2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 273 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Dipl.-Ing. Stefan S. Grubinger, BM recordIT GmbH, Graz Dipl.-Ing. Simon Jimenez, MA recordIT GmbH, Graz Dipl.-Ing. Dr. techn. Andreas Schüppel recordIT GmbH, Graz Dipl.-Ing. Dipl.-Ing. Dr. techn. Matthias J. Rebhan, BM Technische Universität Graz Dipl.-Ing. Christoph Antony ASFiNAG Bau GmbH, Graz Dipl.-Ing. Clemens Klass ASFiNAG Bau GmbH, Graz Dipl.-Ing. Lukas Gruber PULSE Engineering GmbH, Krumpendorf Zusammenfassung Bauwerke sind ein wesentlicher Teil der öffentlichen Infrastruktur und weisen neben der Relevanz für die Erschließung von Regionen, Gebieten und Ländern auch einen monetären Wert für eine Gesellschaft auf. Um diese Funktionen langfristig nutzen zu können gilt es die Bauwerke in Ihrem Bestand und der Verwendung möglichst nachhaltig zu verwalten. Die Komplexität der Bauwerke sowie die Auswirkung, die im Falle eines Versagens zu erwarten ist, macht wiederkehrende und umfassenden Inspektionen unerlässlich. Diese Bauwerksprüfungen werden im Regelfall durch den Bauwerkserhalter beauftragt und durch eigens für die speziellen Anforderungen geschultes Personal durchgeführt. Aufgrund der Vielzahl von Bauwerken im Bereich der öffentlichen Verkehrsinfrastruktur ist, um flächendeckende Sicherheit zu gewährleisten, ein hoher Standardisierungsgrad unumgänglich. Um eine gleichbleibende und hohe Qualität zu gewährleisen, wird unterstützende Software für die Durchführung der Arbeit zunehmend wichtiger - da schlichtweg Geld und entsprechendes Personal fehlt, um diese Leistungen manuell zu erbringen. Die hieraus resultierenden Herausforderungen in Kombination mit Beispielen und umgesetzten Lösungen sollen in den nachfolgenden Zeilen aus dem Blickwinkel der beteiligten Personengruppen diskutiert werden sowie auf Nach- und Vorteile der zunehmenden Digitalisierung aufgezeigt werden. 1. Einführung Da Prüfungen, Kontrollen und Inspektionen einen unerlässlichen Bestandteil des Betriebes von Infrastrukturbauwerken darstellen, kommt diesem Bericht der Ingenieurstätigkeit große Aufmerksamkeit zu und wird mit großem Aufwand betrieben, um die Verfügbarkeit des Bauwerkes und daraus folgend auch die Sicherheit für die Verkehrsteilnehmer*innen zu gewährleisten. Daraus ableitbar handelt es sich hier um eine herausfordernde, anspruchsvolle und mit viel Verantwortung verbundene Aufgabe. Bauwerke der Straßen- und Schieneninfrastruktur sind dabei in Österreich in den Richtlinien der Reihe RVS 13.03 - Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten der Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr geregelt. Beispiele hierfür sind: • Straßenbrücken nach RVS 13.03.11 [1]; • Geankerte Stützbauwerke (vgl. Abb. 1 oben) nach RVS 13.03.21 [2]; • Straßentunnel nach RVS 13.03.31 [3]; • Wegweiserbrücken (vgl. Abb. 1 Mitte) nach RVS 13.03.51 [4]; • Nicht geankerte Stützbauwerke (vgl. Abb. 1 unten) nach RVS 13.03.61 [5]; • Lärmschutzbauwerke nach RVS 13.03.71 [6], und • Wannenbauwerke nach RVS 13.03.81 [7]. 274 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Eine Vielzahl dieser Bauwerke sind in Österreich erforderlich, um den Betrieb der Straßen- und Schieneninfrastruktur zu Folge der Topografie und der Trassierung zu ermöglichen und sicherzustellen. Ein Großteil der dafür erforderlichen Trassen wurde in den 1960 bis 1980er Jahren errichtet und weist demzufolge bereits ein relevantes Bauwerksalter in Bezug auf Sanierungen und Instandsetzungen auf. Regelmäßige Bauwerksprüfungen, Inspektionen und Kontrollen sind daher zwingend erforderlich, um die Zuverlässigkeit dieser Konstruktionen und daraus folgend die Verkehrstauglichkeit und Sicherheit für die Verkehrsteilnehmer*innen zu gewährleisten. Abb. 1: Beispiele für Infrastrukturbauwerke in Österreich, geankerte Konstruktion (oben), Wegweiserbrücke (Mitte), nicht geankerte Konstruktion (unten) Der Fokus hierbei liegt im Allgemeinen auf einer handnahen Prüfung auf Sicht, welche die tragenden und nichttragenden sowie die für die Verkehrssicherheit erforderlichen Bauteile und Bauelemente einschließt. Hierbei kann zwischen einer laufenden Überwachung durch den Streckendienst und einer Kontrolle und Prüfung durch geschultes Fachpersonal unterschieden werden. Diese Inspektionstätigkeiten werden dabei periodisch durchgeführt und durch eine Befundung abgeschlossen. Der Befund gibt Aufschluss über den Erhaltungszustand, definiert weitere Schritte für die Instandhaltung und dient als Grundlage für nachfolgende Prüf- und