Fachkongress Digitale Transformation im Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur
dtv
2748-9213
2748-9221
expert verlag Tübingen
61
2023
21
Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung
61
2023
Markus Stöckner
Frank Schiffmann
Ute Stöckner
Alexander Buttgereit
Die Methode Building Information Modelling (BIM) wird künftig die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Partnern bei Planung, Bau, Betrieb und Erhaltung der bestehenden kommunalen Infrastruktur entscheidend verändern. Bislang konzentrieren sich die Aufgaben mit der BIM-Umsetzung vor allem auf die überörtliche Verkehrsinfrastruktur. Allerdings nehmen sich zunehmend auch Kommunen dieses komplexen Themas an. Dies erfolgt meistens in Form von Pilotprojekten, in denen für bestimmte Aufgaben im Lebenszyklus die Anwendung der Methode erprobt wird. Damit sind verschiedene Herausforderungen verbunden, wie beispielsweise die Modellierung, also das Erstellen eines einheitlichen Objektkataloges, die Definition der für die jeweiligen Aufgaben erforderlichen Merkmalsgruppen und Merkmale, die Einbindung bestehender Datenbanksysteme bis hin zur Erstellung der notwendigen Unterlagen wie Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) und BIM-Projektabwicklungsplan (BAP). Einen weiteren Aufgabenkomplex bilden die Entwicklung und Einführung einer organisationsbezogenen BIM-Strategie. Neben den bereits genannten technischen Aspekten sind eine Reihe organisatorischer Handlungsfelder zu berücksichtigen, beginnend bei der Aus- und Weiterbildung sowie vertraglichen und infrastrukturellen Aspekten. Im vorliegenden Beitrag wird daher anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt, welche Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode bestehen und wie eine Vorgehensweise bzw. ein Ergebnis aussehen kann. Entscheidend dabei ist eine saubere Definition aller relevanten Prozesse einschließlich der relevanten Datenübergabepunkte sowie die Definition eines Objektkataloges. Damit kann ein einheitliches Geometriemodell aufgebaut werden, dem dann eine entsprechende Semantik mit Merkmalsgruppen und Merkmalen zugeordnet wird. Dies muss an bestehende Standards anknüpfen, um eine Interoperabilität zu ermöglich. Dazu muss klar definiert sein, welche strategischen und operativen Ziele mit der BIM-Methode verfolgt werden und vor allem auch welche Anlagenbestandteile der kommunalen Infrastruktur mit der BIM-Methode künftig behandelt werden sollen. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Einführung der BIM-Methode gerade im kommunalen Bereich über den Lebenszyklus eine komplexe Aufgabe darstellt, aber mit einer entsprechend angepassten Einführungsstrategie erfolgsversprechend bewältigt und zu einen ganzheitlichen Asset Information Management erweitert werden kann.
dtv210147
2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 147 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung Prof. Dr.-Ing. Markus Stöckner Hochschule Karlsruhe, Technik und Wirtschaft, Institut für Verkehr und Infrastruktur Dr. sc. ETH Dipl.-Ing. Frank Schiffmann Infrastructure Management Consultants (IMC) GmbH, Mannheim Dr.-Ing. Ute Stöckner Steinbeis-Transferzentren GmbH an der Hochschule Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Alexander Buttgereit Jade Hochschule, Oldenburg Zusammenfassung Die Methode Building Information Modelling (BIM) wird künftig die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Partnern bei Planung, Bau, Betrieb und Erhaltung der bestehenden kommunalen Infrastruktur entscheidend verändern. Bislang konzentrieren sich die Aufgaben mit der BIM-Umsetzung vor allem auf die überörtliche Verkehrsinfrastruktur. Allerdings nehmen sich zunehmend auch Kommunen dieses komplexen Themas an. Dies erfolgt meistens in Form von Pilotprojekten, in denen für bestimmte Aufgaben im Lebenszyklus die Anwendung der Methode erprobt wird. Damit sind verschiedene Herausforderungen verbunden, wie beispielsweise die Modellierung, also das Erstellen eines einheitlichen Objektkataloges, die Definition der für die jeweiligen Aufgaben erforderlichen Merkmalsgruppen und Merkmale, die Einbindung bestehender Datenbanksysteme bis hin zur Erstellung der notwendigen Unterlagen wie Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) und BIM-Projektabwicklungsplan (BAP). Einen weiteren Aufgabenkomplex bilden die Entwicklung und Einführung einer organisationsbezogenen BIM-Strategie. Neben den bereits genannten technischen Aspekten sind eine Reihe organisatorischer Handlungsfelder zu berücksichtigen, beginnend bei der Aus- und Weiterbildung sowie vertraglichen und infrastrukturellen Aspekten. Im vorliegenden Beitrag wird daher anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt, welche Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode bestehen und wie eine Vorgehensweise bzw. ein Ergebnis aussehen kann. Entscheidend dabei ist eine saubere Definition aller relevanten Prozesse einschließlich der relevanten Datenübergabepunkte sowie die Definition eines Objektkataloges. Damit kann ein einheitliches Geometriemodell aufgebaut werden, dem dann eine entsprechende Semantik mit Merkmalsgruppen und Merkmalen zugeordnet wird. Dies muss an bestehende Standards anknüpfen, um eine Interoperabilität zu ermöglich. Dazu muss klar definiert sein, welche strategischen und operativen Ziele mit der BIM-Methode verfolgt werden und vor allem auch welche Anlagenbestandteile der kommunalen Infrastruktur mit der BIM-Methode künftig behandelt werden sollen. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Einführung der BIM-Methode gerade im kommunalen Bereich über den Lebenszyklus eine komplexe Aufgabe darstellt, aber mit einer entsprechend angepassten Einführungsstrategie erfolgsversprechend bewältigt und zu einen ganzheitlichen Asset Information Management erweitert werden kann. 1. Einführung Die Digitalisierung des Bauwesens stellt aktuell eine der größten Herausforderungen dar, um künftig Bauwerke über den Lebenszyklus, also vom Planen über das Bauen bis hin zum Betreiben abbilden zu können. Dabei wird oft das Bild eines sogenannten digitalen Zwillings der Stadt formuliert, also ein räumliches Abbild, in dem sich unterschiedlichste Daten für vielfältige Anwendungsfälle integrieren lassen [1]. Dieses Szenario wird vor allem durch heute unterschiedliche und ubiquitär verfügbare Datenquellen gestützt. Insofern besteht die Aufgabe unterschiedlichste geometrische, alpha-numerische Daten oder auch Dokumente in einem einheitlichen Modell zu verknüpfen und unterschiedlichen Anwendungen zugänglich zu machen. Daher sollte man statt von einem digitalen Zwilling eher von einem digitalen Modell sprechen, da die Detailtiefe für die verschiedenen Aufgaben im Lebenszyklus jeweils unterschiedliche spezifische Datenanforderungen umfassen. Um diese Aufgaben zu lösen, stehen heute verschiedene Datenmodelle und -definitionen