Schweizer BIM Kongress 2017: Referat von Heinz Ehrbar, DB Netz AG

BIM in Infrastrukturprojekten
Bisherige Erfahrungen bei der Deutschen Bahn
Schweizerischer BIM Kongress Zürich, 26. Oktober 2017
DB Netz AG | Heinz Ehrbar | Leiter Competence Center Großprojekte 4.0 | Frankfurt am Main | 26.10.2017

Die W – Fragen rund um BIM herum
DB Netz AG | Heinz Ehrbar | IYG | 12.07.2017

Warum BIM – auslösendes Moment bei der DB?
Finanzierung termingerecht sichern
(LuFV II, BUV)
A
Projektmanagement - Techniken
(und Wissen) verbessern (u.a. BIM)
B
Analyse von 88 Projekte aus dem Zeitraum 2006 – 2011 Stellhebel zur Verbesserung der Investitionsabwicklung
Veränderte Rahmenbedingungen beherrschen
(Risikomanagement)
C
Interessengruppen besser managen
(Stakeholder Management)
D
Kostenziel
Abweichung < 10%
Abweichung > 10%
Terminziel
ohne Abweichung
mit Abweichung
Die Digitalisierung hilft bei allen 4 Stellhebeln!3

§ Bessere Planungsqualität
§ Akzeptanzsteigerung
§ Höhere Terminsicherheit
§ Höhere Kostensicherheit und
Effizienzsteigerung
§ Optimierter und effizienterer
Anlagenbetrieb
Der erwartete Nutzen von BIM

Wie und wann führen wir BIM bei der DB ein?
Die BIM Strategie 2015 der DB entstand aus der Projektwelt heraus
bis Ende 2020
werden alle neuen
standardisierbaren
sowie komplexen
Projekte mit BIM geplant
I
III
II
12/2018
12/2020
Die Strategie der DB sieht die Einführung von BIM
bis spätestens Ende 2020 in drei Stufen vor
06/2015
5

Umsetzung über Pilotprojekte:
Pilotierte Gewerke und Anwendungsfälle
Legende:
Oberbau
KIB
Tiefbau/
Erdbau
Hochbau
OLA/LST
Bahn-
übergang
TK/
Energie
Lärm-
schutz
LPh 1/2 LPh 3 - 5 LPh 6 - 8
Pilotprojekte
Lph 1/2 Lph 3 - 5 Lph 6 - 8
ABS/NBS Karlsruhe – Basel Tunnel Rastatt
ABS/NBS Karlsruhe – Basel Abs.1
ABS/NBS Karlsruhe – Basel Abs.7
PSU Filstalbrücke
ABS 46/2 Emmerich-Oberhausen
RRX Rhein-Ruhr-Express
2.GL Ausbau Homburger Damm
VDE 8 Knoten Bamberg - Breitengüßbach
ABS Stendal – Uelzen 2.Baustufe
Schienenanbindung FBQ
ABS Berlin-Dresden 2. Baustufe
11
8
10
9
76
5
1
12
13
2
3
4
11
10
9
8
7
6
5
1
2
12
13
3
4 ABS/NBS Karlsruhe – Basel Abs.8
HHBH StA Rotenburg - Verden
Mutiger Ansatz: Just do it - einfach machen!
6

BIM-Pilotierung bei der DB Netz AG
Beispiel: Bestandsmodell Fehmarnsundbrücke

Trotz Pilotprojekten braucht es ein klares Ziel
und eine im Konzern abgestimmte Vorgehensweise
Zielzustand Ende 2020
Anwendung
Alle neuen standardisierbaren und alle neuen komplexen
Projekte werden mit BIM geplant
Menschen & Qualifizierung
Betroffene Mitarbeiter sind für BIM-Anwendungen geschult
und qualifiziert. Kulturwandel ist geschafft.
Informationen & Daten
BIG Open BIM auf Basis der IFC-Schnittstelle ist Realität
Prozesse
Vereinheitlichte, teamorientierte BIM-Prozesse sind VRI-weit
abgestimmt und eingeführt
IT-Infrastruktur
Konzernweit homogene IT-Lösung ist im Einsatz
(konzernweite BIM-Standardumgebung)
8

Der Fortschritt in der Umsetzung muss gemessen werden.
Das Reifegradmodell bewährt sich bisher
Ziel 2020
Status 06/2015
Status 06/2017
Strategie
Anwendung
Prozesse / Richtlinien
Information / Daten
Infrastruktur / IT
Menschen /
Qualifizierung
9