Inspektionsintervalle. Eine Vielzahl der Bauwerke entlang der österreichischen Infrastruktur im Bereich der Straße und Schiene dient als Schlüsselbauwerk, um die reibungslose Verfügbarkeit in Gebieten mit komplexen geologischen und geotechnischen Randbedingungen (siehe [8] & [9]) sicherzustellen. Die regelmäßige Durchführung von Kontroll- und Prüftätigkeiten ermöglicht das frühzeitige Erkennen von Schäden und Mängeln und ist damit eine Grundlage für eine langfristig orientierte und laufend optimierte Erhaltungsstrategie. Die angeführten Ingenieur- und Kunstbauten - unter anderem die in Abb. 1 dargestellten Konstruktionen unterliegen einer laufenden und periodischen Prüfpflicht. Diese wird, wie bereits angeführt, durch die RVS-Richtlinien definiert. Das Ergebnis einer derartigen Untersuchung ist der Erhaltungszustand zum Zeitpunkt der Durchführung der jeweiligen Inspektionstätigkeit. Generell kann hier unterschieden werden, ob es sich um eine laufende Überwachung handelt, bei welcher lediglich Schäden und Mängel berichtet werden, oder ob eine Kontrolle bzw. Prüfung vorgenommen wird, bei der auch eine Befundung stattfindet. Die Befundung - in Form einer Schulnote - zum Bauwerk beschreibt den Erhaltungszustand und gibt an, welche Zuverlässigkeit und Sicherheit das Bauwerk noch aufweist und in weiterer Folge, welche Maßnahmen und Tätigkeiten für eine ausreichende Sicherheit zu setzen sind. In einer Vielzahl an RVS-Richtlinien werden sogenannte Sonderprüfungen angeführt. Bei diesen handelt es sich um die „Prüfung eines Bauwerks oder Bauteils. Die unabhängig von regulären Prüfintervall zur Klärung spezifischer Fragestellungen“ durchgeführt wird [10]. Die Bereiche einer derartigen Inspektionstätigkeit bzw. der Umfang dieser wird dabei im Regelfall nach einer regulären Prüfung oder zufolge eines Extremereignisses (z. B. Hochwasser) durch den Bauwerkserhalter definiert. Beispiele sind die Detektion der Bewehrung als Grundlage einer Nachrechnung oder die Durchführung von Ankerabhebekontrollen, um die aktuell an einem Anker anliegende Ankerkraft zu bestimmen. Derartige Tätigkeiten sind die Ausnahme, werden jedoch vor allem bei Bauwerken mit umfassenden Schäden sowie bei Bauwerken, welche bereits nahe dem Ende ihrer Nutzungsdauer angelangt sind, häufig durchgeführt. 2. Stand der Technik Bauwerksprüfung Zur Durchführung einer handnahen und visuellen Prüfung an Bauwerken werden unterschiedliche Hilfsmittel und Instrumente benötigt bzw. sind diese in den Prüfvorgaben der entsprechenden RVS angeführt. Je nach Bauwerkstyp und Assetklasse reichen diese von Kamera und 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 275 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Plangrundlagen bis hin zu Beobachtungsinstrumenten (Feldstecher bzw. Risslupe) und kleineren Werkzeugen wie Hammer sowie Schraubenschlüssel. Digitale Hilfsmittel zur Durchführung einer Bauwerksprüfung werden generell nicht definiert. Lediglich Vorgaben zur Einbindung der Prüfergebnisse in entsprechende Datenbanken sind gegeben. Bei der laufenden Überwachung durch den Streckendienst sind derartige Hilfsmittel nicht angedacht. Da hierbei lediglich eine visuelle Begutachtung oftmals nur vom Fahrzeug aus durchgeführt wird, ist dies zudem nicht möglich. Weiters sind hier im Regelfall auch keine Dokumentationen, Bericht oder andere Prüfunterlagen zu erstellen. Es findet lediglich eine Informationsweitergabe statt sofern unterwartete oder seit der letzten laufenden Überwachung aufgetauchte Mängel bzw. Schäden vorgefunden werden. Im Gegensatz hierzu ist bei einer Kontrolle (im Regelfall zweijährig) und einer Prüfung (im Regelfall alle 6 Jahre) eine entsprechende Dokumentation vorzunehmen. Um qualitativ hochwertige und aussagekräftige Kontrollen und Prüfungen für sämtliche Beteiligte zu ermöglich, ist es unumgänglich, die Bestandsbauwerke gut zu kennen und jegliche zur Verfügung stehenden Informationen einzubinden. So liegt ein großes Hauptaugenmerk auf der Geometrie der Bauwerke und des Trag- und oder Stützverhaltens. Das augenscheinliche Erfassen stellt aber nur einen Teil der “Wahrheit” dar und so sind auch, gerade im Ingenieurbau wo ein Großteil der für das Tragverhalten erforderlichen Bauteile später nur mehr bedingt oder gar nicht mehr einsehbar sind, planliche Grundlagen wichtig für eine Bauwerksbeurteilung. Maßgeblich handelt es sich hier um Bestandspläne, welche vor bzw. im Zuge der Errichtung erstellt wurden. Neben den rein planlichen Grundlagen gibt es meist vorangegangene Prüfungen und teilw. auch Berechnungen. Aktuell