zur Verfügung, beispielhaft seien für Geoinformationen Inspire und XPlanung [2], [3] benannt. Mit dem IFC- Standard von buildingsmart wird seit Jahren ein Standard für die barrierefreie Übergabe von Bauwerksdaten im Lebenszyklus entwickelt ( www.buildingsmart.org ). Im Verkehrswesen werden derzeit die Standards der Anweisung Straßendatenbank (ASB) sowie damit verbunden der Objektkatalog Straße ( www.okstra.de ) angewandt. Alle Standards haben ihre Berechtigung, weil sie für verschiedene Anwendungsfälle basierend auf den jeweils er- 148 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung forderlichen Datengrundlagen entwickelt und erfolgreich eingesetzt werden. Der Lebenszyklus von Infrastrukturen in der Zukunft, also vor allem für das Asset Management erfordert aber, Informationen aus unterschiedlichen Datenquellen in einem Modell zusammenzufassen und für die Entscheidungsvorbereitung und Entscheidungsfindung zugänglich zu machen. Auch wenn dies zunächst nicht der Vorstellung eines digitalen Zwillings entspricht, lassen sich daraus erhebliche Nutzenpotenziale erschließen. Die Methode Building Information Management (BIM) stellt dazu mehr als nur ein Datenmodell dar, da damit die strukturierte Prozessorganisation, verbunden mit einer anforderungsgerechten und softwareunabhängigen Informationsweitergabe auf der Grundlage digitaler Modelle, beschrieben wird. Dies ist nicht nur für einzelne Bauvorhaben, sondern vor allem auch für komplexe Infrastrukturbestände, wie sie in Kommunen zu finden sind, von Vorteil. Von besonderem Interesse sind dabei die kommunalen Infrastrukturbestandteile Verkehrsanlagen, Bauwerke und Kanal, weil hier im Lebenszyklus erhebliche Interaktionen, besonders in der Betriebsphase, stattfinden. Im Idealfall unterstützt dann die BIM-Methode gemäß der Normenreihe DIN EN ISO 19650 ff. [4] die Anforderungen des Asset Managements gemäß der Normenreihe DIN ISO 55000 ff. [5]. Derzeitige Entwicklungen finden in erster Linie im Masterplan im Masterplan BIM [6] des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMVD) ihren Niederschlag. Im BIM-Portal des Bundes werden die aktuellen Ergebnisse und Unterlagen als Hilfestellung für die Anwendung in der Praxis frei verfügbar veröffentlicht ( www. bimdeutschland.de/ leistungen/ bim-portal ). Dort finden sich bereits Bausteine zur Entwicklung eines erreichbaren Leistungsniveaus, Leitfäden zur Anwendung und Anforderungen an einheitliche Datenstrukturen. Eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung des BIM Masterplan Bundesfernstraßen stellen dabei die von BIM Hamburg vorgelegten Arbeitsergebnisse dar, die praxisorientierte Hilfestellungen, wie beispielsweise eigene Objektkataloge oder die Beschreibung einzelner Anwendungsfälle, enthalten ( www.bimhamburg.de ). BIM Hamburg als virtuelle Organisation hat die Implementierung von BIM im öffentlichen Sektor der Freien Hansestadt Hamburg zum Ziel. Aktuell werden darüber hinaus in verschiedenen Gremien des Bundes, Arbeitsgruppen auf Verbandsebene, wie beispielsweise der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, (FGSV) und auch in konkreten Anwendungsfällen die vorhandenen Grundlagen weiterentwickelt, so über den Planung- und Bauprozess hinaus auch für die Betriebs- und Erhaltungsphase beispielsweise der Verkehrsinfrastruktur. Damit lässt sich mittelfristig der komplette Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur mit Unterstützung durch die BIM-Methode abbilden. Dies wirft für die Umsetzung, insbesondere im kommunalen Bereich, einige Fragen auf. Wie ist zum Beispiel mit bestehenden Datenstandards und Datenbanken umzugehen? Wie kann überhaupt die BIM-Methode einen Beitrag zur Unterstützung des kommunalen Asset-Managements leisten? Wie kann eine Einführungsstrategie erfolgreich aufgestellt werden? Eine eindeutige Antwort darauf ist nicht einfach, allerdings zeigen verschiedene Projekterfahrungen, dass dieser Weg auch für den kommunalen Bereich der Verkehrsinfrastruktur angezeigt und nützlich ist. Nachfolgend wird der derzeitige Kenntnisstand umrissen, eine Struktur für einen Einführungsprozess aufgezeigt sowie anhand verschiedener Beispiele aus Forschung und Anwendung die Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt. 2. Grundlagen 2.1 Asset Management Ein Asset Management soll die Leitungsebenen einer Organisation bei der Ausübung ihrer Führungs- und Managementaufgaben unterstützen [7]. Es dient der aufgaben- und ergebnisorientierten Steuerung unter wirtschaftlichen Aspekten auf Basis von Zielen, Messgrößen und Kennzahlen. Durch Maßnahmen und Projekte sollen die im Asset Management definierten Ziele und Anforderungen durchgängig und nachhaltig erreicht werden. Im Gegensatz zum Projektmanagement ermöglicht das Asset Management die Betrachtung einer Anlage bereits von der ersten Planung über ihren gesamten Lebenszyklus. Während das Qualitätsmanagement den Prozessablauf zur Aufgabenerledigung unter vorgegebenen Zielen und Standards beschreibt, geht es im Asset Management um die Organisation der Aufgaben unter den besagten, vorgegebenen Zielen und Standards. Asset Management bedeutet also die (strategische) Steuerung über den Lebenszyklus der Anlagen einer Organisation. Die Anforderungen an ein Asset Management sind in der E DIN ISO 55001: 2017-02 geregelt. Der Nutzen des Asset Managements über den Lebenszyklus kann laut DIN ISO 55000 [5] folgendes umfassen: • verbesserte wirtschaftliche Leistung (Asset-Werte einhalten trotz Kostenreduktion), • faktenbasierte Entscheidungen zu Asset bezogenen Investitionen (erleichterte Entscheidungsfindung durch Abwägung von Kosten, Risiken, Chancen und Leistung), • planvoller und kontrollierter Umgang mit Risiken (Verringerung finanzieller Verluste, Verbesserung des Arbeitsschutzes, Imageverbesserung), • verbesserte Leistungen und Erträge (das Sicherstellen der Leistungsfähigkeit führt zu besseren Dienstleistungen bzw. Produkten), • erwiesene Regelkonformität, • erhöhte Reputation (Kundenzufriedenheit steigt), • verbesserte Nachhaltigkeit, • gesteigerte Effizienz (die Überprüfung und die daraus resultierende Verbesserung steigert die Effektivität und führt zum Erreichen des Organisationszieles). Mit einem Asset Management System lassen sich außerdem die Vermögenswerte einer kommunalen Straßeninfrastruktur durch eine Reihung von Geschäftsprozessen zur Entscheidungsfindung, die eine kontinuierliche Ver- 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 149 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung besserung des Erhaltungsmanagements fördern, verwalten und kontrollieren. Je nach Verwaltungsstruktur, Aufgabenstellung, Aufgabengewichtung und Standards sind unterschiedliche Organisationsformen denkbar. Es ist also ein Irrglaube, dass durch die Asset Managementnorm eine Organisationform bzw. -struktur beschrieben wird. Die Systematik des Asset Managements deckt sich gut mit den Lebenszyklusbetrachtungen des Neuen Steuerungsmodells für Kommunen (NSM) bzw. Neuen kommunalen Finanzmanagements (NKF). Dies kann zur Orientierung beim Auf bau eines AM-Systems herangezogen werden. Im nachfolgenden wird dieser Ansatz als Infrastruktur-Asset-Management-System, kurz IAMS bezeichnet. 