Was sollten wir unter BIM verstehen? Mittlerweile gereifte Erkenntnis:
Der gesamte Lebenszyklus unserer Bauwerke muss betrachtet werden
BIM ist eine modellbasierte Methode zur digitalen Planung, Realisierung und Bewirtschaftung von
Anlagen über den gesamten Lebenszyklus.
digitaler
Zwilling

Betrieb und Unterhalt müssen die Anforderungen an
die Grundlagenermittlung, Planung und Ausführung bestimmen
Netzplanung
Grundlagen &
Planung
Ausführung Betrieb und Unterhalt
Homogener und konsistenter maschinenlesbarer Datenfluss (keine Medienbrüche)
BIM
Die Anforderungen für Grundlagenermittlung,
Planen und Ausführen müssen aus dem
Betrieb und Unterhalt hergeleitet werden
Daten Management
für Betrieb und Unterhalt
gemeinsames Verständnis von DB, ÖBB und SBB
11

Hohe Umweltanforderungen
(Lärmschutz, Erschütterungsschutz, …)
Dabei ist die Komplexität des Systems Eisenbahn zu berücksichtigen
LST / Energieversorgung / Telekom
Netzwerk Topologie / Gleisgeometrie / Spurweite
Hohe Regelungsdichte
internationale / nationale / Unternehmens- Standards
Interaktion Gleis / Fahrzeug
Die Heraus-
forderungen bei
der Schienen-
infrastruktur
12

Verschiedene Informationsebenen und Standards müssen zur
Abbildung des komplexen Systems Eisenbahn zusammenspielen
Netz
(Topologie)
RT Model......
Strecke
(Gleisaxe)
GIS / OGC....
Objekt
(Gewerke)
Element
(kleinste austauschbare Einheit)
IFC / CObie...
Die Abstimmung der Standards
muss noch organisiert werden!

Die Standardisierung braucht die internationale Zusammenarbeit.
SBB, ÖBB und DB arbeiten eng zusammen.
DB S&S
AG
14

FUNKTIONALITÄT
UMFANG
INTERNATIONALER
STANDARD
FIRMEN
STANDARD
CLOSED BIM
OPEN BIM
© der Hager‘sche BIM-Reifegradwürfel (ÖBB)
PROZESS
Die Strategie der D.A.CH Bahnen zielt auf eine
umfassende BIM Anwendung im gesamten Portfolio

Wo soll BIM zum Einsatz kommen?
Anwendungsfälle in der Planung
Öffentlichkeitsbeteiligung / Visualisierungen
Bestandsmodellierung - Grundlagenermittlung
Teilautomatisiertes Planen
Trassenfindung / Signalsichten
16