stellt sich die Bauwerksprüfung noch sehr stark manuell sowie durch “Papier und Bleistift” getrieben dar. Grund hierfür sind oftmals fehlende oder nur bedingt praktikable Tools und Softwarelösungen, welche die Erfassung von Sachverhalten im Feld ermöglichen und zudem eine Grundlage für die erforderliche Berichtslegung und die Weitergabe von Informationen bieten. Dabei wird im Regelfall im Zuge einer Prüfung auf die „analogen“ Daten aus der letzten Prüfung und Kontrolle zurückgegriffen und es werden Planunterlagen in Papierform verwendet, welche durch bildliche und textliche Informationen im Zuge der Prüfung im Feld ergänzt werden, um Schäden und Mängel zu erfassen, zu verorten und zu dokumentieren. Vor allem letzteres passiert hier im Regelfall getrennt voneinander - es werden Fotos und Bilder mit Kameras aufgenommen und anschließend werden Bildnummer auf Plänen, Skizzen oder Notizblöcken notiert, um eine (im Büro stattfindende) nachträgliche Verortung zu ermöglichen. Zudem werden wichtige Informationen wie beispielsweise die Rissbreite, die Abmessungen einer Abplatzung oder eine detaillierte Beschreibung des Schadensbildes gemeinsam mit der Bildnummer notiert, ohne diese im Feld geometrisch und objektbezogen zuzuordnen. Nach diesem Daten- und Informationsbefassungsprozesses findet eine Zusammenstellung der Daten statt, was generell in Form eines Berichtes vorgenommen wird, in dem eine umfassende Dokumentation des Erhaltungszustandes vorgenommen wird, um darauf auf bauend eine Benotung bzw. Beurteilung des Objektes vorzunehmen und in weiterer Folge erforderliche Maßnahmen abzuleiten. Als Abschluss wird im Regelfall in einer Besprechung mit dem Bauwerkserhalter das Ergebnis diskutiert, die vorhandenen Schadensbilder werden abgesprochen und deren Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit und die Verkehrstüchtigkeit werden erarbeitet. Nach diesem Prozess wird - je nach Bauwerkserhalter und dahinterliegendem Prozess - eine Einarbeitung dieser Informationen in Datenbanken und die Unterlagensammlung zum jeweiligen Bauwerk vorgenommen. Dort geführte Informationen werden auch zu einem gewissen Teil weiterverarbeitet, um beispielsweise den Erhaltungsbedarf aber auch mögliche Entwicklungen bei Streckenabschnitten bzw. einzelnen Bauwerkstypen abzuleiten und diese als Grundlage für Entscheidungen heranzuziehen. Durch die vorangegangen beschriebenen Herausforderungen ist eine Weitergabe von Informationen möglich, jedoch ergeben sich Hürden für eine rasche und standardisierte Übergabe von Informationen als Grundlage für die Maßnahmeneinschätzung und Umsetzung dieses Sprechen. Demzufolge kann aus einer digitalen Abwicklung des Prüfprozesses und den damit verbundenen Möglichkeiten ein umfassender Mehrwert sowohl für das Prüfpersonal als auch für den Bauwerkserhalter erzielt werden. Dieser wird in nachfolgendem Kapitel beschrieben und durch den Stand der aktuellen Entwicklungen ergänzt. 3. Workflow einer digitalen Bauwerksprüfung In Kapitel 2 wurde versucht, den aktuellen Ablauf einer Bauwerksprüfung aufzuzeigen. Nachfolgend soll dieser entsprechend ergänzt werden, um eine sinnvolle Digitalisierung dieses Prozesses zu ermöglichen, und damit eine Anwendertauglichkeit und Praktikabilität sicherzustellen. 276 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Abb. 2: Schematische Darstellung des Workflows bei einer digitalen Bauwerksprüfung [11] 3.1 Digitaler Workflow Bauwerksprüfung Die möglichen „Bestandteile“ eines derartigen Workflows sind in Abb. 2 dargestellt. Diese sind dabei um das zentrale Elemente deiner Bauwerksdaten angeordnet, um die Wichtigkeit und die Notwendigkeit eines derartigen Elementes klar zu verdeutlichen - und hierbei auch die sich daraus ableitbaren Lösungen, Möglichkeiten und Vorteile zu visualisieren. 3.1.1 Vorbereitungsphase Ident zur analogen Prüfung ist vorab eine Auf bereitung und Zusammenstellung der Unterlagen zum Prüfobjekt erforderlich. Diese Dokumente umfassen: - Das Stammdatenblatt mit allen wichtigen Informationen und Kennzahlen eines Bauwerkes; - Generelle Lagedarstellung und Position des Bauwerkes in Bezug auf die Verkehrstrasse; - Planunterlagen und Dokumente; - Weitere Informationen zum Bauwerk, betreffend der Zugänglichkeit, des Zuganges und vorhandenen Informationen zu Messeinrichtungen und anderen Objekten; - Ergebnisse vorangegangener Inspektionstätigkeiten am Bauwerk. Einer der größten Vorteile der Digitalisierung des Prozesses ist jedoch, dass der Vorbereitungsprozess, sofern keine Anpassungen und Änderungen am Bauwerk stattfanden, vollumfänglich lediglich einmal durchzuführen ist. Hierbei können sowohl Pläne laufend weiterverwendet werden als auch Informationen und die sogenannten Stammdaten auf Grund ihrer Ablage in der Bauwerksdatenbank bei periodisch wiederkehrenden Prüfungen weitergenutzt werden. 