ist es, durch Hard- sowie Software, Workflow, Schulungen und Support der führende Anbieter für Fachleute zu werden, die unsere Produkte für ihre Aufgaben in der Geo-Branche benötigen. Lange bevor große Geräte die Erde bewegen und Bauwerke errichtet werden, sollen unsere Systeme über das Land geflogen sein, um die Daten zu erfassen, aus denen schließlich der Entwicklungsplan erstellt wurde.

Historie von Microdrones

Der gebürtige Franzose Vivien Heriard-Dubreuil gründete im Jahr 2013 in Kanada mit Flyterra ein Unternehmen für Drohnen- Dienstleistungen in Nordamerika. Heriard-Dubreuil investierte unter dem Firmennamen ProDrones in die deutsche Firma Microdrones und den französischen Fixed-Wing-Hersteller Delair und baute für beide Firmen den Vertriebskanal in Nordamerika auf. Mit Avyon wurde ein weiteres Unternehmen mit Fokus auf den Verkauf von Drohnen-Lösungen gegründet. Avyon entwickelte Komplettlösungen auf Basis der Microdrones- Drohnen, die für spezifische kommerzielle Anwendungen konzipiert wurden, etwa für Vermessung, Kartierung, Inspektion, Bergbau, Baustellen oder Präzisionslandwirtschaft. Im Jahr 2016 fusionierten Microdrones und Avyon und firmieren seitdem unter dem Namen Microdrones.

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Seit 2007 ist die Energie Südwest Netz GmbH eine eigenständige Netzgesellschaft und versorgt die Stadt Landau sowie die eingemeindeten Gebiete mit insgesamt 45.000 Einwohnern mit Gas, Wasser und Strom. Darüber hinaus ist das Unternehmen Netzbetreiber für die Gasversorgung in Annweiler und für die Stromversorgung in Offenbach. Außerdem obliegt der EnergieSüdwest Netz die technische Betriebsführung Wasser für den Zweckverband Impflinger Gruppe.

Erneuerung Schieberkreuz – Wasser. Foto: EnergieSüdwest Netz GmbH, Landau

Mit 60 Mitarbeitern plant, baut und betreibt die Netzgesellschaft die Verteilnetze für Strom, Gas und Wasser, stellt die Wirtschaftlichkeit, die Sicherheit sowie die Qualität und Quantität der Versorgung sicher, ist für Netzanschlüsse, den Messstellenbetrieb und die Betriebsführung der Wärmenetze zuständig. 2003 löste man die veralteten Word-Ausschreibungstexte ab und führte die Software California.pro des auf Versorger spezialisierten Anbieters für AVA-Systeme der Münchener G&W Software AG ein. Dipl.-Ing. Peter Müller, Leiter Netzbetriebe Gas/Wasser, erläutert: „Wir wollten ein modernes Werkzeug, um Kostenermittlung, Ausschreibung, Erstellung des Preisspiegels, Vergabe und Abrechnung effizienter zu gestalten.“

Leistungsverzeichnisse (LVs)

Die EnergieSüdwest Netz betreibt eine zustandsorientierte Instandhaltung aller Leitungen im Einzugsgebiet. Im Versorgungsgebiet sind ca. 300 km Wasserleitungen und 220 km Erdgasleitungen verbaut. Das Konzessionsgebiet Strom umfasst neben der Stadt Landau alle Ortsteile, die Gemeinde Offenbach an der Queich und schließt das Versorgungsgebiet Taubensuhl mit ein. Im Rahmen des Netzmanagements werden sämtliche Schäden analysiert und eine Prioritätenliste für die Sanierungsmaßnahmen erstellt. Um unnötige Arbeiten zu vermeiden, koordiniert der Netzbetreiber fortlaufend mit den für den Straßen- und Kanalbau zuständigen Kollegen bei der Stadt Landau die Maßnahmen in regelmäßigen Sitzungen.

Der pfälzische Versorger unterscheidet zwischen Projekt-LVs, Störungsund Jahres-LVs. Heute erstellt das Unternehmen die Leistungsverzeichnisse für alle Bereiche schnell auf Basis von Stammtexten und übermittelt diese den Bietern zwecks Preisanfrage mittels standardisierter Schnittstelle im GAEB-Format. Das Einlesen der Angebote, die Erstellung des Preisspiegels, detailliert oder komprimiert, als Schwerpunkt oder Ausreißerpreisspiegel, erfolgt nun auf Knopfdruck. Zudem werden die Bauleistungen über California.pro abgerechnet.

Jahresvertragsleistungen und Bereitschaftsdienste

Für Jahresvertragsarbeiten wie für Netzanschlüsse und die Beseitigung von Störungen hat der Netzbetreiber kostenoptimierte Rahmenverträge mit ausführenden Unternehmen abgeschlossen. Bei einer Störung haben die Bereitschaftsdienste der Firmen eine Reaktionszeit von maximal einer Stunde, um vor Ort die Arbeit aufzunehmen. Zur Vereinfachung der Abrechnung dieser Prozesse haben die Landauer sogenannte „Stör-Leistungsverzeichnisse“ in California.pro erstellt, die die entsprechenden Positionen mit ihren Massen enthalten wie Aufbruch von Bitumen, Aushubarbeiten oder Wiederherstellungsarbeiten.

Da die EnergieSüdwest Netz privatrechtlich organisiert ist, muss sie unterhalb der EU-Schwellenwerte nicht öffentlich ausschreiben, sondern kann die freie Vergabe nach Sektorenverordnung anwenden. „Wir schicken in der Regel fünf oder sechs Firmen, mit denen wir gute Erfahrungen gemacht haben, die LVs als GAEB-Datei für die Preisanfragen zu”, erklärt Adnan Smajic, Betriebsingenieur Gas/Wasser. Die anbietenden Firmen schicken die ausgefüllten LVs zurück und die EnergieSüdwest Netz liest die Daten elektronisch ein. Nach Auswertung über Preisspiegel führt der Netzbetreiber mit den Firmen, deren Angebote in die engere Wahl kommen, Einzelgespräche und unterbreitet anschließend dem Einkauf einen Vergabevorschlag.

Gutschriftverfahren

In der Vergangenheit dokumentierten Auftraggeber und Auftragnehmer die verbauten Massen gemeinsam in einem Leistungserfassungsblatt. Daraufhin stellte der Auftragnehmer die Rechnung, dann erfolgte die Rechnungsprüfung mit Freigabe und Zahlung durch den Netzbetrieb. Dieser Vorgang konnte einige Wochen dauern, so EnergieSüdwest Netz. Um den gesamten administrativen Aufwand zu verringern, den Rechnungsprüfungsprozess intern zu verschlanken und um Kosten zu sparen, führte der Netzbetreiber das Gutschriftverfahren ein. Heute werden die Leistungen vom Auftraggeber, in diesem Fall vom Projektleiter oder zuständigen Meister, und dem Auftragnehmer aufgenommen. Der Auftragnehmer überführt die Daten in ein elektronisches DA11-Aufmaßblatt, welches der Netzbetreiber in California.pro einliest. Dann überprüft der zuständige Mitarbeiter stichpunktartig das handgeschriebene Aufmaß mit den Daten im System. Stimmen diese überein, erstellt der Mitarbeiter aus California.pro heraus die Gutschrift, die an die Buchhaltung zur Bezahlung weitergeleitet wird.

Hausanschlussleitungen. Foto: EnergieSüdwest Netz GmbH, Landau

Für die EnergieSüdwest Netz ergaben sich nach dem Wechsel zu California. pro viele Vorteile: So könne das Unternehmen nun besser mit seinen geplanten Budgets arbeiten, da die jeweilige Leistung zeitnah abgerechnet und bezahlt wird. Das Unternehmen spare sich die mühsame Rechnungskontrolle und vermeide Doppelabrechnungen. Auch die Prozessschritte bei der Abrechnung der Fremdleistungen sowie der Abstimmungsaufwand zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer konnten reduziert werden, so der Netzbetreiber. Durch den Wegfall der Rechnungsstellung beim Auftragnehmer und den Zahlungsvorteil durch eine durchschnittlich zweiprozentige Skontierung über alle Leistungen ergebe sich außerdem ein deutlicher Verhandlungsvorteil für die EnergieSüdwest Netz. Darüber hinaus sind sämtliche Schritte klar und revisionssicher dokumentiert und das Unternehmen kann nach eigenen Angaben eine Vielzahl von Projekten trotz niedrigem Personalstand abwickeln.