2.2 Erhaltungsmanagement der Verkehrsflächen Die Grundlagen des kommunalen Erhaltungsmanagements für Verkehrsflächen sind derzeit in den Empfehlung en für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen, EEMI in der Ausgabe von 2012 beschrieben [8]. Detaillierungen finden sich in zugehörigen Arbeitspapieren der Reihe AP9/ K [9]. Die dort enthaltenen Aussagen beschreiben den Rahmen eines Erhaltungsmanagements, sind aber zum einen nicht vollständig und decken zum anderen auch den aktuellen technischen Entwicklungsstand nicht mehr ab. Aus diesem Grunde befinden sich die EEMI in einem Überarbeitungsprozess, mit dem die bestehenden Lücken gefüllt werden sollen. Dabei sollen die Arbeitspapiere als selbständige Teile in EEMI integriert werden [10]. Die Grundstruktur des Erhaltungsmanagements bleibt zunächst gleich. Sie ist im wesentlichen datengetrieben, bestehend aus einem Bestandsmodell, das die Netztopologie beschreibt sowie Bestandsdaten wie Alter, Querschnitt, Auf bau oder auch Verkehrsbelastung. Das Modell wird durch regelmäßig durchgeführte Zustandserfassungen und -bewertungen (ZEB) so ergänzt, dass innerhalb gewisser Zeiträume ein jeweils aktueller Zustand der Verkehrsflächen abgebildet werden kann. Gängige Datenstandards und Netzmodelle lehnen sich an die Vorgaben der Anweisung Straßendatenbank ASB sowie des OKSTRA an. Zum Teil werden auch flächenbasierte Modelle zur Beschreibung der Infrastruktur verwendet, die jedoch den entscheidenden Nachteil haben, keine abschnittsbezogenen Auswertungen zu ermöglichen. Zur Fortschreibung der EEMI ist ein Prozessmodell in Diskussion, indem Netzmodellierung, ZEB und der weitere Auswerteprozess in den verschiedenen Betrachtungsebenen beschrieben wird. Aufgrund der bisherigen Lücken der EEMI haben verschiedene Kommunen eigene Weiterentwicklungen zum Vorgehen beim Erhaltungsmanagement von kommunalen Verkehrsflächen entwickelt und umgesetzt. In Berlin wurde in den letzten Jahren ein komplexes System basierend auf den Vorgaben der EEMI und eigenen Entwicklungen umgesetzt, dass sich aktuell gerade in der Einführung befindet [11]. Andere Entwicklungen basieren auf dem Prinzip des Asset Managements und betrachten die gesamte Infrastruktur [12]. Für ein IAM-System (IAMS) werden zuverlässige Daten benötigt, um u. a. Informationen über den aktuellen Zustand der Verkehrsinfrastruktur zu erhalten und darauf auf bauend ihren zukünftigen Zustand zu prognostizieren. Diese Daten dienen dann als Grundlage für den Entscheidungsprozess über Zeitpunkt, Umfang und Kosten von Instandhaltungsmaßnahmen [13]. Das Asset Management besteht aus einer strategischen, taktischen und einer operativen Ebene und wird durch eine Ergebnisbewertung ergänzt. Damit lässt sich das Asset Management in ein klassisches Prozessmodell überführen (Abbildung 1). Abb. 1: Struktur eines AMS für die Betriebs- und Erhaltungsphase (Original: EN) [14] 2.3 Building Information Modelling (BIM) BIM basiert auf der Erstellung eines digitalen Modells des Bauwerks, das alle relevanten Informationen enthält, von den grundlegenden geometrischen Daten bis hin zu Materialien, Systemen und anderen Details. Die BIM-Methodik hat das Ziel, die Zusammenarbeit und die Kommunikation zwischen den verschiedenen Beteiligten bei einem Bauprojekt zu verbessern und die Effizienz und Qualität der Planung, Konstruktion und des Betriebs von Gebäuden zu erhöhen. Durch die Nutzung von BIM können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und gelöst werden, was zu Kosteneinsparungen und verbesserter Projektqualität beitragen kann. BIM ist eine iterative Methodik, bei der das digitale Modell des Bauwerks während des gesamten Projektlebenszyklus ständig aktualisiert und verbessert wird. Durch die Integration von Daten aus verschiedenen Disziplinen können bei der Anwendung von BIM umfassende Entscheidungen getroffen werden, die auf einer breiten Palette von Informationen basieren. Damit die BIM Methode effizient eingesetzt werden kann, müssen einige allgemeingültige und zudem projektspezifisch zu definierende Rahmenbedingungen eingehalten werden. Die allgemeingültigen Rahmenbedingungen werden von Normen, die bei der Anwendung der BIM Methode zu beachten sind, vorgegeben. Beispielhaft seien genannt: DIN EN ISO 19650-1 [4] und DIN EN ISO 19650-2: Diese Normen legen die Anforderungen an das Informationsmanagement in der Bauwirtschaft fest und beschreiben die Anforderungen an das Informationsmodell und das Informationsmodellmanagement; DIN EN ISO 29481: Diese Norm definiert Informationslieferungshandbücher (Engl.: Information Delivery Manual (IDM)) zur strukturierten Vorgabe, wie Anwendungsfälle effizi- 150 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung ent und allgemeingültig definiert und dokumentiert werden. Zudem bestehen noch eine Reihe von Normen für das Modellmanagement beispielsweise bei Hoch- und Tief bauten. Darüber hinaus sind VDI-Richtlinien vorhanden, die eine praktikable Handhabe der BIM Methode ermöglichen. Die Familienreihe VDI 2552 [16] umfasst derzeit 23 Blätter, die auf die notwendigen Definitionen anwendungsbezogen eingehen. Die projektspezifischen Randbedingungen im Lebenszyklus müssen für alle Beteiligten gemeinschaftlich ausgearbeitet und vereinbart werden. Dies erfolgt mit den Auftraggeber-Informationsanforderungen AIA sowie dem BIM-Abwicklungsplan (BAP). Die AIA dienen dazu, sicherzustellen, dass alle relevanten Informationen für das Projekt gesammelt und von den beteiligten Parteien geteilt werden, um die Planung, Ausführung und Betriebsphase des Projekts zu optimieren. Der BAP definiert die Prozesse und Verfahren, die von den beteiligten Parteien befolgt werden müssen, um das BIM-Modell während des gesamten Projektlebenszyklus zu erstellen, zu verwalten und zu nutzen. Der BAP enthält in der Regel Informationen zu den beteiligten Parteien, den von ihnen bereitgestellten Informationen und Dokumenten, den BIM-Prozessen und -Tools, den BIM-Standards und -Leitfäden und den von den beteiligten Parteien zu erfüllenden Verpflichtungen. Die Anforderungen für die jeweiligen Projekte werden in den AIAs definiert und mit Hilfe von sogenannten BIM- Anwendungsfällen für die jeweilige Aufgabe präzisiert. Die Definition der BIM-Anwendungsfälle erfolgt anhand von Informationslieferungshandbüchern, die aus einem Prozessdiagramm, Datenaustauschanforderungen und einer entsprechenden Modellierungsvorgabe bestehen. Abb. 2: Zusammenhang zwischen ingenieurtechnischen Anforderungen und IT-technischer Umsetzung [14] (Original: EN, Überarbeitet nach: buildingSMART 2012, An Integrated Process for Delivering IFC Based Data Exchange) Ein wesentlicher Kernpunkt in der Anwendung der BIM- Methode ist, dass damit keine generelle Änderung des Ablaufs eines Bauprojektes oder der weiteren Prozesse im Rahmen der Betriebsphase eines Anlagenteils verbunden ist. Die geforderten Informationsinhalte werden nach wie vor durch das Technische Regelwerk, die damit verbundenen ingenieurtechnischen Methoden als auch die projektspezifischen vertraglichen Anforderungen bestimmt. Allerdings erfordert die Methode ein gezieltes Zusammenspiel zwischen ingenieurtechnischen Anforderungen und IT-technischer Umsetzung (Abbildung 2). 