3.1.2 Bauwerksdatenbank Wie bereits angeführt stellt eine Bauwerksdatenbank ein zentrales Element dar, um eine digitale Prozessabbildung bei der Bauwerksprüfung zu ermöglichen. Derartige Elemente müssen kumulierend ausgebildet sein, um als Sammlung von Daten, Informationen und Unterlagen zu einem Bauwerk zu dienen und damit die Schnittstelle zwischen der vor Ort Prüfung, der Erstellung von Berichten und Dokumenten und auch der Ableitung von Instandhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen zu dienen. In einem digitalen Prozess kann die Bauwerksdatenbank unter anderem dazu dienen, um die Vorbereitungsphase zu vereinfachen. So können einmal gespeicherte und abgelegte Daten und Unterlagen innerhalb der Bauwerksdatenbank abgelegt werden und es kann ein laufender Zugriff - bei jeglicher Inspektionstätigkeit - ermöglicht werden. Neben der resultierenden Reduktion der Fehleranfälligkeit kann hierbei auch eine Optimierung des Prozesses und eine Vereinheitlichung der Datengrundlagen ermöglicht werden. Neben diesem “Datensarg”, welcher durch eine Bauwerksdatenbank gegeben wird, kann ein derartiges Element vor allem in Bezug auf die Digitalisierung von Prozessen und die Nutzung und Ableitung von Informationen ein sehr dynamisches und mächtiges Tool sein. Hierbei können sowohl das Prüfpersonal (siehe Kapitel-3.3) als auch der Bauwerkserhalter und dessen Experten (siehe Kapitel 3.2) profitieren. Jedoch muss hierzu eine lückenlose Befüllung und Weitergabe der Informationen stattfinden, wie dies im in Abb. 2 dargestellten Prozess durch seine zentrale Positionierung und der Fall ist, und eine einwandfreie Interaktion von der Aufnahme im Feld zur Datenbank unterstützt werden. 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 277 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers 3.1.3 Inspektionstätigkeiten - Prüfung & Kontrolle Der Kernprozess - sowohl bei der analogen als auch bei der digitalen Durchführung einer Bauwerksprüfung ist die Inspektionstätigkeit vor Ort. Hier werden die vorhandenen Bauwerksdaten durch die Informationen, die Mängel und Schäden und auch die Änderung an bereits bekannten Schadensbildern erweitert um dies als Grundlage für die Beurteilung des Bauwerkes verwenden zu können. Wie in Abb. 3 dargestellt, kann hier, identisch zur Erfassung der Informationen auch ein geeignetes digitales Endgerät verwendet werden. Abb. 3: Digitaler Erfassungsprozess vor Ort Hierbei sollte ein mehrstufiges Verfahren unterstützt werden, welches die Aufnahme von Übersichtsbildern - sowohl zum Bauwerk als auch zu Schäden und Mängeln - ermöglicht, als auch eine detaillierte Aufnahme von Einzelbereichen und schadhaften Regionen. Diese schaffen eine umfassende Datengrundlage und eine genaue Dokumentation des Erhaltungszustandes des Bauwerkes. Zudem muss hier im Feld bereits die Möglichkeit gegeben werden, um Informationen zu den Schäden und Mängeln aber auch zum Bauwerk generell und anderen Auffälligkeiten sehr einfach und intuitiv zu erfassen und abzulegen. Im einfachsten Fall handelts es sich hier um eine entsprechende Annotierung der Bildinhalte, um diese entsprechend den technischen und normativen Vorgaben bezeichnen, ablegen und nachvollziehbar darstellen zu können. Zum anderen sind dies jedoch auch textliche Informationen, welche sowohl standardisiert als auch frei wählbar sein müssen, um die erforderliche Flexibilität zu ermöglichen. Abb. 4: Verortung und Vermarkung von Informationen und Bildern auf Planunterlagen Daraus können beispielsweise vertiefende Aussagen nach der Durchführung der Inspektionstätigkeit abgeleitet werden, und es kann zudem als Diskussionsgrundlage für andere Expertinnen und Experten herangezogen werden. 