Auch für die Auftragnehmer hat das neue Verfahren Vorteile: Früher musste je nach Wirtschaftsjahr eine große Anzahl an Rechnungen hinsichtlich der Abrechnung von Jahresvertragsleistungen, Beseitigung von Störfällen und Abrechnung von Projektleistungen von den Auftragnehmern gestellt werden. Dieser administrative Aufwand konnte laut EnergieSüdwest mit dem Gutschriftverfahren deutlich reduziert werden. So sei letztlich eine win-win-Situation für beide Partner entstanden.

Budgetierung

Aufgrund der in California.pro bereits abgerechneten Projekte können Peter Müller und seine Kollegen bei der EnergieSüdwest Auswertungen nach verschiedenen Kriterien erstellen, um die Kosten für die einzelnen Bereiche des Wirtschaftsplans für das Folgejahr zu budgetieren. Außerdem lasse sich die Einhaltung des Budgets im laufenden Jahr überwachen: Zuerst erstellt der Netzbetreiber eine Grobplanung, die er mit den zuständigen Mitarbeitern vom Straßen- und Kanalbau abstimmt, um Synergieeffekte zu nutzen. „Daraufhin treffen wir die Entscheidung, welche Straßenzüge wir gemeinsam sanieren oder allein. Dann können wir recht exakt die Kosten mit California.pro schätzen, indem wir auf Daten bereits abgewickelter Projekte zurückgreifen“, so Versorgungsingenieur Müller.

Weitere Einsparungsmöglichkeiten ergeben sich bei der Schätzung der Kosten für die Beseitigung der Störfälle: Für die Ingenieure ist auf einen Blick erkenntlich, welche Kosten wo aufgelaufen sind und welche Massen sich dahinter verbergen. Indem sie die Massen in den Leistungsverzeichnissen anpassen, lassen sich die Kosten so schnell abschätzen. Ein klarer Verhandlungsvorteil für den Leiter Netzbetrieb Gas/Wasser Müller: „Erkennen wir, dass wir mehr Sand, Austauschboden oder Bitumen benötigen, verhandeln wir Preisnachlässe bei den neuen Verträgen.“

www.gw-software.de
www.esw-netz.de

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Eine der wichtigsten Aufgaben von Bauherren ist es, für die Überwachung der Bauausführung zu sorgen. Hier wird geprüft, ob übereinstimmend mit Genehmigungen, Verträgen, Ausführungsunterlagen, einschlägigen Vorschriften sowie den allgemein anerkannten Regeln der Technik gearbeitet wird. Dazu gehören das Aufstellen, Fortschreiben und Überwachen eines Terminplans sowie die Dokumentation des Bauablaufs und der Bauqualitäten. In diesem Aufgabenspektrum herrscht in Deutschland vielfach noch Handarbeit vor. Die Führung eines Bautagebuches ist zwar Pflicht, wird aber weitgehend noch handschriftlich vorgenommen. Die Baudokumentation allgemein erfolgt auf Gruppenlaufwerken, Excel, Word u.a. mit Hilfe von Software. „Dieses bedingt einen extrem aufwendigen Tool- und Methodenmix“, sagt Michael Maronde, Referent Grundsätze und Strategie bei der DB Engineering & Consulting. Die Nutzung der Daten zu späteren Zeitpunkten sei für aufbauende Prozesse aufwendig und oft nur bedingt möglich. Damit nicht unbedingt Zustände vorherrschen und die geplanten Aufgaben in unkoordinierter Art und Weise verlaufen, ist die Bauüberwachung heute ein maßgeblicher Bestandteil für den Erfolg der jeweiligen Infrastrukturmaßnahme, insbesondere für die Kostentransparenz.

Kollisionskontrolle: Gibt es beim Zusammenfügen von geometrischen Modellen Schwierigkeiten
im zeitlichen Ablauf, so wird dieser Clash angezeigt. Im PopUp werden die kollidierenden Objekte
mit der entsprechenden Bezeichnung des Projektplans dargestellt. Foto: Deutsche Bahn AG

Der BIM-Leitfaden des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur hat es deutlich herausgearbeitet: Gerade bei Großprojekten müssen Kosten noch besser und vor allem transparenter dargestellt werden. Übliche Kalkulationszuschläge von 20 Prozent oder mehr müssen vermieden werden. BIM ist eine Arbeitsmethode von Bauvorhaben, die den gesamten Lebenszyklus von Infrastruktur umfasst. Grundlage ist ein digitales dreidimensionales Modell des Bauwerks, innerhalb dessen alle Prozesse vernetzt sind. Bevor also die Risiken für Termin- und Kostenverlauf reduziert werden können, besteht die Herausforderung darin, die bisher getrennten Modelle geometrisch exakt zusammenzuführen.

Die bisherigen Standard-Objektkataloge beim konstruktiven Ingenieurbau oder bei der Verkehrsanlagenplanung sind dafür unzureichend, da sie keine geometrisch korrekte Zusammenführung erlauben. Experten gehen davon aus, dass diese technische Barriere in naher Zukunft überwunden wird. Besteht ein ganzheitliches geometrisches 3D-Modell, soll eine höhere Planungsqualität an den Tag gelegt werden, die sich dann in einer optimierten Bauausführung niederschlägt. Vor allem sollen Differenzen bei den Planungen einzelner Bauabschnitte oder -elemente erkannt werden. Bauteilgruppen werden innerhalb der BIM-Modellierung neu definiert, regelbasiert geprüft, automatisch vervollständigt oder zielgerichtet in verschiedenen Arbeitsgruppen weiter verwertet. Zu diesen Modellprüfungen gehört in erster Linie die Kollissionsprüfung (Clash-Detection). Bei der Zusammenführung der einzelnen Modelle prüft eine BIM-Software automatisch, ob die Geometrie zueinander passt. Was heute bereits im Hochbau üblich ist, soll zukünftig auch im Tiefbau gelten. Dort schlägt eine Software beispielsweise „Alarm“, wenn Abwasserabführung und Versorgungsleitungen kreuzen. Durch eine solche koordinierte Planung der einzelnen Fachbereiche werden Kollisionen bereits frühzeitig erkannt und können schneller korrigiert werden.

Das digitale 3D-Modell ist der Ausgangspunkt für die Einbindung von Terminplan (4D) und zugehörigen Kostenverläufen (5D). Dieser 5D-Ansatz verknüpft sämtliche Planungsschritte miteinander. So werden die einzelnen Ausführungspläne direkt aus dem BIM-Modell abgeleitet.

Bauüberwachung morgen

Dies gilt auch für die Bauüberwachung, bei der die in der Planungsphase angelegten 5D-Modelle als Grundlage für Steuerungs-, Abrechnungsund Überwachungsprozesse genutzt werden. Sie sind gemeinsame Plattform für Projektleiter, Bauvorlagenberechtigte, Bauüberwacher und Bauleiter sowie auch für das Eisenbahnbundesamt. Sie ermöglichen kollaborative Prozesse und Kommunikation stets mit Modellbezug, auch wenn etwa die Bauüberwachung für den Auftraggeber üblicherweise durch Drittunternehmen durchgeführt wird, so beispielsweise die Engineering&Consulting GmbH.