3. Stand der Umsetzung 3.1 BIM-Handlungsempfehlung NRW Die BIM-Handlungsempfehlung für die kommunalen Bauverwaltungen [25] stellt eine wertvolle Grundlage für die Umsetzung der BIM Methode in kommunalen Bauverwaltungen dar, ist aber im Wesentlichen auf Hochbauprojekte fokussiert. Dort wird allerdings ein umfassender Blick auf die Thematik einschließlich relevanter normativer Bezüge sowie Erfahrungen zur Einführung beschrieben. Es werden sehr stark projektorganisatorische Themen benannt, die wichtig und entscheidend für die erfolgreiche Umsetzung der BIM Methode sind. Dies kann als Stärke dieses Papiers gesehen werden. Auf weitere Infrastrukturbestandteile, wie beispielsweise Verkehrsflächen, wird nicht eingegangen, ebenso nicht auf die Modellierung der Fachmodelle. Besonders hervorzuheben ist die Darstellung der kommunalspezifischen Verwaltungsstrukturen, die sonst in der Literatur bezogen auf eine BIM-Einführung wenig bis gar nicht zu finden sind. 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 151 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung 3.2 Forschungsprojekte BIM und IAMS Im Themenbereich BIM in Verbindung mit IAMS gibt es eine Reihe relevanter Forschungsprojekte, in den wesentliche Grundlagen für die Anwendung der Methode geschaffen werden. In den Projekten AMSfree [14] sowie BIM4AMS [17] wurde für den Bereich der Straßen- und Bauwerksinfrastruktur der Frage nachgegangen, wie bestehende Datenbanken mit unterschiedlichen Strukturen in die BIM-Arbeitsmethodik integriert werden können. In beiden Projekten wurde der komplette Lebenszyklus der Infrastruktur betrachtet, Schwerpunkt war dabei die Datenübergabe von der Bauin die Betriebsphase. Dabei wurden die realen Datenbanken und Prozesse im Asset Management verschiedener europäischer Straßenbauverwaltungen analysiert und in entsprechende Datenübergabe-Protokolle umgesetzt. Eines der analysierten Länder war Deutschland, sodass die verwendete Objektklassifikation sowie die zugeordneten Merkmalsgruppen und Merkmale im vorliegenden Zusammenhang als Grundlage mitverwendet werden können. Im Ergebnis wurde ein Prototyp entwickelt, mit dem es möglich ist, aus bestehenden Datenbanken BIM-konforme Datencontainer für die projektbezogene Verwendung in einem BIM Projekt zu erzeugen und Arbeitsergebnisse nach Abschluss des Projektes wieder in die bestehenden Datenbanken zurückzuspielen. Weitere relevante Projekte beschäftigen sich mit der BIM-Konformität des technischen Regelwerks. Hintergrund dabei ist die Notwendigkeit eines einheitlichen Objektkataloges, verbunden mit einer Definition von Merkmalsgruppen und Merkmalen, die eine Anwendbarkeit des technischen Regelwerks ermöglichen [18]. Ein Überblick über weitere Forschungsprojekte ist auf dem Portal von BIM Deutschland gegeben [19]. 3.3 Entwicklungen auf Bundesebene Auch wenn der vorliegende Beitrag kommunale Aspekte adressiert, sollten doch die Entwicklungen von BIM Deutschland mitberücksichtigt werden. Kernpunkt und damit wesentlicher Erfolgsfaktor einer BIM-Strategie ist die Einigung auf eine einheitliche Taxonomie, eine Ontologie und Semantik mindestens in einer Grundstruktur. Dies findet derzeit beispielsweise mit der Entwicklung eines Objektkataloges in Übereinstimmung mit den Vorgaben des IFC (Industry Foundation Classes) statt, der das Rückgrat einer erfolgreichen und flächendeckenden BIM-Einführung in Deutschland bilden kann. Bezogen auf die Straße heißt das: der grundlegende Aufbau und die Bauweisen unterscheiden sich vom Prinzip her wenig, unabhängig davon, ob es sich um hochbelastetet Autobahnen oder um gering belastete kommunale Straßen handelt. Dessen ungeachtet existieren natürlich stark unterschiedliche Anforderungen an Dimensionierung und Qualität der verbauten Baustoffgemische, je nachdem, ob es sich um hochbelastete Straßen oder um schwach belastete kommunale Flächen handelt. Letzteres wird in einem BIM-Modell aber auf der Ebene der Definition von Merkmalen bzw. der Attribuierung behandelt, jedoch nicht mit der Definition eines grundlegenden und später noch skalierbaren Objektkataloges. Die Vorgaben können folglich durchaus ebenso in einem kommunalen Kotext genutzt werden. Auch wenn es hier zunächst um Straßeninfrastruktur geht, werden darin Infrastrukturbestandteile - auch als Modelle bezeichnet - behandelt, die über die reine Straße hinausgehen. Nach derzeitigem Stand werden dort insgesamt neun Fachmodelle benannt. Dies sind Umgebung, Vermessung, Umwelt, Geotechnik/ Baugrund, Verkehrsanlage/ Strecke, Ingenieurbau/ Bauwerk, technische Ausrüstung, Landschaftsbau und Leitungsbau. Es ist davon auszugehen, dass der Bund diesen Objektkatalog als verbindliche Grundlage einsetzen wird. Deswegen sollten diese Entwicklungen generell mitberücksichtigt werden. Das BIM Portal soll vor allem öffentliche Auftraggeber mit entsprechenden Unterlagen und Vorlagen unterstützen. Im Bereich des Hochbaus werden Themenfelder wie die Auswirkung von BIM auf die Leistungsbilder und Vergütungsstrukturen sowie die Vertragsgestaltung, die Ökobilanzierung mit BIM im Bereich nachhaltiges Bauen [20] sowie auch ein Forschungsprojekt BIM-basierter Bauantrag mit aufgegriffen. Letzteres sollte im vorliegenden Projekt mit beachtet werden, da hier OpenBIM-Formate wie IFC (Industry Foundation Classes) und BCF (BIM Collaboration Format), ebenso wie die offenen Standards XPlanung und XBau, einbezogen werden. 3.4 Entwicklungen BIM Hamburg Eine Brücke zwischen den Aktivitäten auf Bundesebene und der kommunalen Anwendung von BIM kann in BIM Hamburg gesehen werden ( www.bim.hamburg.de ). Dabei ist anzumerken, dass die Arbeitsergebnisse von BIM Hamburg als Vorlage speziell für den Masterplan BIM Bundesfernstraßen verwendet wurden. Somit sind viele Festlegungen zwischen Anwendung auf Bundesfernstraßen und im kommunalen Bereich direkt übertragbar, was auch dem Grundgedanken des digitalen Bauens und Betreibens entspricht. BIM Hamburg ist dabei in sechs Leitstellen strukturiert, die die wesentlichen Bereiche des Tief baus, des Hochbaus, der Vermessung mit Datengrundlagen, der Hochbahn und des Hafens HPA mit abdecken. Zudem wurde eine Leitstelle Forschung und Lehre an der dortigen HafenCity Universität mit eingerichtet. Die Ergebnisse von BIM Hamburg sind weitestgehend öffentlich verfügbar, es werden ähnlich wie beim Masterplan BIM Bundesfernstraßen Rahmendokumente, Objektkataloge, Anwendungsfälle sowie Aussagen zu digitalen Bausteinen und zum Qualitätsmanagement zur Verfügung gestellt. Als aktuelle Entwicklung wurde 2023 das Standardisierungsprojekt Nachhaltigkeit begonnen. Damit wird die sogenannte sechste Dimension gemäß der internationalen Definition der BIM-Dimensionen adressiert. 