3.1.4 Datenbestand aus der Inspektionstätigkeit Ebenso wie die in Kapitel 3.1.1 angeführten Stammdaten kann auch der Datenbestand vorangegangener Inspektionstätigkeiten jederzeit abgerufen werden. Neben der Verwendung dieser Informationen in der Auswertung und Interpretation der Entwicklung des Erhaltungszustandes des Bauwerkes kann hier vor allem für das Prüfpersonal ein erheblicher Mehrwert generiert werden. So müssen bereits erfasst Schäden und Mängel in einer Folgeprüfung lediglich auf ihr Veränderung hin untersucht werden, da eine „Erstaufnahme“ inklusive der Verortung am Bauwerk und der Beschreibung bereits durchgeführt wurde. Das Hauptaugenmerk kann hier durch das Prüfpersonal auf die Entwicklung eines Schadens und die Entstehung neuer Schadensbilder und Mechanismen gelegt werden. Darüber hinaus bietet eine derartige Vorgehensweise den Vorteil und Mehrwert eine Nutzung der Prüfergebnisse funktionsweise zu ermöglichen. Neben der Schaffung eines Datenpools - beispielsweise als Grundlage für die automatisierte Erkennung von Schadensbildern - kann hierbei auch eine Schadensentwicklung mit Bezug auf die Abnahme des Erhaltungszustandes abgeleitet werden. Vor allem im Hinblick auf das Erfordernis von Instandhaltungen und Instandsetzungen und die Ableitung der Restnutzungsdauer kann hieraus ein bisher nur schwierig und aufwendig umsetzbarer Prozessschritt etabliert werden, welche mit Zunahme des Bauwerksalters und Abnahme des Erhaltungszustandes sicherlich vermehrt an Interesse gewinnen wird. 3.1.5 Reporting Ein Herzstück - sowohl der analogen als auch der digitalen Abwicklung einer Inspektion und Bauwerksprüfung stellt sicherlich das Reporting dar. In diesem werden generell die erfassten Daten und Informationen entsprechend auf bereitet, um diese dem Auftraggeber (Bauwerkserhalter) zur Verfügung zu stellen und übergeben zu können. Zudem diesen diese dem Prüfpersonal auch als Grundlage für die Ableitung des Erhaltungszustandes-- gemeinsam mit den vor Ort im Zuge der Inspek- 278 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers tionstätigkeit gewonnenen Eindrücken über das Bauwerk und die Konstruktion. Neben einer klassischen Berichterstellung - im Regelfall basierend auf Vorgaben des Bauwerkserhalters und den technischen Regelwerken kommen hier vermehrt auch andere Technische Möglichkeiten zum Einsatz. So kann beispielsweise auch eine Datenübergabe in *.csv Form stattfinden, um daraus folgend eine einfachere Übergabe der Daten und das Importieren in Datenbanken und andere Strukturen zu ermöglichen. Weiters können auch entsprechende Schnittstellen adressiert werden, um beispielsweise Building Information Modelling Modelle mit entsprechenden BCF-/ IFC-Standards (vgl. [12], [13] oder IFC 4.2) zu befüllen und damit eine digitale Weiternutzung der Prüfergebnisse zu ermöglichen. 3.1.6 Maßnahmenableitung Als abschließender Prozess ist im Regelfall eine Ableitung von Maßnahmen vorzunehmen, sofern diese, basierend auf den Kontroll- und Prüfergebnissen, erforderlich sind. Hier definiert die RVS zumindest die Festlegung des nächsten Kontrollbzw. Prüfintervalls, generell kann diese jedoch auch Sofortmaßnahmen und kurzbzw. mittel- und langfristig anzusetzende Maßnahmen umfassen. Diese zielen zum einen darauf ab, den aktuellen Erhaltungszustand möglichst zu konservieren und eine Abnahme zu entschleunigen, können jedoch auch erforderlich sein, um die Zuverlässigkeit und Verkehrstauglichkeit des Bauwerkes zu gewährleisten. Der Workflow für die digitale Bauwerksprüfung, wie hier beschrieben und dargestellt, ist sicherlich nicht so flexibel wie jener bei einer Kontrolle und Prüfung, wie dieser aktuell zumeist noch zum Einsatz kommt. Hieraus kann jedoch generell ein großer Vorteil generiert werden. So ist eine Standardisierung, welche es vorab durch geschultes und erfahrenes Personal zu definieren gilt, eine Möglichkeit, um die Qualität dieser Tätigkeit zu erhöhen, den Aufwand zu reduzieren und vor allem um die Weiterverwendung -verarbeitung der generierten Informationen zu ermöglichen. Die Vollständigkeit der Prüfung sowie der durchgehende Datenfluss sind nur zwei Bestandteil welche die Qualität der Prüfung und die Aussagekraft heben können. 3.2 Digitale Bauwerksprüfung - Anforderungen und Mehrwerte für Bauwerkserhalter Das Kapitel 3.1 zeigt die Randbedingungen auf, welche bei einem digitalen Workflow für die Bauwerksprüfung - mit Fokus auf Infrastrukturbauwerke und die technischen Vorgaben der RVS-Richtlinien. Dort wurde bereits angeführt, dass aus einem derartigen Prozess gewisse Vorteile und Mehrwerte aus Sicht des Bauwerkserhalters abgeleitet werden können. Diese müssen jedoch auch mit einer Reihe von Anforderungen einhergehen, um einen tatsächlichen Mehrwert generieren zu können. Die Anforderungen - zumindest jene aus Sicht der ASFiNAG - lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Einheitlicher und nachvollziehbarer Prüfprozess für alle Asset-Klassen; - Einbindung in Bauwerksdatenbanken; - Auswertbare und vergleichbare Kontroll- und Prüfergebnisse; - Einfache Einbindung von Kenntnissen sowie Mängeln und