Diese kontinuierliche Kontrolle und Steuerung des aktuellen Baufortschritts gegenüber den Planungsdaten aus den 4D-Modellen soll beispielsweise eine stichtagsgenaue Earned- Value Betrachtung ermöglichen, welche die Schlüsselwerte Planwert, Istkosten und Fertigstellungswert berücksichtigt. „Die BIM-basierte Bauüberwachung ist weniger eine Kontrolle, als vielmehr eine proaktive, vorausschauende und nachhaltigere Steuerung des Projekts“, sagt Stephan Wrede von der DB Systel. Die Analyse möglicher Kollisionen auf Knopfdruck mache manuell erstellte Zeit-Wege-Diagramme überflüssig. „Sie werden schon bald Geschichte sein wie Schiefertafel oder Zeichentisch“, ist der Ingenieur überzeugt.

Dashboards als Echtzeit-Cockpit

Die Zukunft der Deutschen Bahn gehört dagegen komplexen Dashboards, die als zentrale Steuerungsinstrumente fungieren, bei der alle Daten aus der Bauüberwachung modellbasiert zusammenfließen. Ein Cockpit also, das alle Prozesse des Bauens in Echtzeit digital überwacht. Der digitale Zwilling wird somit dynamisch an den Bauprozess angekoppelt. „Schon heute gibt es Instrumente, die Daten aus bekannten Systemen wie MS-Projekt oder Excel mit 3D Modellen verknüpfen“, so Wrede. Dies wird beispielsweise bereits mit dem 3D-Entwurfstool WorldInsight, das in den gesamten BIM-Prozess integriert ist, bei der Deutschen Bahn realisiert. Anstatt in Tabellen werden die beim Bau anfallenden Daten den Objekten der Entwurfsplanung zugeordnet. Solche Dashboards halten demnach die relevanten Informationen sozusagen doppelt graphisch vor, sowohl als Kurven- oder Balkendiagramme als auch als farblich abgestimmte 3D-Modelle. Auch die Bauabrechnung folgt dann einem modellbasierten Ansatz. Die Kosten der fertiggestellten Objekte nutzen das 5D-Modell und die damit verbundene Dokumentation als Grundlage. Für Bauleiter ist dies ein Hilfsmittel, um den geplanten und beschlossenen Bauablauf und dessen klassifizierte Abweichungen (positiv wie negativ) visuell und intuitiv darzustellen. Die Bauüberwachung mündet final in der Übergabe und wird dann nahtlos in die Betriebsphase übergeben.

„Die Zusammenstellung der Unterlagen nebst Aufmaß und Abrechnung wird sich besser in die abschließende, auf Jahre ausgelegte Nutzungsphase integrieren können. Eine der wenigen Voraussetzungen dafür: eine Übergabe der Daten und Informationen in maschinenlesbarer Form, am besten in offenen Formaten“, so Wrede.

Neue Methoden der Dokumentation

Die Dokumentation des Baugeschehens erfolgt zwangsläufig ebenso objektorientiert anhand der Modellierungen im 5D-Modell. Hier sind in den letzten Jahren viele neue Technologien entstanden, die unter dem Stichwort Digitalisierung der Baustelle zusammengefasst werden können. Mobile Apps und Browseranwendungen, die direkt auf der Baustelle die einfache Erfassung von IST-Daten ermöglichen, sind ein Beispiel für die Fütterung der 5D-Modelle direkt aus dem Feld. Vor allem sollen photogrammetrische Verfahren zur 3D-Datenerfassung intensiver genutzt werden. Moderne Anwendungen können insbesondere Geländestrukturen sehr genau in 3D erfassen. Eine Kamera-bestückte Drohne erfasst „normale“ 2D-Photos, die von entsprechenden Softwarelösungen in eine 3D-Punktwolke umgerechnet werden. Über Erkennung von bestimmten Mustern werden die einzelnen Bilder so zusammengefasst und ausgewertet.

Es entsteht innerhalb von wenigen Stunden quasi ein BIM-Modell des Geländes, auf dem dann auch die Abrechnungsleistungen für Erdarbeiten projektspezifisch abgerechnet werden können. Die 3D-Modelle können auch für AR- oder VR-Anwendungen verfügbar gemacht werden, schließlich liefert die Sicht der Baustelle aus der Luft meist mehr Informationen als eine Ortsbegehung. „Sie liefern quasi einen gewerkeübergreifenden Gesamtblick“, so Wrede.

Fazit

Gerade bei großen Infrastrukturbauten im Verkehrswegebau ist es wichtig, den Überblick über den Projektverlauf zu erhalten, sowohl in zeitlicher, als auch in räumlicher und finanzieller Dimension. Gemäß dem Ansatz der Deutschen Bahn AG „erst digital, dann real bauen“ soll die BIM-Methodik hier entscheidende Vorteile bringen.

In vielen aktuellen Projekten wird die objektund modellorientierte Bauüberwachung bereits durchgeführt. Damit ist das Unternehmen ein Vorreiter in Deutschland, gerade, was den Tiefbau angeht. Denn im Gegensatz zum Hochbau sind BIM-basierte Planungs- und Baumethoden einschließlich der Bauabrechnung im Verkehrswegebau noch nicht etabliert.

Auch große Baukonzerne in Deutschland haben bestenfalls Erprobungsprojekte aufgesetzt und lernen, BIM auch in Sachen Organisation, Kommunikation und Projektkultur in die Praxis umzusetzen. „Diese Aspekte machen den Großteil einer BIM-Einführung aus“, so Wrede. Das gilt besonders für die Bauausführung, denn dort laufen quasi alle Prozesse aus sämtlichen Phasen des Lebenszyklusses zusammen.

www.deutsche-bahn.de

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Die NEVARIS Bausoftware GmbH (vormals bekannt als Nemetschek Bausoftware GmbH) und die initions AG haben eine partnerschaftliche Zusammenarbeit beschlossen. Mit dieser strategischen Kooperation wollen beide Firmen die Anforderungen von Unternehmen in Bauindustrie und Baugewerbe besser berücksichtigen. Dies gilt vor allem im Logistikbereich: Der initions- Transportleitstand Opheo wird die NEVARIS-Lösungen durch die Abbildung von Transportprozessen unterstützen.

Die NEVARIS Bausoftware GmbH bietet Bauunternehmen modular aufgebaute kaufmännisch-bautechnische Programme, insbesondere Building Information Modeling und mobile Lösung Baustelle 4.0. Zu den aktuell in der Entwicklung stehenden Lösungen zählt ein Warenwirtschaftssystem für Baustoff-Versorgung und Abfall-Entsorgung. Das künftige NEVARIS-Warenwirtschaftssystem wurde für Kieswerke, Steinbrüche, Entsorgungsfachbetriebe, Deponieanlagen sowie Transportunternehmen entwickelt und übernimmt die Erstellung von Kalkulationen, Angeboten, Aufträgen und Rechnungen. Es erfasst Liefer- und Waagevorgänge und liest die Lieferscheindaten von Fremdsystemen ein. Darüber hinaus organisiert die Lösung in den Unternehmen den Geräteeinsatz sowie Regie- und Dienstleistungen. Für die digitale Abbildung von Transporten (zum Beispiel Schüttgüter, Baumaterial oder Abfälle) soll die initions-Software Opheo sorgen. Opheo dient zur Tourenplanung, zur grafischen Disposition, zum Forecasting und zur Telematik. Das Programm bildet unterschiedliche Transportarten und Fahrzeugtypen der Baubranche ab – vom Planenfahrzeug über Silozüge, Tieflader bis hin zu Kranfahrzeugen.