152 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung 4. Grundsätze und Herausforderungen zur Einführung der BIM-Methode im kommunalen Umfeld 4.1 Allgemeine Grundsätze Auch wenn bislang gezeigt wurde, dass bereits eine Reihe von Vorgaben und Hilfestellungen für die Einführung und Anwendung der BIM-Methode im kommunalen Kontext bestehen, ist es wichtig, Handlungsfelder und Aufgaben klar im Vorfeld zu strukturieren. Es entsteht oftmals der Eindruck, dass die IT-Fragestellungen den Einführungsprozess dominieren. Das ist nicht von der Hand zu weisen. Gleichzeitig ist damit aber auch ein Change-Management Prozess verbunden. Somit besteht neben dem Handlungsfeld der IT-Modellierung mindestens auch ein Handlungsfelder bezüglich der Mitarbeitenden, der Prozesse und der notwendigen IT-Technik. Mitarbeitende müssen für das Thema BIM sensibilisiert und fortgebildet werden, um die notwendigen Qualifikationen zu haben. Es ist bekannt, dass hier ein hoher Bedarf seitens der Beteiligten vorhanden ist [21]. Ebenso müssen sowohl für die Einführung von BIM, als auch einem IAMS Prozesse und Datenübergabepunkte eindeutig definiert werden. Dies führt in der Regel darüber hinaus zum Review einer gesamten Organisation. Als Standardwerkzeug hat sich hier der Einsatz der BPMN-methode etabliert. Nicht zuletzt muss auch die IT-Ausstattung ggf. angepasst werden, wobei dies aus Sicht des Autorenteams in der Regel das geringste Problem darstellt. Diese Fragestellungen können in Verbindung mit den folgenden Grundsätzen behandelt werden: Zielsetzung der BIM-Methode: Es ist festzulegen, für welche Infrastrukturbestandteile und für welche Anwendungsfälle die BIM Methode verwendet werden soll. Idealerweise erfolgt dies über den gesamten Lebenszyklus einer Infrastruktur und damit sowohl Bestandsinfrastrukturen, als auch Neubauinfrastrukturen. Definition der Infrastrukturbestandteile: Ausgehend von der Zielsetzung ist eine eindeutige Strukturierung der Assets oder Anlagenbestandteile notwendig. Damit verbunden ist eine eindeutige Objektklassifikation (vgl. Objektkatalog des Bundes) als unverzichtbare einheitliche, geometrische Grundlage für den BIM-orientierten Datenaustausch unverzichtbar. Definition der Prozesse: Als wesentlich für die Auf bereitung einer BIM-Strategie wird eine saubere Ableitung aller Verwaltungsprozesse im Zusammenhang mit Bau und Betrieb von Infrastrukturen über den Lebenszyklus gesehen. In der Prozessanalyse sind die Aufgaben, Zuständigkeiten und vor allem die Übergabepunkte von Daten und Informationen darzustellen. Dies ist eine unumgängliche vorbereitende Arbeit für die Anwendung der BIM Methode. Informationsmanagement über den gesamten Lebenszyklus: Dokumente und Unterlagen beschreiben meist den reinen Planungs- und Bauprozess bis zur Abnahme einer Baumaßnahme. Die BIM-Methode kann aber erst dann volle Leistungsfähigkeit entfalten, wenn die Datenübergabe von der Bauin die Betriebsphase gewährleistet ist und die Modelle dort fortgeschrieben werden. Struktur der Anwendungsfälle: Aus der Prozessanalyse geht hervor, welche BIM-Anwendungsfälle sinnvoll und notwendig sind. Damit kann in einem ersten Ansatz auch definiert werden, welche Informationen am Eingang des Anwendungsfalles notwendig sind und welche Informationen am Ende des Anwendungsfalles anfallen. Informationsbedarf: Aus der Prozessanalyse sowie der Struktur der Anwendungsfälle kann in einem ersten Ansatz abgeleitet werden, welche Informationsbedarfstiefe für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlich ist. Bestehende Datensysteme: Eine Herausforderung bei der Umsetzung der BIM-Methode ist die Integration der vorhandenen Datenbanksysteme in den BIM Prozessablauf. Zum einen muss es möglich sein, die vorhandenen Datenbestände zu nutzen, zum anderen müssen BIM Arbeitsergebnisse wieder, soweit möglich und notwendig, in vorhandene Datenbanksysteme zurückgespielt werden. Zudem muss geprüft werden, ob die Datenbankinhalte mittelfristig für die durchgängige Anwendung der BIM Methode ausreichend sind. Integration externer Partner: Die Anwendung von BIM ist nur dann sinnvoll, wenn externe Partner in den BIM Prozess mit eingebunden werden. Grundsätzlich ist dies bereits in der Prozessbeschreibung berücksichtigt, allerdings müssen die externen Partner auch mit den BIM Grundsätzen vertraut sein. Etablierung neuer Rollenaufgaben: Die noch neuen und zugleich komplexen Umstände zur Verwaltung der umfangreichen Informationen müssen von entsprechend qualifiziertem Personal übernommen werden. In diesem Zusammenhang gilt es ein Schulungskonzept für das bestehende Personal auszuarbeiten und nötigenfalls qualifiziertes Personal zusätzlich einzustellen, mit dem Ziel dieses in die bestehenden Strukturen zu etablieren. Vertragliche und rechtliche Belange: Die Anwendung der BIM Methode im tatsächlichen Bau-, Betriebs- und Erhaltungsgeschehen erfordert ergänzte vertragliche Vereinbarungen. Diese müssen im Rahmen einer Einführungsstrategie mit benannt werden. IT-Infrastruktur: Die Anwendung der BIM Methode erfordert eine leistungsfähige Hardware wie auch eine entsprechend geeignete Softwarelandschaft. Derzeit etablierte Systeme können i.d.R. weiter genutzt werden, soweit diese im Bereich der Datenbanken sowie der ingenieurtechnischen Software liegen. Diese müssen mit einer geeigneten, gemeinsam Datenumgebung sowie einer Koordinationssoftware projektbezogen zusammenarbeiten. Dabei ist mit Investitionsbedarf zu rechnen, der grundlegend aufgezeigt werden muss. Personal: Die Anwendung der BIM-Methode sollte so erfolgen, dass grundlegende ingenieurtechnische Arbeitsweisen und die damit verbundenen Software-Applikationen gleichbleiben. Allerdings stellt die digitale Zusammenarbeit neue Anforderungen an die Arbeitswelt. Die Anwendenden müssen sowohl inhaltlich, als auch organisatorisch in der Anwendung der BIM-Methode all- 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 153 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung gemein und mit den späteren ortsspezifischen Vorgaben vertraut gemacht werden. Umsetzung und Roadmap: Die Umsetzung der BIM Methode kann nur schrittweise erfolgen. So ist zu prüfen, bei welchen Anlagenbestandteilen mit welchen BIM Reifegrad und in welcher zeitlichen Abfolge dies erfolgen kann. Bei einer derart komplexen Aufgabenstellung, BIM über den Lebenszyklus einzuführen, empfiehlt sich, auch aus Gründen der Erfahrungssammlung, eine schrittweise Vorgehensweise. 