Schäden aus vorherigen Inspektionstätigkeiten; - Datensammlung und Aufbereitung für zukünftig Anwendungsfälle; - Ableitung von Maßnahmen und Empfehlungen direkt aus dem Prüfprozess; - Einbindung interner und externer Anwender*innen der digitalen Prüflösungen. Mit der Umsetzung der oben angeführten Anforderungen kann dabei sichergestellt werden, dass aus Sicht des Bauwerkserhalters ein größtmöglicher Mehrwert generiert wird. Diese lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Vereinheitlichung des Prüfprozesses; - Generierung eines umfassenden Datenpools und Datenbestandes zu den Bauwerken; - Generalisierung des Datenbestandes zu Bauwerken; - Grundlagen für ein standardisiertes Weiterverarbeiten der Informationen; - Erhöhung des Wissensstandes über Bauwerke; - Ableitung der Entwicklungsprozesse bei Schäden und Mängeln; - Ableitung zutreffenderer Maßnahmen und Instandhaltungstätigkeiten bei Bauwerken. Neben den oben angeführten Mehrwerten kann - und muss - bei der Umsetzung eines Digitalisierungsprozesses auch von einer Optimierung ausgegangen werden. Bei einem digitalen Prüfprozess kann vor allem von einer Reduktion der Prüfzeit und Dauer ausgegangen werden, was sich direkt in Streckensperren und somit auch den Kosten für Inspektions- und Prüftätigkeiten widerspiegelt. 3.3 Prüfung vor-Ort - Zeitersparnis und Effizienzsteigerung für das Prüfpersonal Der Hauptfokus der Inspektionstätigkeit des Prüfpersonals liegt auf der umfassenden Erfassung des Erhaltungszustandes des Bauwerkes. Generell werden hier handnahe und visuelle Methoden eingesetzt, obwohl wie in Kapitel 4 angeführt auch vermehrt alternative Methoden zum Einsatz kommen. Hierzu muss das Prüfpersonal Informationen dort zur Verfügung haben, wo diese auch benötigt werden. Mit diesem Bedarf, den es bei jeder Inspektionstätigkeit zu bedienen gilt, und welcher als ein wesentlicher Faktor für das Gelingen einer optimierten und qualitativ hochwertigen Prüfung, ergibt sich eine Grundanforderung, die durch digitale Prüflösungen auch abgedeckt werden muss. In Kombination mit einer raschen Aufnahme und Erfassung sowie der Zuordnung von Informationen, Fotos und Sachverhalten bietet die Digitalisierung hier große Vorteile, welche zu einer deutlichen Entlastung des Prüfpersonales führt. Durch den Entfall von bisher manuell durchgeführten Prozessen wie dem nachträglichen Zuordnen von Bildern zu Fehlstellen kann der Fokus somit auf die eigentliche Prüftätigkeit gelegt werden. Zudem ist im Regelfall 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 279 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers mit einem derartigen digitalen Prozess eine Reduktion bzw. ein Wegfall möglicher Nachbearbeitungsaufgaben zu erwarten. Gemeinsam mit dem in Kapitel 3.1.1 angeführten Vorbereitungsarbeiten, welche in der in 3.1.2 beschriebenen Bauwerksdatenbank hinterlegt sind, kann hier ein enormes Zeiteinsparungspotential generiert werden. Die im Anschluss an die Erfassung und Informationsvergabe folgenden Interpretation - in diesem Fall, die Ableitung des Erhaltungszustandes - kann zufolge der oben angeführten Vorteile ebenfalls umfassender vorgenommen werden. So können nachträglich Sachverhalte detaillierter aufgezeigt und ausgearbeitet werden - basierend auf der Tatsache, dass die Grundlagen hierfür bereits bei der Erfassung vor Ort gelegt wurden. Ein weiterer maßgebender Vorteil der Digitalisierung ist hier sicherlich die Tatsache, dass eine erhöhte Anzahl an Bildern aufgenommen werden und diese mit Information versehen sind, welche beispielsweise in der Interpretation von Vorteil sein kann. Vor allem bei Bauwerken, welche schwierige Lastabtragungsverhältnisse aufweisen, können zusätzliche Skizzen, Informationen und Bilder Rückschlüsse auf die tatsächlichen Lastableitungsmechanismen geben. Nichtsdestotrotz muss der Erfassung vor Ort bei der Umsetzung einer digitalen Lösung zur Bauwerksprüfung das Hauptaugenmerk zukommen. Sämtliche Vorteile und Mehrwerte für die Bauwerkserhalter gehen verloren, wenn die Erfassung der Daten und Informationen nicht zielgerichtet, einfach und nachvollziehbar vonstattengeht. Dies kann nur durch eine Akzeptanz der Softwarelösung durch das Prüfpersonal ermöglicht werden. Sind Lösungen zu komplex, erfordern diese unhandliches und nicht im Feld einsetzbares Equipment oder berücksichtigen diese nicht die Handhabbarkeit im Feld sind Softwarelösungen zum Scheitern verurteilt - und daraus folgend die eigentlich dahinterstehenden Prozesse. 