Die Integration der beiden Lösungen soll die Disposition durch die gemeinsame Nutzung von NEVARIS-Stamm- und -bewegungsdaten verbessern. Außerdem soll der Einsatz von Warenwirtschaftssystem und Opheo eine bessere Auslastung der Maschinen durch die Rückmeldung an die Werke direkt aus der Disposition ermöglichen. Die Telematikdaten aus den Fahrzeugen stehen zudem für die Auswertung und Abrechnung in den NEVARIS-Lösungen zur Verfügung.

www.nevaris.com

www.initions.com

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Überdies fühlte sich jeder zehnte Planer nicht in der Lage, sich auf eine Aussage festzulegen. Die Einschätzungen der Architekten zu den Trends am Bau sind Vorabergebnisse der Jahresanalyse 2017/2018, der jährlichen Baustudie von BauInfoConsult auf Basis von über 600 Interviews, die Ende Juli erscheint. Noch wesentlich vertiefter wird das Thema BIM und Bauorganisation im BauInfoConsult BIM Monitor 2017 behandelt, einer Studie, für die gerade eine Erhebung unter 300 großen Verarbeiterfirmen und Planungsbüros durchgeführt wird und die ebenfalls in Kürze erhältlich sein wird.

www.bauinfoconsult.de

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„Unbemannte Flugsysteme können Baufelder deutlich präziser, schneller und günstiger vermessen, als herkömmliche Methoden.” So steht es im Masterplan Bauen 4.0, den Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt im Januar vorgelegt hat. Mancher Bau-Fachmann wird sich angesichts dieser gewagten Formulierung verwundert die Augen gerieben haben, schließlich werden Drohnen bisher im Straßenbau nur in ersten Pilotprojekten eingesetzt. Doch das Ministerium scheint die Bedeutung der neuen Technologie richtig eingeschätzt zu haben. Zuletzt hat eine systematische Untersuchung die Drohenvermessung mit klassischen Methoden verglichen und dort insbesondere untersucht, ob die erzielbare Genauigkeit vergleichbar ist mit den bisherigen Standards. Das Ergebnis: Mit Drohnen kann eine Höhengenauigkeit von rund einem halben Zentimeter erzielt werden, vorausgesetzt, Befliegung und Auswertemethoden berücksichtigen einige wichtige Regeln.

Verschiedene Drohnentypen für die Vermessung von Baustellen. Viscan hat inzwischen neun Drohnen im Einsatz. Foto: Viscan Solutions GmbH

Initiiert wurde der Vergleich von dem Unternehmen Viscan Solutions aus dem baden-württembergischen Krauchenwies. Der Vermessungsdienstleister bietet ein breites Portfolio an Bauvermessung an, vor allem ist die Drohnenvermessung ein fester Bestandteil. Mittlerweile stehen bis zu sieben verschiedene Drohnen zur Verfügung, die je nach Anforderungen zum Einsatz kommen. Projekte führt das Unternehmen, das inzwischen drei Standorte in Deutschland hat, bundesweit durch.

Viscan Solutions will die Drohnenvermessung als Standard im Erd- und Straßenbau etablieren. Zwar konnte Viscan schon viele Pilotprojekte realisieren, die Drohnenbefliegung ist bei Tiefbauarbeiten jedoch noch kein Standard. „Die verschiedenen Behörden, Institutionen und Bauunternehmen müssen von der Technik noch immer überzeugt werden“, so Geschäftsführer Nicolai Nolle. Dabei zeige sich, dass allein das Argument einer höheren Informationsdichte, die eine per Drohnenvermessung erzeugten Punktwolke hat, nicht ausreicht. Vielmehr ist eine klassische Geodäsie-Tugend gefragt: „Man muss den Nachweis der Einzelpunktgenauigkeit erbringen, erst dann entsteht die Bereitschaft, die neue Technologie erstmal auszuprobieren“, weiß Nolle aus Erfahrung.

Test vergleicht die erzielbare Genauigkeit

Vor diesem Hintergrund hat Viscan im Frühjahr am Flughafen Magdeburg-Cochstedt einen Vergleich von terrestrischer und Drohnenvermessung durchgeführt. Testumgebung war die Start- und Landebahn mit einer Länge von 3.000 Metern und einer Breite von 56 Metern. Für die Kontrollmessung wurde ein Ausschnitt von 1.000 Metern Länge und 70 Metern Breite ausgewählt. Bei allen Vermessungsaufnahmen, die gleichzeitig durchgeführt wurden, herrschte kein Flugbetrieb. Das Wetter war leicht bewölkt, am ersten Tag gab es wenig Wind. Am zweiten Tag herrschten starke Winde mit bis zu 15 Metern pro Sekunde, also durchaus praxisübliche Bedingungen für Drohnenflüge. „Die Ergebnisse dieser Vermessung zeigen, dass es möglich ist, eine absolute Punktgenauigkeit von bis zu unter einem Zentimeter und im Mittel von fünf bis sechs Millimetern in Bezug auf den im Straßenbau wichtigen Höhenwert zu erreichen“, sagt Nolle. Bei terrestrischer Vermessung via Nivellements sind zwei Millimeter Genauigkeit üblich.

Testfeld Start- und Landebahn: Viscan konnte nachweisen, dass die absolute Genauigkeit einzelner Messpunkte innerhalb der 3D-Punktwolke bei den Höhendaten um fünf Millimeter liegt. Foto: Viscan Solutions GmbH

Doch der Weg zu dieser Genauigkeit ist nicht einfach. Dafür sind, so Viscan, neben Wind und Wetter, einige andere Bedingungen zu erfüllen. Dazu gehört vor allem die Flugplanung und die Anordnung der Passpunkte auf der Baustelle. Bei der Flugplanung bei Bundes- und Landesstraßen ist zu berücksichtigen, dass die Drohnen nicht direkt über dem Verkehr fliegen dürfen. Sie müssen die Aufnahmen also oberhalb des Straßenrandes machen – eigentlich eine für ein Nivellement suboptimale Ausgangslage. Demnach ist die Anordnung der Passpunkte der Schlüssel zum Projekterfolg. „Sie ist entscheidend für die Erreichung der Genauigkeit und auch für die Wirtschaftlichkeit, denn die Einmessung des Passpunktfeldes ist der kostenintensivste Teil der Projekte“, berichtet Nolle. Ebenso wichtig ist die Flugsteuerung, bei der die Flugstrecke der Drohne und die zeitliche Folge der Fotos festgelegt wird. Viscan hatte mehrere Arten der Flugsteuerung getestet: teilautonom, voll programmiert und manuell. Während letztere aufgrund des hohen Aufwandes und der geringen Effektivität nicht in Frage kommt, können beim voll programmierten Flug (Kreuzverband) zwar die höchsten Genauigkeiten und die beste Vermaschung der Orthophotos erreicht werden, das Risiko für Bildausfälle ist jedoch hoch und die Aufnahmezeiten sind lang.

Daher verfolgt Viscan den Weg der teilautonomen Steuerung, obwohl die Standardprogramme der Drohnenhersteller dafür nicht geeignet sind. Das Unternehmen setzt dabei entschieden auf eine gute Ausbildung der Piloten (Vermessungstechniker und Ingenieure), mit der ein hoher Qualitätsstandard gehalten werden kann. Pro Tag erreicht Viscan so eine hochpräzise Vermessung von rund fünf Kilometern einer dreispurigen Autobahn. Die Bodenauflösung der einzelnen Messpunkte beträgt dabei drei bis fünf Millimeter. Für dieselbe Strecke sind bei klassischer Vermessung einzelner Punkte durch einen Trupp mit mindestens zwei Personen dafür bis zu drei Tage notwendig.

Kompletter Prozess

Als Sensor setzt Viscan hochauflösende Kameras mit 35 beziehungsweise 50 Megapixeln ein. Dadurch fallen enorme Datenmengen an (pro Bild bis zu 30MB-RAW), die Viscan direkt nach den einzelnen Flüge vorverarbeitet und an das hauseigene Rechenzentrum (Construction-Monitoring- System) sendet. „Durch eine abschnittsweise Berechnung der Datensätze liegen die ersten Ergebnisse bereits nach wenigen Stunden vor“, beschreibt Nolle.