4.2 Herausforderungen Bislang wurde der eher theoretische Teil einer kommunalen BIM-Strategie aufgezeigt. In der Praxis bestehen aber viele Herausforderungen, die angegangen werden müssen. Dabei wird exemplarisch auf verschiedene Aspekte eingegangen: Datenhaltung: Neubauprojekte können in der Regel von Anfang an BIM-kompatibel durchgeführt werden. Jedoch muss auch überlegt werden, wie mit dem vorhandenen Bestand umzugehen ist. In der Regele existieren eine Reihe großer und unterschiedlich strukturierter Datenmengen und Datenbanken, die Informationen zum Bestand beinhalten. Es ist davon auszugehen, dass diese Systeme noch lange Bestand haben werden. So wird man für die Generierung eines Bestandsmodells die notwendigen Informationen aus verteilten Datenbanken in ein Modell transportieren müssen, dann aber nach Durchführung einer Maßnahme die Informationen zum veränderten Bestand wieder in die vorhandenen Datenbanken zurückschreiben. Dies wird beispielsweise bei den ASB-konformen Systemen der Fall sein. Lösungsansätze existieren mit den vorab genannten Forschungsprojekten, allerdings wurde die Funktionalität bislang nur exemplarisch und in Einzelfällen gezeigt. Eigene Erfahrungen deuten darauf hin, dass bei einer allgemeinen Lösung dieser Aufgabe die größten Vorteile bei der Anwendung der BIM-Methode gehoben werden können. Datenmodellierungskonzepte: Damit verbunden sind die unterschiedlichen Konzepte zur Datenmodellierung (BIM, GIS) und Datenontologien (IFC, OKSTRA Kommunal, X-Standard …) zu berücksichtigen und in einem BIM-Modell abzubilden. Es wurde bereits gezeigt, dass diese unterschiedlichen Modelle ihre anwendungsbezogene Berechtigung für die Darstellung eines Lebenszyklus haben. Gleichwohl müssen diese in einem Modell bedarfsgerecht zusammengeführt werden (Abbildung-3). Für Lösungsansätze sei auch die oben genannten Forschungsprojekte verwiesen. Prozessdarstellung: Ein weiterer Erfolgsfaktor in der Anwendung der BIM-Methode kann in der Integration aller Phasen und Verantwortlichkeiten im Lebenszyklus über Planung, Bau und Betrieb bis hin zum Rückbau gesehen werden. Hierzu ist wesentlich, unterschiedliche Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten zusammen zu bringen. Dazu gehört auch die Integration verschiedener Fachbereiche. Die Integrationsleistung kann wie folgt in vier Bereich gelgliedert werden: Sektorale Integration: Es müssen alle aufgabenrelevanten Disziplinen in den Ablauf integriert werden, beispielsweise, Stadtplanung, Verkehrsplanung, Tief bauamt. Hier geht es um Schnittstellen und Informationsaustauschanforderungen. Horizontale Integration: Es müssen benachbarten Phasen im Lebenszyklus mit integriert werden. Wesentlich dabei sind die Definition der Informationsübergabe zwischen verschiedenen Phasen im Lebenszyklus. Vertikale Integration: Innerhalb einer beteiligten Stelle, z. B. der Stadtplanung müssen die Datenübergaben und Informationen auch über verschiedene Ebenen geregelt werden. Stakeholder-Integration: Alle an einem Anwendungsfall intern und extern Beteiligten müssen in den Daten- und Informationsaustausch mit integriert werden. Dies ist anwendungsfallbezogen spezifisch festzulegen. Abb. 3: BIM im Lebenszyklus [22] 154 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung 5. Bestehende Ansätze/ BIM Münster Die Stadt Münster hat in der Vergangenheit ein Tief bauinfrastrukturmanagement, kurz TIMM genannt, aufgestellt [23]. TIMM basiert auf den Grundsätzen des Asset Management nach DIN ISO 55.000. Ein Asset Management System ist grundsätzlich datenbasiert, um wesentliche Informationen passgenau an der richtigen Stelle im Prozess zur Verfügung stellen zu können. Ein zentraler Punkt beim Auf bau des TIMM (Abbildung-4) war die Zielbestimmung auf strategischer, taktischer und operativer Ebene. Im öffentlichen Sektor bilden i. d. R. Gesetze und Verordnungen die Basis bzw. das Fundament des Handelns. Sie enthalten häufig bereits Ziele und Standards, aus denen dann Messgrößen abgeleitet werden können. Folglich wird ein Teil des Inhalts des Zielsystems bereits mit diesen Anforderungen gespeist und kann um eigene, lokale Ziele erweitert werden, die aber auf die geltenden Vorschriften (rechtlich und technisch) auf bauen. Die Zielebenen umfassen die Aufgaben und Verantwortungsbereiche des Amtes für Mobilität und Tief bau Münster. Hierzu zählen u. a. im Bereich der Mobilität die Bereitstellung der öffentlichen Verkehrsflächen und -anlagen, also die Planung, der Bau, die Erhaltung und die Finanzierung von öffentlichen Straßen, Wegen, Plätzen, Brücken, Tunneln, Lärmschutzwänden, Beleuchtung, Lichtsignalanlagen (Ampeln), Parkscheinautomaten und des Parkleitsystems sowie die hoheitlichen Aufgaben des Straßenbaulastträgers. Abb. 4: Tief bau Infrastrukturmanagement Münster [Bild: Stadt Münster] In Münster wurden in den letzten Jahren verschiedene Projekte durchgeführt, deren Schwerpunkt bisher auf dem Straßennetz lag. Ein Konzept zum Erhaltungsmanagement Straße wurde auf strategischer, taktischer und operativer Ebene erarbeitet und in der Straßeninformationsdatenbank LOGO umgesetzt. Im nächsten Schritt soll das Erhaltungsmanagement Kanäle erarbeitet werden, da in der koordinierten Erhaltungsplanung von Straßen und Kanälen wesentliche Synergien gesehen werden. Parallel dazu wird auch am Erhaltungsmanagement Bauwerke und Verkehrsanlagen gearbeitet. Schließlich werden die Anlagen Pumpwerke, Kläranlagen und Gewässer betrachtet, bevor abschließend ein über alle Anlagen übergreifendes Erhaltungsmanagement definiert wird. Die zuvor genannten Konzepte werden zunächst für kleine Teilnetze getestet. Die hierfür erforderlichen, aber noch fehlenden oder unzureichenden Daten werden sukzessive vervollständigt. Anschließend folgt dann die Ausweitung innerhalb des Gesamtnetzes, welches wiederum die Erhebung, Ergänzung und Fortführung der fehlenden oder unzureichenden Daten voraussetzt. Auf strategischer Ebene wurden unter wissenschaftlicher Begleitung die Prozessabläufe und deren sachlich-inhaltliche Ausgestaltung im TIMM gesichtet. Die Analyse erfolgte ausgehend vom Stand der Wissenschaft und Forschung sowie im Hinblick auf den aktuellen Stand der Technik im Sinne qualitätssichernder Maßnahmen und mit Ausrichtung auf die zukünftig zu erwartenden An- 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 155 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung forderungen. Die langfristige Finanzbedarfsprognose auf der Netzebene unter Berücksichtigung verschiedener Erhaltungsstrategien über den Lebenszyklus ist hierbei ein wesentlicher Baustein. Als weitere Bausteine wurden die aktuellen Entwicklungen wie Building Information Management (BIM) und Asset Management berücksichtigt. Weiter wurden auf der strategischen Ebene steuerungsrelevante Kennzahlen (Key Performance Indicators (KPI)) definiert. Auf taktischer Ebene wurde für die Verkehrsflächen ein praxisorientiertes