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19.11.2019 | Julia Zimmermann

Radikaler Kulturwandel

Digitalisierung im Verkehrswegebau

Der Großkonzern STRABAG leistet in der BIM-Implementierung bei Verkehrswegebau-Projekten Pionierarbeit. Doch unabhängig von der Größe stellt BIM alle Unternehmen und auch die öffentliche Hand als Auftraggeber vor die gleichen Herausforderungen.

Die Digitalisierung stellt Chance und Risiko zugleich dar. Die Chance, Potenziale aufzudecken und in einem rollierenden Prozess kontinuierlich zu optimieren. Das Risiko, die eigene Belegschaft mit einer Vielzahl an innovativen und zum Teil disruptiven Lösungen zu überfordern oder gar nicht in den Umgestaltungsprozess mit einzubeziehen.

Dieser laufende Change Prozess macht sich in der gesamten Industrie bemerkbar. Angesichts dessen, umfassen drei wesentliche Komponenten die digitale Transformation in der Bauindustrie: Mensch, Verträge/Normen und Technologie, die sich gegenseitig in Art und Umfang beeinflussen.

(Bild: STRABAG AG)

Die große Herausforderung eines traditionellen Baukonzerns ist es daher, federführend diesen Veränderungsprozess zu steuern und als positives Beispiel Standards und digitale Innovationen aktiv mitzugestalten. Denn der One Size Fits All-Lösungsansatz für die Projektbearbeitung ist aufgrund der vielfältigen Bearbeitungsschritte und (regionalen) Umstände nicht vorzufinden.

Digitalisierungsoffensive von STRABAG

Die Digitalisierung hebt die Produktiviät in der Bauwirtschaft und stellt die internationale Wettbewerbsfähigkeit sicher. Vor diesem Hintergrund wurde in Deutschland der Stufenplan Digitales Planen und Bauen des Bundesministeriums für Verkehr und Infrastruktur (BMVI) entwickelt, um die Wertschöpfung im Bausektor effizienter zu gestalten (BMVI, 2015b).

Dieser Tatsache ist sich STRABAG bewusst. Mit dem Programm Faster Together 2022 (1) gibt der Bautechnologiekonzern der eigenen Digitalisierungsoffensive ein Ziel und beschreitet neue Wege der Informationsverarbeitung. Dementsprechend werden die wesentlichen Geschäftsprozesse der Planung, Ausführung, Produktion, Betrieb und Administration sukzessive digitalisiert.

3D-Inspektion und Vermessung von Verkehrswegen mittels Mobile Mapping-System (Bild:STRABAG AG)

Building Information Modeling gehört zu den zentralen Instrumenten der digitalen Zukunftsinitiative von STRABAG (BIM 5D®). Zum einen bietet BIM 5D® die Chance, die Produktivität über die gesamte Wertschöpfungskette zu steigern. Zum anderen ist BIM 5D® aber auch eine erhebliche Herausforderung, da etablierte Prozessabläufe und Rollenbilder hinterfragt und neudefiniert werden müssen. Neben der Implementierung von neuen Technologien setzt BIM 5D® ein hohes Maß an Veränderungswillen auf Managementebene und bei den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern voraus (BBSR, 2013).

Status Quo der BIM-Implementierung

„Der umfassende Einsatz von BIM bei der erfolgreichen Umsetzung von Infrastrukturbaumaßnahmen setzt voraus, dass sowohl die öffentlichen Auftraggeber in der Lage sind, Projekte mit BIM in einem definierten Leistungsniveau einfach und erfolgreich auszuschreiben, zu beauftragen und zu überwachen, als auch, dass die Auftragnehmer die Fähigkeit besitzen, die in diesen Projekten gesetzten BIM-Ziele erfolgreich zu erfüllen.“ (S. 9, BMVI, 2018)

Spätestens seit Veröffentlichung des Endberichtes „Wissenschaftliche Begleitung der BMVI-Pilotprojekte zur Anwendung von BIM im Infrastrukturbau“ und dem daraus initiierten nationalen BIM-Kompetenzzentrum des Bundes wird deutlich, dass die Bundesregierung mit der Ankündigung, BIM ab dem Jahr 2020 für alle Neubauprojekte im Infrastrukturbau wie auch im infrastrukturbezogenen Hochbau einzuführen, ein ambitioniertes Ziel verfolgt. Es wurde festgestellt, dass es für die Potenzialausschöpfung der BIM-Methodik „verstärkter Anstrengungen bedarf, um BIM effizient in Breite einsetzen zu können“. Im Weiteren fehlt es an „Vorlagen, Mustern und Handreichungen für vertragliche und technische Aspekte der Projektabwicklung“ sowie an Erfahrung und Knowhow der Akteurinnen und Akteure (S. 29, BMVI, 2018).