Die Dienstleistung von Viscan endet aber nicht mit der darauf folgenden Bereitstellung einer Punktwolke, sondern schließt die Erzeugung weiterer Datenprodukte ein. Dazu gehören Bestandsunterlagen, Digitale Geländemodelle, Querprofile, Schichtenprofile oder Volumenkörper. Diese werden dann weiter im Rahmen von 5D- oder BIM-Prozessen verwendet, beispielsweise für die Planung von Achsen und Gradienten oder das Erstellen von Deckenbüchern oder Querprofilen. Bei Projekten ist es heute schön üblich, dass nach jedem Einbau einer Schicht im Straßenbau ein 3D-Modell erstellt wird, um so den genauen IST-Zustand des gesamten Straßenkörpers zu dokumentieren. Viscan arbeitet dabei eng mit der Firma RIB Software SE zusammen. Im Rahmen der Punktwolkenlösung arbeiten die Unternehmen gemeinsam daran, innerhalb des Programms iTWO civil einen durchgängigen Gesamtprozess für die Verwertung der Drohnendaten zu realisieren.

So wird Dobrindts Ziel, die Drohnenvermessung 2020 in den BIM-Standard für 2020 aufzunehmen, konkret in die Praxis übertragen.

www.viscan.de

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Visualisierung von Bauwerken im despite SHARE Viewer von ceapoint aec technologies. Quelle: flickr (MSI PX60); ceapoint aec technologies

So häufig der Begriff BIM auch in der Marktkommunikation von Softwareherstellern und Verbänden in den letzten beiden Jahren benutzt wurde: In der Praxis ist er längst nicht überall angekommen. Wie konkret sehen BIM-Prozesse aus, welche Infrastruktur ist dafür notwendig und wie sieht die neue Form der Zusammenarbeit mit Partnern aus? Oft fehlt eine inhaltliche Kontur von BIM, insbesondere im Bereich Infrastruktur, wo im Gegensatz zum Hochbau noch weniger breites Verständnis vorhanden ist. Der Softwarehersteller IB&T (Card/1) ist vor diesem Hintergrund kreative Wege gegangen und vergleicht in seinem aktuellen Kundenmagazin die Einführung von BIM mit einem Besuch im Restaurant: Der Bauherr ist demnach der Gast (der BIM-Manager die Begleitung), das bestellte Menü die Auftraggeber-Informations- Anforderungen (AIA). Chef-Koch ist der BIM-Gesamtkoordinator.

Metapher des Kochens

Folgt man den Darstellungen der Zeitschrift (interaktiv 1/2017) erarbeitet der Küchenchef (BIM-Gesamtkoordinator) den BIM-Abwicklungsplan (BAP) gemäß den Anforderungen der AIA. Der Grill-Chef, der Pâtissier oder der Saucier sind gewissermaßen Chefs der einzelnen Gewerke (Kanal, Trassierung, Brücken etc.) und erarbeiten als Fachplaner ihre aufgabenspezifischen BAP. Als BIM-Konstrukteure werden deren Planungen vom Gesamtkoordinator fortwährend geprüft und validiert, beziehungsweise mit den neuen Anforderungen des Gastes abgeglichen. Zu den zentralen Aufgaben des Gesamtkoordinators gehört insbesondere die Kontrolle der Fachmodelle auf Kollisionen.

Freilich ist die Küchenmetapher nicht zu 100 Prozent korrekt, schließlich geht es bei BIM darum, dass zuerst eine virtuelle Planung vollständig erarbeitet wird, bevor man mit dem Kochen, also der eigentlichen Bauausführung, beginnt. Würde das Restaurant mit BIM arbeiten, würde es wissen, wann das Essen am Tisch geliefert wird, welche Qualität es hat und was die Herstellung genau kosten würde. Dazu würde virtuell beispielsweise das Menü festgelegt, die Zutaten bestellt, die Kosten simuliert und ein Ablaufplan erstellt, bevor mit der eigentlichen Zubereitung begonnen wird. Denn beim Bauen im BIM-Zeitalter sind – im Gegensatz zum konventionellen Projektmanagement – die einzelnen Bauteile der Verkehrswegeplanung direkt mit der Ablaufplanung verknüpft. Änderungen am Modell schlagen sogleich auch auf die Bauablaufplanung und die Kostenentwicklung durch und werden jedem einzelnen Planer und vor allem dem Gesamtkoordinator sofort deutlich.

Organigramm für BIM-Projekte: Über den BIM-Manager, der unmittelbar beim Auftraggeber angesiedelt ist, laufen die Auftraggeber Informationsanforderung (AIA) und der BIM Projektabwicklungsplan (BAP). Foto: IB&T Ingenieurbüro Basedow & Tornow GmbH

Aus der kulinarischen Metapher wird aber bereits einiges deutlich, was BIM an konkreten Aufgaben umfasst. Wie in guten Restaurants liegt für BIM der Schlüssel zum Erfolg in der reibungslosen Kooperation. „Die Kommunikation zwischen den Fachdisziplinen und dem BIM-Gesamtkoordinator beziehungsweise zwischen Gast und Chef-Koch funktioniert nur, wenn alle Beteiligten die gleiche Sprache sprechen“, sagt Marius Reuters, BIM-Spezialist bei IB&T. Daher orientiert sich IB&T konsequent an den herstellerunabhängigen Branchenstandards IFC und BCF, deren Entwicklung in Deutschland von dem Verein buildingSMART maßgeblich begleitet wird, und bei denen IB&T-Mitarbeiter eng involviert sind.

Finales Ergebnis der BIM-Planung ist ein fünfdimensionales BIM-Modell, bestehend aus der 3D-Geometrie inkl. Klassifizierungen, der Terminplanung (4D) und der Kostenplanung (5D), das an die ausführenden Firmen weitergegeben wird. Nach dem Bau erhält der Bauherr zur Dokumentation und zum Betrieb seines Bauwerkes das sogenannte „as built“-Modell, das den neuen Bestand umfasst.

Während IFC den Standard für die 3D-Geometrie der Planung darstellt, fokussiert das BCF-Format (BIM Collaboration Format ) auf die Kommunikation zwischen zwei am Projekt beteiligten Parteien. „Die simple Struktur dieses Formates ermöglicht auch Anwendern ohne vertiefte CAD-Kenntnisse, Problemstellungen des Projektes zwischen verschiedenen Gewerken zu kommunizieren“, so Reuters. Wenn der BIM-Gesamtkoordinator also Kollisionen in der Planung verschiedener Gewerke findet, kann er mittels entsprechender Software Screenshots vom Problem erstellen, sie mit Kommentaren und Markierungen ergänzen und anschließend an das entsprechende fehlerhafte Gewerk zur Verbesserung weiterleiten.

BIM in Card/1

Damit aus der Metapher des BIM „á la carte“ ein BIM „á la Card“ wird, richtet IB&T die Entwicklung seiner Software Card/1 gemäß den neuartigen Prozessen aus. Wichtige BIM-Prozesse werden ab der Version 9.0 unterstützt. So können einzelne 3D-Bauwerke aus topografischen Strukturen abgeleitet und generiert werden.

So kann beispielsweise anhand der 3D-Trasse eine komplette Station automatisch generiert werden. Diese Bauwerke stellen im Prinzip räumliche Körper dar, die aus Dreiecksflächen gebildet werden – also BIM-Modelle einzelner Bauwerke einer Trasse – die geometrisch hochgenau sind und beliebig ausgetauscht werden können. Dazu können in den Hauptfunktionsbereichen des Systems (Topografie, Verkehrswege und Entwässerung) innerhalb der Funktionsgruppe „Bauwerke generieren“ jeweils bereichsweise wesentliche Elemente der Planung und des Bestandes in Bauwerke überführt werden. Bisher konnten Bauwerke lediglich mithilfe der Programmiersprache CardScript definiert und generiert werden.

Diese 3D-Bauwerke haben einen hohen Stellenwert innerhalb von BIM-Prozessen. Neben der reinen Visualisierung in der 3D-Projektansicht lassen sich die Bauwerke in allen Schnittansichten darstellen.