Konzept für eine netzweite Zustandserfassung und -bewertung (ZEB), ebenfalls unter wissenschaftlicher Begleitung, erarbeitet. Auf Fahrbahnen der Hauptverkehrsstraßen wird die messtechnische ZEB in einem vierjährigen Erfassungsturnus fortgeführt. Auf Fahrbahnen des untergeordneten Straßennetzes sowie auf Nebenflächen wird entweder die visuell-bildbasierte oder die visuell-sensitive ZEB angewendet. Die bisher alle vier Jahre messtechnisch erfassten und bewerteten Asphaltfahrbahnen der Hauptverkehrsstraßen entsprechen lediglich ca. 10 % der gesamten Straßenfläche, so dass aktuell ca. 90 % der Straßenfläche nicht erfasst und bewertet worden sind. Dies bedeutet einerseits ein großes Finanzrisiko, andererseits ein großes Potenzial zur Verbesserung. Um die Ziele im TIMM zu erreichen, kann die BIM Methode einen entscheidenden Beitrag liefern. Die Prozesse für die Straßeninfrastruktur wurden daher mittels BPMN strukturiert. Damit wird gewährleistet, dass alle verwaltungstechnischen und ingenieurtechnischen Aufgaben sachgerecht abgebildet werden. Gleichzeitig kann damit dargestellt werden, welche Art von Informationen an welcher Stelle von einem Prozessbeteiligten zum nächsten Prozessbeteiligten übergeben werden müssen. Da die dazu benötigten Datengrundlagen in verteilten Datenbanksystemen zur Verfügung stehen, wurde mithilfe eines BIM Pilotprojektes geprüft, wie die Daten aus den bestehenden Systemen extrahiert und in ein BIM Modell für die Anwendung der BIM Methode umgesetzt werden können. Für die Durchführung des Projektes wurden daher alle formalen Unterlagen und Vorlagen erstellt, beginnend bei den Muster-AIA, zugehörigem BAP sowie einem Entwurf für besondere Vertragsbedingungen als auch die Formulierung von Anwendungsfällen. Es zeigt sich, dass dies eine unverzichtbare Grundlage ist, in der Praxis jedoch erhebliche Probleme bei der Modellgenerierung bestehen. So besteht die Herausforderung, aus bestehenden Datenbeständen Bestandsmodelle mit einem niedrigen Detaillierungsgrad zu erzeugen, die in einem darauf auf bauenden BIM Projekt verwendet werden können. Demzufolge konzentrieren sich die derzeitigen Aufgaben im Projekt darauf, genau diesen Prozess weitgehend zu standardisieren, damit die BIM Methode überhaupt leistungsfähig werden kann. Ebenso ist das Zurückspielen neuer Daten und Informationen in die Bestandsdatenbanken sicherzustellen. Im Rahmen des Gesamtkonzeptes wurden die Anwendungsfälle in Anlehnung an [24] spezifiziert. Für eine erste Pilotmaßnahme wurde der Umfang bewusst mit einer Erhaltungsmaßnahme recht einfach gehalten: Bedarfsanalyse, Planung und Ausführungsvorgaben liegen fest, sodass man sich auf den Anwendungsfalle Bauausführung konzentrieren und die Vorgehensweise bei der Erstellung des Modells zur Ausführung sowie dann eben zur Übernahme des Modells in die Nutzung für Betrieb und Erhaltung beschreiben kann. Die Aufgabe besteht darin, zu definieren, welche Fachmodelle für ein Ausführungsmodell innerörtlicher Verkehrsflächen erforderlich sind. Durch unterschiedliche Nutzungsansprüche kommunaler Verkehrsflächen ergibt sich hieraus eine höhere Komplexität als beispielsweise im Außerortsbereich. Für das Pilotprojekt wurde mit einer Fahrbahnerneuerung eine vergleichsweise einfache Maßnahme gewählt, um die strategische Handlungsweise für die Umsetzung der BIM-Methode exemplarisch aufzuzeigen und dann eine Übertragung auf komplexere Projekte vorzubereiten. Dazu wurde ein geometrisches Modell der Straße erstellt und für die Bearbeitung der Aufgaben im Lebenszyklus-Management die Merkmalsgruppen und Merkmale definiert, die für die operative und strategische Erhaltung sowie für Straßenunterhaltung und -betrieb erforderlich sind. Die Modellbildung erfordert ein Geometriemodell, dem dann die notwendigen Eigenschaften, also Merkmalsgruppen und Merkmale zugeordnet werden. Dies ist für ein Erhaltungsmanagement bekannt, ausgehend von der Aufgabenstellung einer netzweiten Analyse des Erhaltungsbedarfs. Die damit verbundenen Aufgaben sind zum einen die Berechnung einer mittelfristigen Finanzbedarfsprognose sowie zum anderen eine Priorisierung der anstehenden Erhaltungsmaßnahmen. Die notwendigen Merkmalsgruppen sind die Zustandsdaten des Oberflächenzustands und zum strukturellen Zustand, eine Altersverteilung, Verkehrsbelastung und Funktion, Auf baudaten mit Materialeigenschaften und weiter noch zu definierende Kennwerte für eine Priorisierung. Für die Planung einer Erhaltungsmaßnahme muss im Anschluss ein Planungsmodell Erhaltung ableitbar sein. Als Zwischenfazit dieses Pilotprojekts ergaben sich die folgenden Punkte: • Bezüglich der Prozessbeschreibungen und der BIMrollen zeigte sich Nachsteuerungsbedarf, was aber auch erwartet wurde. • Die Definition eines Objektkataloges und die Zuordnung von Merkmalsgruppen und Merkmale ist arbeitsintensiv und darf nicht unterschätzt werden. Allerdings ist dieser Aufwand auch eine wesentliche Grundlage für alle weiteren BIM-Anwendungen. • Es muss abgewogen werden, bei welchen Projekten im Rahmen des Asset-Managements die BIM-Methode zur Anwendung kommen soll. Gerade bei kleinen Maßnahmen reicht ein Update des geänderten Bestandes i. d. R. völlig aus. • Ebenso muss abgewogen werden, für welche Anwendungen 3D-Modelle notwendig sind. Beispielsweise können Leistungen der betrieblichen Erhaltung in der bisherigen Form weitergeführt werden. Dazu ist lediglich ein Bestandsmodell zur Planung der betrieblichen Leistung erforderlich. 156 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung • Die Weiterführung der Datenhaltung in bisherigen Systemen ist anspruchsvoll und muss mit eindeutigen Vorgehensweisen geklärt werden. Datenübergabe und die Datenrückgabe müssen weitgehend automatisiert geregelt werden. Dies erfordert zudem organisatorische Festlegungen. • Dies hat auch Auswirkungen auf die Vertragsunterlagen, z.-B. BVB, AIA, Muster-BAP. Das kann für verschiedene Maßnahmentypen weitgehend standardisiert werden. Zusammenfassend zeigt sich bislang im Projekt Münster, dass der Einstieg über ein Pilotprojekt den Umgang mit kommunalen BIM-Projekten erleichtert, da die Einführung nicht auf einer weitgehend theoretischen und mit einer weitgehend einzelnen Analyse erfolgt, sondern vielfach schon quasi Hands-On direkte Erfahrungen und Handlungsbedarfe aufgezeigt werden können. Sinnvoll ist eine externe Begleitung des Pilotprojektes, damit eine neutrale und unbeeinflusste Sichtweise von außen in die Bewertungen mit einfließt. 