3D-Vektorisierung einer Bahnanlage (Bild:STRABAG AG)  

Trotz oder genau aus diesen Gründen ist die Nachfrage der öffentlichen Hand nach BIM im Verkehrswegbau überschaubar. Die mangelnde Vorbereitung der betroffenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf die technologischen und methodischen Änderungen sowie fehlendes technisches Equipment stellen vielfach Hemmnisse dar, um den digitalen Wandel in der Baubranche aktiv mitzugestalten. Es zeigt sich, dass es dementsprechend auch auf Seiten der öffentlichen Auftraggeberschaft eines Kulturwandels bedarf, um die BIM-Methodik ganzheitlich zu etablieren.

BIM im Hochbau ist nicht gleich BIM im Verkehrswegebau

Als STRABAG beschloss, im Rahmen der Initiative „Faster Togehter“ das Digitalisierungsprojekt „BIM.VWB“ für die BIM-basierte Bearbeitung von Infrastrukturprojekten zu etablieren, verdeutlichte sie damit den hohen Stellenwert des Verkehrswegebaus für den Konzern (Hoffmann, 2019). Zumal es an ersten BIM-Erfahrungen im Verkehrswegebau mangelte, fand die STRABAG AG mit dem BIM.VWB-Projekt ihre Antwort, um diese Lücke zu schließen.


UAV-basierte Massenermittlung im zeitlichen Verlauf für BIM-Modellierung (Bild:STRABAG AG)

Die Pilotprojekte des BMVI fokussieren sich bislang mehrheitlich auf den infrastruktur¬bezogenen Hochbau. Allerdings unterscheiden sich die geometrischen wie methodischen Anforderungen des klassischen Erd- und Streckenbaus deutlich von denen des Hoch- und Ingenieurbaus (H- & I-Bau). Daher ist aus den Piloten des Bundes oft nur ein geringer Erkenntnisgewinn für die Bauleistungen des Strecken- und Erdbaus ableitbar.

Gleichzeitig kann kaum auf internationale Erkenntnisse zurückgegriffen werden. Ein erster etablierter BIM-Standard wie im H- & I-Bereich liegt nicht vor (BMVI, 2018). Aufgrund der deutlich anderen Randbedingungen, beispielsweise in puncto Flächenausdehnung, sind die BIM-Prozesse sowie die technologischen Werkzeuge der H- & I-Gewerke auch nur bedingt für den Verkehrswegebau geeignet.

Umsetzung des Digitalisierungsprojekts BIM.VWB

Anders als mit den Handlungsempfehlungen für die bauausführenden Unternehmen angedacht, ist die Erkenntniserweiterung und Befähigung für die Umsetzung der BIM-gestützten Anwendungsfälle

  • Terminplanung der Ausführung
  • Baufortschrittskontrolle
  • Mängelerfassung
  • Abrechnung
  • Bauwerksdokumentation (BMVI, 2018)

allein nicht zielführend, weil die dafür notwendigen Basisdaten dem Markt in der Praxis nicht zur Verfügung gestellt werden. Vielmehr ist ein erheblicher Aufwand notwendig, die verfügbaren, oft analogen Daten auf Modellebene zu heben (Hoffmann, 2019). Die dafür erforderlichen Leistungen erstrecken sich deutlich über die Handlungsempfehlung der planenden Unternehmen (s. BMVI, 2018), auch wenn die Prozessabwicklung eines Anwendungsfalls die baupraktische Umsetzung fokussiert.