Außerdem sind sie Grundlage für naturgetreue Abbildungen des Projektes mittels 3D-Renderingsoftware. „Durch die Visualisierung des Projektes ist es einfacher, mit den am Bau beteiligten Fachleuten zu kommunizieren, da jeder die Linien der Topografie nun gleich deutet und ein gemeinsamer Konsens das Konfliktpotential eingrenzt“, sagt Marius Reuters. Ebenso lassen sich neue Elemente millimetergenau um den Bestand herum planen.

Die Bauwerke bilden zudem die Grundlage für die Fahrsimulation in Card/1, die ab Version 9.0 die Fahrt direkt in der 3D-Projektansicht möglich macht. Dabei können die einzelnen Bauwerke beliebig in die Simulation eingebunden werden. IB&T erweitert auch die 3D-Projektdarstellung um die Funktionen der virtuellen Realität, um Planungsdaten auch mit einer VR-Brille zu zeigen.

Des Weiteren sind die 3D-Baukörper auch für die Bauabrechnung wichtig, da sie bereits Volumenbzw. Massenkörper sind und so an die Leistungsabrechnung gekoppelt werden können. Die Bauwerke können auch mit einem übergeordneten BIM-System ausgetauscht werden. Im Moment ist dies mit der CPIXML- Schnittstelle möglich. In Zukunft will IB&T dafür auch eine IFC-Schnittstelle zur Verfügung stellen.

Durch ein zusätzliches Modul gibt es innerhalb der CARD/1 Version 9.0 nun auch die Möglichkeit, Brücken zu generieren. Die generierten 3D-Brückenbauwerke werden in sinnvolle Bau- und Unterbaugruppen differenziert, sodass sie sich einzeln darstellen und mit Eigenschaften belegen lassen. Diese strukturierten Daten können auch in andere Systeme integriert, aber auch in Card/1-Anwendungen bei der Trassierung (etwa der Sichtweitenanalyse) eingebunden werden.

www.card-1.de

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Das familiengeführte Bauunternehmen Max Bögl setzt bei seinen Bauprojekten verstärkt auf neueste Bau-IT- und BIM-Technologien. Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen kürzlich die im Infrastrukturbereich erfahrene Evelyn Roßner mit der Aufgabe betraut, als BIM-Koordinatorin die Prozesse im Straßen- und Entwässerungsbau im Hause Max Bögl aktiv voranzutreiben – insbesondere bei Straßen- und Tiefbauprojekten. Das jüngste Projekt war eine Erneuerung der Betonfahrbahn sowie die Sanierung der Entwässerung auf einem rund zehn Kilometer langen Autobahnabschnitt auf der BAB A7 zwischen den Anschlussstellen Gollhofen und Uffenheim, die die Autobahndirektion Nordbayern in Auftrag gegeben hatte. Für dieses Projekt kam erstmals die RIB-Software iTWO civil für den Rohrleitungsbau im Zusammenspiel mit der Unternehmenslösung RIB iTWO 5D zum Einsatz. Die BIM Koordinatorin ist von der RIB-Software überzeugt. „Dreidimensionale Modelle bilden die Basis für den Einsatz von BIM auf den Baustellen“, erklärt Evelyn Roßner. „Sie bringen nicht nur viele Vorteile über den gesamten Planungs- und Bauprozess hinweg, sondern machen auch bisher scheinbar Unmögliches plötzlich möglich.“ Die spezifischen Features der RIB-Software iTWO civil wurden speziell für die Anforderungen von Entwässerungssanierungen konzipiert. Die Basis in der Software bilden Volumenkörper im Modell, die automatisch mit speziellen Attributen für die Kostenermittlung und Bauabrechnung versehen werden. Hierbei werden insbesondere Tiefenstufen berücksichtigt, da im Rohrleitungsbau – je nach Tiefenstufe – beispielsweise für Verfüllungen oder Längen eines Rohres, unterschiedliche Kostenansätze entstehen. Die Volumenkörper für den Modellansatz erhalten entsprechende Attribute. So können sowohl die Höhe eines Schachtringes als auch der Durchmesser und das Material eines speziellen Rohrs frei oder generisch zugewiesene Attribute eines Entwässerungsprojektes sein.

Die Features der Software wurden für Entwässerungsmaßnahmen konzipiert. Die Basis bilden Volumenkörper im Modell, die automatisch mit speziellen Attributen für die Kostenermittlung und Bauabrechnung versehen werden. Foto: RIB-Software SE

Dreidimensionale Modelle als Basis

In einem Zeitraum von etwa neun Monaten verbaute das Unternehmen nach eigenen Angaben 20 Betonfertigteilschächte, 115 Kunststofffertigteilschächte, rund 830 Meter Teilsickerrohr plus insgesamt rund 5.500 Meter Mehrzweckleitungen sowie rund 300 Meter Stahlbetonrohre. Dabei wurden das Teilsickerrohr und die Mehrzweckleitungen als längslaufende Entwässerung unter der Mulde eingebaut und die Stahlbetonrohre als Fahrbahnquerungen zum Abfluss der Mittelstreifenentwässerung und als Auslauf hergestellt. Der Auftraggeber, der ebenfalls mit den Lösungen aus dem Hause RIB Software arbeitet, stellte die Bestandsinformationen im ISYBAU-Format zur Verfügung. Die Abrechnung der Maßnahme erfolgte bei Max Bögl erstmalig mit dem erweiterten RIB-Softwareprogramm und war laut Unternehmen innerhalb von etwa zwei Wochen vollständig erledigt. Evelyn Roßner schätzt, dass eine Abrechnung dieser Art von Maßnahme sogar in noch kürzerer Zeit möglich sein wird. Voraussetzung dafür sei, dass alle Mitglieder des Teams die Funktionen gut kennen und mit dem BIM-Programm entsprechend vertraut sind. Ist die Abrechnung abgeschlossen, werden die neuen Daten zum Straßen-/Kanalbestand wiederum im ISYBAU-Format an den Auftraggeber übergeben, sodass ihm lückenlos sämtliche Erweiterungen und Abänderungen der Entwässerung nach Sanierung vorliegen.

Abrechnung von Tiefenstufen

Eine besondere Herausforderung stellten die Tiefenstufen dar. Der Auftraggeber verlangte eine Staffelung zwischen einem, 1,75 und drei Metern Tiefe. Die iTWO-civil-Lösung rechnet alle erforderlichen Höhen und Tiefen automatisch aus. Foto: RIB-Software SE

„Die Tiefenstufen stellten eine besondere Herausforderung dar“, erklärt die BIM-Koordinatorin. „Der Auftraggeber verlangte von uns eine Staffelung zwischen einem, 1,75 und drei Metern Tiefe. Das ist von Hand praktisch nicht abzurechen“, so Roßner. Ein exakter Höhenplan wäre hierfür erforderlich, um zu ermitteln, welche Höhe das Erdplanum genau an welchen Stationen der Entwässerung aufweist. „Der Arbeitsaufwand wäre immens und damit der Zeitaufwand“, ergänzt sie. „Kein Problem allerdings mit der iTWO-civil-Lösung, denn hier ist das Erdplanum bekannt und das Programm rechnet alle erforderlichen Höhen und Tiefen automatisch aus.“

Modellbasierte Arbeitsweise

Eine klare Veränderung beim Arbeiten mit BIM-Modellen im Straßen- oder Rohrleitungsbau stelle vor allem der zunächst höhere Aufwand zu Beginn eines Bauprojekts dar, da sind sich Rößner und Max Bögel einig. Denn zahlreiche Arbeitsprozesse verschieben sich in die Kalkulation beziehungsweise in die Projektvorbereitungsphase: Aus einem unscharfen Modell der Kalkulationsphase entsteht über die Projektvorbereitung bis hin zur Ausführung ein klares Modell, welches kontinuierlich und lückenlos mit Informationen bestückt und weiter vervollständigt wird, so das Unternehmen. In dieser frühen Projektphase würden somit viele Aspekte vorbereitet, die die in späteren Zyklen anfallenden Aufgaben für alle Beteiligten jedoch immens erleichtern können. Im Rohrleitungsbau bleibt beispielsweise die Sollhöhe für die einzubauenden Schächte bis zum Projektende vollständig erhalten. Gibt es doch Änderungen im Projektverlauf, so rechnet das RIB-Programm iTWO civil diese in den Gesamtprozess mit ein, meldet sämtliche Anpassungen und macht sie für alle auf der Baustelle und in den Büros zugänglich, für die sie von Relevanz sind. „Wenn wir durchgängig modellorientiert arbeiten, so fließen stets fertige Volumenkörper in alle Folgeprozesse einer Bauaufgabe ein“, erklärt Evelyn Roßner. „Das optimiert alle weiteren Aufgaben für Abrechner und Bauleiter gleichermaßen.“