3.4 Digitale Umsetzung einer Bauwerksprüfung Mit der Auflistung der Anforderungen vonseiten eines Bauwerkserhalters und basierend auf den Erfordernissen des Prüfpersonals wurde gezeigt, welche Herausforderungen die Umsetzung einer digitalen Prüflösung für Infrastrukturbauwerke mit sich bringt. Zudem lässt sich erkennen, dass dies kein Problem ist, das allein durch Softwareentwicklung gelöst werden kann. Vielmehr müssen die Bedürfnisse des Prüfpersonals und der Bauwerkserhaltung zu gleichen Anteilen abgedeckt werden. Der Bereich der Softwareentwicklung bildet diese Prozesse lediglich in digitaler Form ab und kann Neuerungen und Optimierungen, welche vor allem in Prozessoptimierung und Erfassungsmöglichkeiten liegen, ergänzend einbringen. Neben der Bereitstellung der Unterlagen und einer praktischen und anwendbaren Softwarelösung ist hier auch der Umgang mit den Informationen und Daten während und vor allem nach der Prüfung zu beachten. So kann beispielsweise durch den automatischen Vorschlag von Prüfinhalten eine wesentliche Zeitersparnis vor Ort generiert werden. Durch die Einbindung von älteren Prüf- und Kontrollergebnissen können diese Informationen jederzeit zugänglich gemacht werden. Hierzu muss jedoch ein entsprechender Workflow vorliegen, welcher fähig ist, diese Anforderungen umzusetzen und vielmehr noch muss in der Entwicklung und Weiterentwicklung auf das Feedback der Nutzer*innen eingegangen und darauf aufbauend die Software laufend verbessert werden. 4. Aktuelle Entwicklungen Mit den vorherigen Kapiteln wurde versucht, kurz aufzuzeigen, wie eine Digitalisierung der Bauwerksprüfung vonstattengehen kann. Neben der reinen Nutzung von digitalen Tools zur Erfassung und Prüfung von Bauwerken können hier jedoch auch andere Instrumente genutzt werden, um einen Beitrag zur Digitalisierung und der Bauwerkserhaltung und Instandsetzung zu bringen. Neben der Anwendung von BIM bei Bestandsbauten ist hier vor allem eine nachvollziehbare Datenablage erforderlich. Dies lässt sich beispielsweise durch die Anbringung von Verortungstafeln (QR-Codes) oder die Verwendung von NFC-Chips [14] ermöglichen. Erste Projekte hierzu werden bereits umgesetzt und haben gezeigt, dass damit zum einen die Ablage durch Speicherung von Daten direkt vor Ort ermöglicht wird und dass diese durch zusätzliche Ergebnisse, beispielsweise Prüfergebnisse, ergänzt werden können. Wichtig hierbei ist jedoch, dass bereits in der Installationsbzw. Planungsphase die dauerhafte Nutzung derartiger Lösungen betrachtet und geplant wird. Da Ingenieurbauwerke und Kunstbauten eine geplante Nutzungsdauer von mehr als 80 Jahren aufweisen, kommt diesem Aspekt sicherlich große Beachtung zu - um die angeführten Problemstellungen zu fehlenden oder lückenhaften Bestandsunterlagen zukünftig zu unterbinden. Weiter stellt die Nutzung der von Virtueller und Augmented Reality einen zukünftigen Schritt in der digitalen Bauwerksprüfung dar. Wie in Abb. 5 dargestellt können so Prüfergebnisse aus Vorprüfungen mit in die Prüfung eingebunden werden, um so neben dem Aufzeigen der bereits erfassten und dokumentierten Schäden und Mängel auch eine Informationsweitergabe sichergestellt werden. Vor allem beim Wissenstransfer zwischen wechselndem Prüfpersonal kann so eine laufende Informationsweitergabe sichergestellt werden. Zudem eignen sich derartige Ansätze auch, um beispielsweise eine nachträgliche Führung durch das Bauwerk und die Prüfung (vom Büro aus) zu ermöglichen und damit genauer auf einzelne Prüf bereiche und Problemstellungen einzugeben. Abb. 5: Einbindung der VR (Virtuellen Realität), um vorhandene Prüfergebnisse darzustellen 280 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Der hier beschriebene Workflow zu einer digitalen Bauwerksprüfung basiert auf dem aktuellen Stand der Technik, welcher von einer analogen Umsetzung ausgeht, und hat diesen lediglich durch den Einsatz digitaler Tools und Lösungen umgewandelt. Generell wird hier ein zweidimensionales Problem in Form von Plänen und Bildern betrachtet, welches jedoch durch die Erweiterung um eine zusätzliche Dimension erheblich einfacher, nachvollziehbarer und auch digitaler umgesetzt werden kann. Damit kann neben der Schaffung eines digitalen Zwillings vor allem die Unwegbarkeit bereinigt werden, dass Plandaten nicht immer dem errichteten Ist-Zustand umfassen, und dass zusätzlich auch Sanierungen, Instandsetzungen und eventuelle Bauwerksveränderungen [15] mit in die Bauwerksprüfung als Datenbestand mit eingebunden werden. Abb. 6: Nutzung von 3D Modellen zur Bauwerksprüfung, Erfassung mit kleinen Mobile Mapping Einheiten (oben), Generiertes Modell eines Tunnels (unten) Derartige Modelle können zum einen mit, wie in Abb. 6 dargestellten Mobile Mapping Systemen erfasst werden, können jedoch auch mittels Drohnen erstellt werden, um beispielsweise Bereich mit schwierigerer Zugänglichkeit zu erfassen. Ein derartiger Ansatz biete die Möglichkeit, dass neben einer umfassenden Darstellung des Bauwerkes im Zuge der Prüfung ein digitaler Zwilling generiert wird. Dieser kann zum einen dazu verwendet werden, um wie in Abb. 5 dargestellt und mit der Einbindung von Augmented Reality die Kontrolle oder Prüfung durchzuführen. Ebenso wird die Grundlage für eine Remote-Prüfung des Bauwerkes generiert. So kann sich beispielsweise der Bauwerkserhalter im Zuge der Endbesprechung mit dem Prüfpersonal durch das 3D-Modell mit verankerten Bildern selbst ein sehr gutes Bild zum Bauwerk machen. Zum anderen kann das Prüfpersonal während der Berichterstellung diese Komponente nutzen, um eine klarere Darstellung von Schäden und Mängeln vorzunehmen und zudem auch andere Experten in die Ableitung von Prüfergebnissen und daraus folgend einen zutreffenderen Erhaltungszustand abzuleiten. 5. Zusammenfassung & Ausblick Aus aktueller Sicht kann gesagt werden, dass bereits erste Schritte für eine digitale Bauwerksprüfung gesetzt wurden. Übrig bleibt jedoch immer noch, dass der Grad an Digitalisierung deutlicher erhöht werden kann bzw. sollte, um so das große Potential für automatisierte Generierung von erforderlichen Informationen und Daten ausschöpfen zu können. Die hieraus resultierenden Vorteile die dabei für sämtliche, am Prüfprozess Beteiligten entstehen sind klar ablesbar. Mit einer Reduktion der Kosten und der Verfügbarkeit von Hardware und auch entsprechender Software wird dabei zukünftig sicherlich die Einbindung von digitalen Zwillingen, Mobile Mapping Systemen und auch der Augmented und Virtual Reality zunehmen. Hierzu müssen jedoch die entsprechenden Systeme aufeinander abgestimmt sein und auch Bauwerksdatenbanken müssen derartige Prüfmethoden abbilden können. Nicht zuletzt ist hier ein Umdenken in Bezug auf die Berichterstellung erforderlich. Nichtsdestotrotz lässt sich festhalten, dass unabhängig des Digitalisierungspotentials und den Möglichkeiten, welche eine Digitalisierung mit sich bringt, eine handnahe und visuelle Inspektion und Prüfung von Infrastrukturbauwerken unumgänglich ist. Nur so kann eine umfassende Kenntnis über das Bauwerk, die Entwicklung von Schadensbildern und die Lastableitungs- und Schadensmechanismen ermöglicht werden. Aus diesem Grund ist es umso essenzieller, dass digitale Lösungen zur Bauwerksprüfung diesen Fakt berücksichtigen und die Digitalisierung hier lediglich als nützliches und praktikables Tool zum Einsatz kommt. Wohingegen eine vollständige Digitalisierung des Prozesses zum einen laut den aktuellen Richtlinien und Regelwerken nicht abgebildet werden kann und zudem auch in Bezug auf die Haftung, die Verantwortung und die ingenieurmäßige Einschätzung große, bisher nicht adressierte Fragestellungen mit sich bringt. 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 281 Digitale Prüfung von Infrastrukturbauwerken aus Sicht des Bauwerkserhalters, des Prüfpersonals und des Softwareherstellers Literatur [1] RVS 13.03.11, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Straßenbrücken. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [2] RVS 13.03.21, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Geankerte Stützbauwerke. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [3] RVS 13.03.31, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Straßentunnel. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene-- Verkehr (FSV). Wien. [4] RVS 13.03.51, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Wegweiserbrücken. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [5] RVS 13.03.61, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Nicht geankerte Stützbauwerke. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [6] RVS 13.03.71, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Lärmschutzbauwerke. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [7] RVS 13.03.11, 2021. Überwachung, Kontrolle und Prüfung von Kunstbauten - Wannenbauwerke. Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV). Wien. [8] ASFINAG, 2012. Das Autobahnnetz in Österreich. 30 Jahre ASFINAG. Absam, Pinxit Druckerei GmbH). [9] Brandl, H. (2015): Bauwerke in Kriechhängen. 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Christian Veder Kolloquium, Graz, Austria, 13/ 04/ 23.