Die Diversität der einzelnen Bauvorhaben bei STRABAG ist hoch. Trotzdem wird eine Harmonisierung der BIM-Prozesse in Form eines konzerneinheitlichen Standards angestrebt – sowohl im Rahmen der internen BIM-Piloten als auch in der konventionellen Abwicklung von BIM-basierten Projekten.
Unter dieser Zielsetzung werden die Möglichkeiten einer BIM-basierten Angebots- und Ausführungsphase an Realprojekten erarbeitet. Hierbei kommt ebenfalls ein standardisiertes Verfahren zum Einsatz.

Neben dem unmittelbaren Stresstest der digitalen Hilfsmittel ermöglicht die Entwicklung anhand von realen Projekten die frühzeitige Einbindung der operativen Einheiten. Somit werden eine unmittelbare Validierung der BIM-Methoden gewährleistet und die anwenderorientierte Entwicklung als auch ein Knowhow-Transfer an die operativ tätigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sichergestellt.

BIM in der Angebotsphase

Im Fokus der Angebotsphase steht die dynamische Verknüpfung von Positionen und Vorgängen mit dem Modell, die es ermöglicht, Baukosten und Termine verschiedener Varianten zu bewerten (Hoffmann, 2019).

Abhängig von den verfügbaren Grundlagen und zeitlichen Vorgaben lassen sich mit der entsprechenden Modellstruktur und Parametrisierung die Mengen der Gewerke Erd- und Oberbau auf Basis einzelner Schichten positionsbezogen ableiten. Darüber hinaus kann durch eine Übergabe des Modells an die Kalkulationssoftware iTWO (RIB) (2) ein Leistungsverzeichnis (LV) abgeleitet oder ein hinterlegtes LV mengenspezifisch befüllt werden. Gleichermaßen besteht die Möglichkeit, Vorgangsdaten für die Bauzeitplanung (BZPL) mit Modellmengen anzureichern. Die Verwendung eines stationsgebundenen Massenbands bietet die Möglichkeit für diese ressourcenbasierte BZPL (Hoffmann, 2019).

BIM in der Ausführungsphase

Die Facetten der BIM-Anwendung in der Bauausführung sind vielfältig. Während die GPS-gestützte Vermessung und Abrechnung sowie der Einsatz von Maschinensteuerung auf den Baugeräten bereits etablierte Methoden unter der Anwendung digitaler Hilfsmittel darstellen, bietet die dynamische Verknüpfung von Daten weiteres Potenzial für einen effizienteren¬ Verkehrswegebau.

In der unmittelbaren Bauausführung setzt STRABAG auf die Möglichkeiten zur Optimierung von Masseneinsatz- und Transportkonzepten sowie eine BIM-basierte Baufortschrittskontrolle auf Basis rückgeführter Vermessungs- und Maschinendaten. Darüber hinaus stellt die Visualisierung der bauspezifischen Prozesse eine ideale Möglichkeit für eine transparente und partnerschaftliche Zusammenarbeit mit der Auftraggeberschaft dar. Fernab des öffentlichen Bausektors wird die (High-End)-Visualisierung eines Bauwerksdatenmodells im privaten Kundengeschäft bereits heute als Standard zur Akquise bzw. in den Teamconcept-Verträgen eingesetzt (WEB 1).

Wie BIM kommt, ist offen

Inwiefern der Stufenplan ausreichend Anreize für öffentliche und private Auftraggeberinnen und Auftraggeber bietet, die Digitalisierung voranzutreiben, kann an dieser Stelle nicht beantwortet werden. Entsprechend schwierig lässt sich für die Bauindustrie umreißen, mit welchem Erwartungsbild in Sachen BIM die Bauherrenschaft zukünftig an die bauausführenden Unternehmen wie STRABAG herantreten wird.

Punktwolkenklassifizierung von UAV-Daten im Verkehrswegebau (Bild:STRABAG AG)

Trotz dieser großen Unbekannten und der zahlreichen offenen Aspekte in der BIM-Anwendung hinsichtlich herstellerneutraler Datenformate, BIM-konformer Regelwerke sowie eines bundesweit einheitlichen Objekt- und Attributkatalogs inklusive allgemeingültiger Softwareschnittstellen (vgl. Arbeitsgruppe Strassenbau im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V., 2019) baut STRABAG ihr BIM-Knowhow und ihre BIM-Qualifikation im Rahmen eigener Pilotprojekte wie auch erster Kollaborationsmodelle mit öffentlichen Auftraggebern weiter aus. Darüber hinaus stehen die Weiterbildung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Rahmen interner wie externer Schulungen und damit deren Vorbereitung auf neue Rollenbilder und Arbeitsprozesse im Fokus.