Vorteile für Bauleitung und Bauabrechnung

Evelyn Roßner ist überzeugt, dass die BIM-Methode dem Bauleiter schlussendlich viel Zeit spart, da dieser nicht mehr sämtliche Winkel zwischen einzelnen Leitungen von Hand ermitteln müsse. Auch die partnerschaftliche Bauabwicklung soll laut Max Bögl von BIM profitieren. Auf Seite der Abrechner werden durch den modellbasierten Ansatz alle Grundlagen bereitgestellt, die von Relevanz für die Bauabrechnung sind, weshalb Unklarheiten und Unsicherheiten ausgeschlossen werden könnten.

www.max-boegl.de
www.rib-software.com

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HOCHTIEF ViCon bietet Dienstleistungen im Bereich des Virtuellen Bauens und des Building Information Modelings (BIM). Das Tochterunternehmen der Hochtief AG, einem der weltgrößten Baukonzerne, gilt als einer der Vorreiter bei der Digitalisierung des Bauwesens. Business Geomatics sprach mit Geschäftsführer Dirk Schaper über Trends und generelle Einschätzungen des Modebegriffs BIM.

Business Geomatics: Der Stufenplan des Bundesverkehrsministers hat die Baubranche insbesondere im Bereich Tiefbau im Jahr 2015 überrascht. Wie steht es heute mit der Auseinandersetzung mit dem Thema?

Dirk Schaper: Es hat nicht alle Marktteilnehmer überrascht. Für die Experten, die sich schon vorher mit dem Thema beschäftigt haben, war es nur ein letzter Schritt in einer ganzen Reihe von Schritten. Der Stufenplan hat aber sicherlich einen Ruck durch die Bauwirtschaft ausgelöst. Dieser Ruck war aus Sicht der Experten auch der erwartete Impuls, den die Bauindustrie von der Regierung brauchte. Die Auseinandersetzung hat seitdem enorm Fahrt aufgenommen. Viele Marktbeteiligte haben sich informiert, versucht sich fortzubilden und haben erste Schritte eingeleitet, um ihr Unternehmen anzupassen.

Und im Vergleich zum Hochbau?

Beispiel für eine umfassende Modellierung bei BIM: 3D-Plandaten und -Dokumentation sind miteinander verzahnt. Fotos: Hochtief AG

Im Hochbau ist in den Jahren 2015 und 2016 eher wenig passiert, insbesondere in Deutschland. Im Januar 2017 gab es einen Erlass des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB): Bei Hochbauprojekten des Bundes ab 5 Mio. Bausumme ist die Geeignetheit der BIM-Methode zu prüfen. Für mich persönlich war das keine verbindliche Vorgabe der Nutzung von BIM. Beispiele für Absichtserklärungen finden wir im Koalitionsvertrag Nordrhein-Westfalen zwischen CDU und FDP, dort steht drin, dass BIM ab 2020 in allen Hochbau Bereichen und den nachgegliederten Ämtern eingeführt werden soll. Die Vorschriften im Tiefbau sind insbesondere für die DEGES, die Deutsche Bahn und für alle Ämter im Bereich Wasser- und Schifffahrtswege bindend.

Die Öffentliche Hand ist der wichtigste Bauherr im Bereich Infrastruktur. Ist sie ausreichend auf das Thema BIM vorbereitet?

Die Öffentliche Hand muss lernen, BIM zu bestellen! Es gibt verschiedene Pflichten, die gemäß des Stufenplans erfüllt werden müssen. Zumindest der Teil der öffentlichen Hand, der im Verantwortungsbereich des BMVI ausschreibt, muss diese erfüllen. Die Mitarbeiter müssen Auftraggeberinformationsanforderungen (AIA) schreiben und in der Lage sein, die Daten, die sie erhalten, zu prüfen und in ihren Datenbestand zu überführen. Bisher gibt es Systeme wie OKSTRA und SIB Bauwerke, die beschreiben wie der Straßeninfrastrukturbestand derzeit aussieht. Diese Systeme müssen auf Tauglichkeit bzw. Zukunftsfähigkeit geprüft werden. Daraus entstehen Fragestellungen. Wie spielen die Systeme mit 3D-Modellen zusammen? Können solche Systeme mit IFC-Modellen beliefert werden? Die Öffentliche Hand beschreitet im Grunde genommen gerade eine Lernkurve in Form der ersten Pilotprojekte. Ich glaube in den Bereichen Straßenbau und öffentlicher Hochbau ist noch sehr viel Arbeit zu tun.

Wer macht ein Projekt zu einem BIM-Projekt: Der Bauherr, ein Berater oder die Initiative einzelner Gruppen?

Wichtig ist das gemeinsame Verständnis bei den Projektbeteiligten, dass die Digitalisierung für das Projekt Vorteile bringt. Ein weiterer Aspekt ist der „Top Down Approach“. Die Anwendung von BIM muss von oben vorgegeben werden. Gibt der Bauherr BIM vor, unterstützt das den Erfolg. Zudem sollten die am Projekt beteiligten Mitarbeiter mitgenommen werden. Sie müssen genau wissen, was von ihnen erwartet wird. Können sie nicht erfüllen, was von ihnen erwartet wird, muss ihnen geholfen werden, die Anforderungen zu erfüllen. Wir trainieren Mitarbeiter der Firmen einzeln „on the job“ in den vom Bauherren spezifizierten Anwendungsfällen. Das heißt, wir üben und testen solange, bis es funktioniert und eine Sicherheit in den neuen digital vereinbarten Prozessen herrscht. Dabei ist die Digitalisierung kein Selbstzweck, sondern die hausinternen Anwendungsfälle bestimmen tatsächlich die Anforderung an die Wertschöpfungskette.

Welcher Aufwand verbirgt sich hinter BIM?

Building Information Modeling heißt zunächst, dass an Stelle einer 2D-Planung eine 3D-Planung erstellt wird. Planungsbüros werden in Zukunft einfach modellieren anstatt zeichnen. Soweit das für die Planungsprüfung und für die Bauabwicklung notwendig ist, werden aus 3D-Modellen, als ein Anwendungsfall, 2D-Pläne erzeugt. Das erhöht meiner Meinung nach nicht den Aufwand, sondern wird den Gesamtaufwand der Planung mittelfristig verringern, weil man Prozesse innerhalb der Planungsbüros standardisieren und die Abstimmung zwischen den Planern verbessern kann. Am Anfang gibt es natürlich einen erhöhten Schulungs- und Einführungsaufwand. Aber dieser einmalige Initialaufwand, wie bei jeder Innovation, wird durch die bessere Abwicklung von Projekten wieder amortisiert.

Welche Rolle spielt die HOAI ?

Die HOAI bezeichnet BIM noch als besondere Leistung. Es wird in Zukunft nichts Besonderes sein, wenn Architekten oder Ingenieure modellieren, sondern es wird eine ganz normale Ingenieur- und Architekturleistung werden. Die HOAI kann insofern weiterhin genutzt werden, als Anleitung dazu, wann welche Leistung erbracht wurde. Werden bereits zu einem früheren Zeitpunkt die Planungen detaillierter betrachtet, als das in einer 2D-Planung der Fall gewesen wäre, muss das natürlich auch vom Kunden vergütet werden, weil es Inhalte einer normalerweise späteren Planungsphase sind. 3D-Modellierung bedeutet jedoch nicht notwendigerweise eine detailliertere Bearbeitung, es können auch vereinfachende, weniger aufwendige 3D-Konzeptmodelle entstehen. Ob die HOAI langfristig notwendig ist oder nicht, das würde ich den Experten im Architektur- und Abrechnungsrecht überlassen. Dies ist oft vor allem eine politische Frage.