6. Ausblick In den bisherigen Ausführungen wurde gezeigt, dass die Einführung von BIM in Kommunen eine komplexe Aufgabe darstellt, die zudem noch von externen Entwicklungen beispielsweise bei der Definition einheitlicher Objektkataloge sowie zugehörigen Merkmalskatalogen einhergeht. Im Zusammenspiel aller Partner wird die BIM-Methode nur bei einer derartigen Einheitlichkeit ihre volle Wirkung entfalten, was aber in allen Entwicklungen derzeit unstrittig ist. Für die kommunale Anwendung stellt die flächendeckende Einführung von BIM aufgrund der vielfältigen Infrastrukturbestandteile eine enorme Herausforderung dar, so dass zunächst eine klare Vorstellung von den zu erreichenden Zielen und den zugehörigen Handlungsfeldern entwickelt werden muss. Insofern kann es realistisch nur ein gestuftes Vorgehen, unterteilt nach Wichtigkeit der einzelnen Anwendungsfälle, geben. Es muss aber auch betont werden, dass die Anwendung der BIM-Methode kein Selbstzweck ist, sondern bestehende Aufgaben unterstützen soll. Insofern sollte bei der Zieldefinition sorgfältig geprüft werden, wo und unter welchen Randbedingungen damit Vorteile zu erwarten sind. Im Fall der beschriebenen Stadt Münster ist die zu lösende Aufgabe die Abwicklung eines Asset Managements aller Infrastrukturbestandteile über den Lebenszyklus. Der Startpunkt wurde bei der Verkehrsinfrastruktur gesetzt, um aus diesen Erfahrungen heraus eine Einführungsstrategie für die Verwaltung zu entwickeln. Dies ist erfolgt und derzeit in Diskussion. Weitere Entwicklungen aus dem Kreis des Autorenteams bzw. Teilen davon sind nun laufende Projekte zur kommunalen Finanzbedarfsprognose (BASt-Projekt „Methoden der kommunalen Finanzbedarfsprognose“), zum BIM-Gestützten Ressourcenplan kommunaler Tief bau (BMBF-Projekt ReKoTi) oder zur Beurteilung der Decarbonisierung von Lärmschutzanlagen (D-A-CH Projekt deCarboNoise). Allen Projekten ist gemeinsam, dass damit ein oder mehrere Anwendungsfälle für kommunale Anwendungsfälle im Vordergrund stehen, bei der die BIM-methode eine wesentliche Unterstützung bietet. Literatur [1] Stöckner M.: BIM im kommunalen Erhaltungsmanagement. Kolloquium Kommunales Verkehrswesen. 23. und 24. Februar 2023, Kassel. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Tagungsband, FGSV-Verlag, Köln, 2023. [2] Krause K., Duan X., Horenczuk J., Leuner H.: XPlanung und XBau. IzR (Informationen zur Raumentwicklung), Heft 3/ 2020. Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung, BBSR, Bonn. Steiner Verlag, Stuttgart, 2020. [3] Schulz M., Ströer G., Schulte P.: INSPIRE und XPlanung in der Bauleitplanung. IzR (Informationen zur Raumentwicklung), Heft 3/ 2020. Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung, BBSR, Bonn. Steiner Verlag, Stuttgart, 2020. [4] DIN EN ISO 19650-1: Organisation und Digitalisierung von Informationen zu Bauwerken und Ingenieurleistungen, einschließlich Bauwerksinformationsmodellierung (BIM) - Informationsmanagement mit BIM. Teil 1, Begriffe und Grundsätze (ISO 19650-1: 2018). Berlin: Beuth Verlag GmbH. [5] DIN ISO 55000: 2017-05: Asset Management - Übersicht, Leitlinien und Begriffe (ISO 55000: 2014); Beuth Verlag GmbH. [6] BMVI (2021): Masterplan BIM Bundesfernstraßen: Erläuterung zu den Rahmendokumenten - Version 1.0. Berlin, 2021. [7] Stöckner M., Buttgereit, A., Gomolluch S., Koordt M., Stöckner U., Wachsmann A.: Asset Management and Resilience for urban pavements. XVI World Winter Service and Road Resilience Congress. Proceedings, PIARC, 2022. [8] FGSV (2012): E EMI 2012 Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen. FGSV-Verlag, Köln, 2012. [9] FGSV (2016): AP 9 K Arbeitspapiere zur Systematik der Straßenerhaltung. FGSV-Verlag, Köln, Stand 2016. [10] Best, B. (2022): Weiterentwicklung der kommunalen Straßenerhaltung mit der Fortschreibung der E-EMI. Deutscher Straßen- und Verkehrskongress, Dortmund 2022. FGSV Verlag Köln, 2022. [11] Krause K., Pfeifer U., Stöckner M., Stöckner U.: New procedure for quality assurance of municipal road survey and assessment campaigns. Pavenent Surface Characteristics IX: Proceedibgs of the 9 th Symposium on Pavement Surface Characteristics (SURF 2022, 12-14 Sep 2022, Milan, Italy. CRC Press/ Balkema. [12] Stöckner M., Buttgereit A., Koordt M., Stöckner-U.: Building Information Modelling for municipal Asset Management. Pavenent Surface Characteristics IX: Proceedibgs of the 9 th Symposium on Pavement 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 157 Herausforderungen bei der Einführung der BIM-Methode in der kommunalen Anwendung Surface Characteristics (SURF 2022, 12-14 Sep 2022, Milan, Italy. CRC Press/ Balkema. [13] Hajdin, R.; Lee, H.-O.; Honeger, C.; Nowacki, M.; Cao, R.; Beamisch, S.; Valdes-Flores, M.; Morgado, J.; Lategan, W., Roffe, J.-C.; Tanasic, N. (2019): Innovative Approaches to Asset Management: 2019R19EN - Technical Report. La Defense, France, 2019. [14] Stöckner, M., Brow, I., Zwernemann, P., Hajdin, R., Schiffmann, F., Blumenfeld, T., König, M., Liu, L. & Gavin K. (2022). Exchange and exploitation of data from Asset Management Systems using vendor free format (AMSfree). CEDR Transnational Road Research Pro-gramme. Conférence Européenne des Directeurs des Routes. [15] DIN EN ISO 29481: Bauwerksinformationsmodelle - Handbuch der Informationslieferungen - Teil-1: Methodik und Format (ISO 29481-1: 2016). Berlin: Beuth Verlag GmbH. [16] Verein Deutscher Ingenieure. (2020-2022). Verschiedene Blätter der VDI 2552er Familie. Berlin: Beuth Verlag GmbH. [17] Hajdin, R.; Blumenfeld, Grossauer, König, Liu, Schiffmann, Stöckner, Stöckner (2022): BIM-Erweiterung durch Implementierung der Nutzung baustofftechnischer Daten von Straßen und Brücken im AMS (BIM4AMS). Österreichische Forschungsförderungs-Gesellschaft (FFG). Wien. Österreich. [18] Radenberg, M.; König, M.; Geistefeldt, J. Hohmann, S.; Heinrichs, J.; Stiehler, D.; Kortemayer,-J. (2021); Anwendung der Methode BIM in Konformität mit den Regelwerken der FGSV und des IT-Ko. Schlussbericht zum FE 02.0427/ 2018/ AR; 2021.B MVI, 2021. [19] BIM Portal des Bundes. https: / / via.bund.de/ bim/ infrastruktur/ landing [20] Lambertz M., Theißen S., Höper J., Wimmer R., Meins-Becker A., Zibell M.: Ökobilanzierung und BIM im Nachhaltigen Bauen. Endbericht Forschungsprogramm Zukunft Bau, BBSR, 2019. [21] Paraknewitz M.: BIM im Spannungsfeld zwischen Theorie und Praxis. Ein Stimmungsbild der Branchen. Vortrag Jahresrückblick 2022, BSVI. [22] Stöckner M.; Hajdin, R.; König, M.: BIM im Asset Management für Verkehrsanlagen - Sachstand zur Forschung. OKSTRA Symposium Hamburg, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, FGSV, Konferenzband. FGSV-Verlag, Köln, 2022. [23] Stöckner, M.; Stöckner, U., Niever, M. (2021) Tiefbau-Infrastruktur-Management Münster. Abschlussbericht im Auftrag des Amtes für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster (unveröf-fentlicht), 2020. [24] BIM4INFRA (2017): Umsetzung des Stufenplans „Digitales Planen und Bauen“. URL https: / / bim4infra.de/ - Überprüfungsdatum 07.04.2022. [25] BIM Handlungsempfehlung NRW: BIM-Handlungsempfehlung für die kommunalen Bauverwaltungen und die kommunale Gebäudewirtschaft in Nordrhein-Westfalen, 2021. Online Resssource: https: / / broschuerenservice.land.nrw/ mhkbd/ shop/ BIM_Handlungsempfehlung_2021.pdf/ / 1646