Am Ende entscheidet die Vergabepraxis über die Effizienz der BIM-Methodik

Die Kostenbeeinflussbarkeit ist umso größer, je früher alle Baubeteiligten zusammenarbeiten (Pre-Construction-Phase). Konkret bedeutet dies, dass nur eine frühzeitige Einbindung des bauausführenden Unternehmens die Berücksichtigung von praktischen Umsetzungsansätzen, die letztendlich über eine zügige und qualitativ hochwertige Realisierung eines Bauvorhabens entscheiden können, umfassend gewährleistet.

Unbenommen lebt dieses Konzept von Transparenz. Dementsprechend müssen ein kooperativer Informationsfluss und ein offener Umgang mit Informationen über alle Projektphasen stattfinden. Die technischen Voraussetzungen dafür sind bereits heute gegeben. Darüber hinaus sind gegenseitiges Vertrauen und Wertschätzung unter den Projektpartnern entscheidend (Arbeitsgruppe Straßenbau im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V., 2019). Indem Zeit- und Budgetplan zuverlässiger eingehalten werden, wird ein Nutzen für alle Baubeteiligten generiert.

Dieser notwendige Change Process wird neben der technologischen Entwicklung auch durch entsprechende Programme für die Managementebene unterstützt. Die Führungskräfte von STRABAG werden somit zu den Leadern der Digitalen Transformation. BIM bietet eine wesentliche Methode, das Ziel des digitalen Wandels technisch umzusetzen. Es bedarf jedoch auch eines angepassten bzw. erweiterten Vergabeverfahrens, um diese neue Baukultur zu (er)leben. STRABAG ist bereit für die Baukultur von morgen.


Literaturnachweis:

Arbeitsgruppe Strassenbau im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V. (Hrsg.). (2019). BIM im Strassenbau. Positionspapier der Arbeitsgruppe Strassenbau im Arbeitskreis digitalisiertes Bauen.

BBSR (Hrsg.). (2013). BIM-Leitfaden für Deutschland. Information und Ratgeber. Endbericht.
Forschungsprogramm ZukunftBAU.

BMVI (Hrsg.). (2015a). Reformkommission Bau von Großprojekten. Komplexität beherrschen – kostengerecht, termintreu und effizient. Endbericht.

BMVI (Hrsg.). (2015b). Stufenplan Digitales Planen und Bauen. Einführung moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken.

BMVI (Hrsg.). (2018). Wissenschaftliche Begleitung der BMVI Pilotprojekte zur Anwendung von BIM im Infrastrukturbau. Endbericht. Handlungsempfehlungen.

Hoffmann, J. (2019). BIM im Verkehrswegebau. Anwendung im Rahmen der Angebotsbearbeitung. ÖBV - Österreichische Bautechnik Vereinigung. Bautechnik 2019. Auf Wissen bauen., S. 32 ff.

WEB 1. (2019). ZÜBLIN AG. Von teamconcept. Vertrauen ist unser Antrieb.: von www.zueblin-teamconcept.de abgerufen

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(1) Faster symbolisiert die Effizienzsteigerung durch die Etablierung neuer Technologien und den Anspruch, strategische Digitalisierungsziele schnellstmöglich einsatzbereit zu machen. Together steht für das Erfolgsprinzip der STRABAG, dass das persönliche Miteinander, trotz zunehmender Digitalisierung, der Schlüssel des Erfolges ist.

(2) Konzernstandard

© STRABAG AG
UAV-basierte Massenermittlung im zeitlichen Verlauf für BIM-Modellierung
Autor

Julia Zimmermann ist Bauingenieurin (M. Sc.) und arbeitete nach dem Studium als Bauleiterin im Verkehrswegebau der STRABAG AG. Anschließend war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin für das Departement Bauingenieurwesen der Universität Siegen tätig. Seit März 2019 ist sie direktionsübergreifende Ansprechpartnerin für BIM im Verkehrswegebau der STRABAG AG in Deutschland. strabag.ag

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