Rein technisch gesehen: Wo muss die Softwareindustrie noch Entwicklungsarbeit leisten, um BIM nachhaltig in der Praxis zu etablieren?

Da ist noch sehr viel Arbeit zu leisten. Man darf nicht vergessen, dass die Bauwirtschaft gerade erst lernt, die Anforderungen in Bezug auf die Digitalisierung zu artikulieren. Es ist geradezu überraschend oder grotesk, dass bisher die Softwareindustrie versucht hat, der Bauwirtschaft zu erklären, wie ihre Prozesse funktionieren. Das muss sich umkehren. Das heißt, die Bauwirtschaft wird in den nächsten Jahren ihre neuen digitalen Prozesse erläutern und dann der Softwareindustrie die Vorgaben machen. Diese Anforderungen müssen über Ländergrenzen hinweg konsolidiert werden, so dass wir Standardprozesse in der Bauwirtschaft beschreiben können. Das wiederum wird es der Softwareindustrie einfacher machen, auf diese konzentrierten Anforderungen der Bauwirtschaften national und international zu reagieren.

Wo muss noch konkret Entwicklungsarbeit geleistet werden?

Meiner Meinung nach vor allem bei der Weiternutzbarkeit von 3D-Modellen im Bauprozessmanagement. Dies betrifft die Schnittstelle zwischen Planung und Bau, aber auch die Schnittstelle zwischen Bau und Betriebssoftware. Selbst der Austausch der Modelle untereinander in Planungsphasen funktioniert noch nicht reibungsfrei und auch herstellerneutrale Datenaustauschformate wie IFC funktionieren noch nicht so wie sich das jeder wünscht.

Oft werden die fehlenden Standard-Schnittstellen diskutiert. Brauchen wir neue flexible BIM-Schnittstellen, die bisherige Formate wie Okstra & Co. ablösen?

Dirk Schaper meint, dass im Zuge der Digitalisierung der Prozesse manche der etablierten 2D-Pläne nicht mehr gebraucht werden. Foto: Hochtief AG

Es wird mit Sicherheit Ergänzungen geben zu bestehenden Schnittstellenlösungen. Wir haben auch noch nicht auf bestimmte Prozesse optimierte Datenformate, wie zum Beispiel dem internetfähigen Einkauf von Baumaterialien. Aber ich glaube, dass viele heute vorhandenen Schnittstellen einfach auf die zukünftigen BIM-Anwendungsfälle hin optimiert werden müssen. Die Prozesse müssen geschärft werden, dann können auch die Formate zielgerichtet eingesetzt und verbessert werden.

Wie hängen Innovationen wie BIM und 3D-Maschienensteuerungen inhaltlich zusammen?

Das ist ziemlich einfach. Die BIM-Daten füttern die Maschinen. Die Maschinen stellen dann Produkte tatsächlich her. Das betrifft Holz, Metall, Schalungen, Fassaden, Fertigteile aus Beton. Die Daten und Prozesse der Hersteller sind ein Bestandteil der digitalen Wertschöpfungskette. Diese Daten müssen in geeigneter Form weiterverarbeitet und maschinenlesbar in die Asset Management Systeme oder Facility Management Systeme übernommen werden. Ich möchte in Zukunft wissen, woher das Bauteil in meinem Produkt oder meinem Bauprojekt kommt. Jedes einzelne Teil muss herkunftsmäßig, in der Wartung, in der Gesundheitsbedenklichkeit, in der Nachhaltigkeit beschrieben und in einer digitalen Bauakte dokumentiert werden.

Wo sehen Sie in Zukunft Verbindungen der GIS-Welt zu BIM?

2D-Darstellungen und 3D-Darstellungen sollten so genutzt werden, wie sie für das Projekt am besten sind. Ein Beispiel: Bestimmte Aspekte eines 50 km – Autobahnausbaus kann man natürlich viel besser in GIS zeigen und auswerten als in einem 3D-Modell. Wer ein 3D-Modell schon mal aufgemacht hat, weiß, dass es sehr schwer ist, eine so lange Straßenstrecke mit einem 3D-Viewer zu benutzen und zu navigieren. Wichtiger als die Darstellung sind die strukturierten Daten und die standardisierte, automatisierte oder halbautomatisierte Weiterverarbeitung von Daten für bestimmte Zwecke wie z.B. die technische Dokumentation, das Berichtswesen oder die Analyse der Daten. BIM und GIS -Systeme basieren beide auf einem strukturierten Datenstamm. Es wird also eine Interaktion zwischen Auswertungsmedien und Prozesssoftware geben, die sich BIM- und GIS-Methoden und auch – Software zu Nutze machen. Unsere sogenannten BIM-basierten Produktionssysteme haben immer ein 3D-Modell, aber auch ein Geoinformationssystem für großflächigere Projekte, wie ein Bahnprojekt, Autobahnprojekt oder Schleusenprojekt.

Welche Rolle spielen die IFC Rail/ Road-Schnittstellen für den deutschsprachigen Markt?

Meiner Meinung nach eine sehr wichtige, weil wir nur so herstellerneutral Daten austauschen können. Öffentliche Auftraggeber müssen neutral ausschreiben und innerhalb der Lieferkette softwareneutral Daten zur Verfügung stellen können, um die Planung in die nächste Leistungsphase, aber auch in den Baubetrieb zu überführen. Dazu muss allerdings die Qualität der IFC-Schnittstellen, wie vorher beschrieben, ausreichend sein, um sie im Tagesgeschäft fehlerfrei benutzen zu können. Daran wird mit Hochdruck gearbeitet.

Macht BIM bisherige 2D-Modellierungen und demnach die Arbeit mit Papierplänen überflüssig?

Papierpläne sind nur dort überflüssig, wo sie im wahrsten Sinne des Wortes nicht gebraucht werden. Können zum Beispiel Informationen direkt aus dem 3D-Modell über ein Vermessungsgerät, das vor Ort auf der Baustelle steht, auf der Baustelle miteingespielt werden, ist möglicherweise ein 2D-Plan nicht mehr erforderlich. Die Genehmigung von 3D-Modellen ist noch ein herausforderndes Feld, weil die Datenstruktur natürlich ein wenig anders ist. In einem 3D-Modell sehen wir entweder mehr oder weniger als wir von 2D-Plänen gewohnt sind. Es ist noch schwer, die Ansichten auf die Daten so zu definieren, dass eine 3D-Freigabe sinnvoll ist. In Zukunft wird die Prüfung und Freigabe eher datenbankbasiert erfolgen. Das heißt, es werden bestimmte Vorgaben gemacht und es wird datenbanktechnisch geprüft, ob diese Vorgaben vom Bauherren auch eingehalten werden. Das kann Qualität, Termine, Kosten betreffen.

Projekte mit Gigabyte-Volumen sind keine Seltenheit. Wie kann man diese Barriere für das Datenmanagement meistern?

Es werden im Stufenplan schon gemeinsame Datenumgebungen verlangt. Solche gemeinsamen Datenumgebungen, in denen übrigens einzelne Beteiligte ihren Teil des Projektes und die Arbeit an dem Projekt teilen, wird es geben. Ich glaube nicht, dass dort die Größe der Dateien der entscheidende Schwierigkeitsfaktor ist. Viel mehr ist die Zusammenarbeit an den gemeinsam erzeugten Daten und Modellen noch genauer zu beschreiben.

Der Beitrag „Die öffentliche Hand muss lernen, BIM zu bestellen“ erschien zuerst auf Business Geomatics.