Anwendungsfälle in der Ausführung
Online Soll – Ist Vergleiche aller Steuergrößen
(Teil-) Automatisierte Produktion und verbesserte
Qualitätssicherung
Übergabe digitaler Daten an den Betrieb
Optimierung der Baustellenlogistik und Zykluszeiten
back up back up
August 2011 Rowa Tunnelling Logistics AG, Leuholz 15, CH-8855 Wangen SZ August 2011 Rowa Tunnelling Logistics AG, Leuholz 15, CH-8855 Wangen SZ
Telefon +41 (0)55 450 20 30, Fax +41 (0)55 450 20 35 Telefon +41 (0)55 450 20 30, Fax +41 (0)55 450 20 35
rowa@rowa-ag.ch, www.rowa-ag.ch rowa@rowa-ag.ch, www.rowa-ag.ch
Übergabe des Ausbruchmaterials vom Schleppband auf
das Transferband
Querband zur Übergabe des Ausbruchmaterials der
Oströhre auf das Streckenband in der Weströhre
Monorail zur direkten Versorgung des Vortriebs
Schwerlastkran im Bereich der Sohlbaustelle
Logistik
Per Knopfdruck von der Brust bis zur Deponie
Rowa Tunnelling Logistics AG und das Consorzio Condotte Cossi
haben ein Logistiksystem umgesetzt, mittels welchem der Material-
transport per Knopfdruck von der Brust bis zum Portal des Fenster-
stollens und – unter Einbezug des Unterakkordanten Materialbe-
wirtschaftung – bis zur Deponie gesteuert werden kann. Das aus-
gebrochene Material wird nach jedem Abschlag von der Ortsbrust
mit einem Fahrlader über eine Distanz von 50 – 70m zum raupen-
mobilen Brecher mit Vorsieb, Sieb und Metallausscheider transpor-
tiert. Unter der Vortriebsbühne hängt das 630m lange und 800mm
breite Schleppband, welches für die Entsorgung des vom Backen-
brecher zerkleinerten Ausbruchmaterials verantwortlich ist. Der
Steigbereich hinter dem Brecher kann für das Verschieben der Hän-
gebühne hochgezogen werden. Das Schleppband wirft das Aus-
bruchmaterial auf ein Transferband ab, welches alle 330m gleichzei-
tig mit der Verlängerung des Streckenbandes nachgezogen wird.
Querbänder transportieren das Ausbruchmaterial der Oströhren
durch die Querschläge zu den Streckenbändern in den Weströhren.
Monorail zur direkten Versorgung des Vortriebs
Die Versorgung des Vortriebes mit Sicherungsmaterialien, Spritz-
beton in Mischcontainern, Betriebs- und Verschleissmaterialien wird
durch eine Monorail sichergestellt, welche die Sohlbaustelle und die
Vortriebsinstallation überbrückt.
Die Monorail verfährt in einem zusätzlichen Hängeschienenstrang,
welcher mittels Ketten und Ringschrauben an Reibrohrankern des
Typs Bellex 240 Forte Mono am Gewölbe aufgehängt ist. Abspan-
nungen fangen die auftretenden Beschleunigungs- und Verzöge-
rungskräfte ab. Die Materialien werden per LKW auf der fertig
erstellten Tunnelsohle in den dafür vorgesehenen Behältnissen
angeliefert. Mit der Monorail (Nutzlast 15t) werden diese Lasten
direkt bis zum Vortrieb mit einer maximalen Geschwindigkeit von
1.8 m/s transportiert. Zwischenstationen entlang der 400m langen
Strecke können ebenfalls bedient werden.
Sohlbetoneinbau
Die Sohle wird auf der ganzen Breite gleichzeitig zum Vortrieb mit
einer selbstschreitenden Schalung nachgezogen. Der Ortsbeton wird
per LKW angeliefert und mit einem an der Sohlbetonbühne hän-
genden 15-Tonnen-Schwerlastkran bis zur Einbaustelle transportiert.
Schwere Ersatzteile für die Baugeräte können ebenfalls mit dem
fahrbaren Kran über die Sohlbaustelle transportiert werden. Die
66m lange Sohlbetonbühne kann mit insgesamt acht Reibradantrie-
ben verfahren werden. Der relative Verfahrweg zur Vortriebsbühne
beträgt ca. 50m, dadurch werden die Abhängigkeiten beider Bau-
stellen wesentlich reduziert.
Ceneri-Basistunnel, AlpTransit, Schweiz
Hohe Mechanisierung für die 4 konventionellen
Hauptvortriebe des Ceneri-Basistunnels
Editorial
Konventionelle Vortriebe konsequent zu mechanisie-
ren, ist ein langfristiges Ziel der Rowa.
Rund 40 km Einspurröhren, Kavernen, Querschläge
und Stollen müssen für den Ceneri-Basistunnel ge-
samthaft ausgebrochen werden. Ein prädestiniertes
Projekt also, um Zeit, Geld und Manpower in die
Entwicklung der Anlagen und Installationen zu inves-
tieren, um dann in der Ausführung sowohl in techni-
scher wie auch finanzieller Hinsicht vom Return on
Invest zu profitieren.
Das Projekt
Der Ceneri-Basistunnel ist die logische Fortsetzung des Got-
thard-Basistunnels Richtung Süden und macht die neue Got-
thardbahn zu einer durchgehenden Flachbahn durch die
Alpen. Wie beim Gotthard-Basistunnel besteht das Tunnelsys-
tem des Ceneri-Basistunnels aus zwei Einspurröhren, welche
sich vom Nordportal Vigana/Camorino bis zum Südportal
Vezia erstrecken und durch Querschläge miteinander verbun-
den sind. Neben kürzeren konventionellen Vortrieben an den
beiden Portalen erfolgen die Hauptvortriebe aus einer unter-
irdischen Kaverne (Caverna Operativa), welche durch einen
2,3 km langen und mit 5 % geneigten Fensterstollen von
Sigirino aus erschlossen wurde.
Vortriebsinstallation, Förderbänder und Monorail, parkierte
Baugeräte im Tunnelquerschnitt
Unter Berücksichtigung der verschiedenen Gesteinsschichten,
die entlang der Strecke durchquert werden müssen, entschied
sich das für das Hauptlos 852 beauftragte Consorzio Condotte
Cossi ausschliesslich für den Sprengvortrieb, obwohl gemäss
Ausschreibung auf je 4 km Länge auch ein TBM-Vortrieb mög-
lich gewesen wäre.
Die Meinung des Kunden
Dipl. Ing. Andrea Ottolin, Consorzio Condotte Cossi
Auftrag an Rowa
Bauherr (AlpTransit Gotthard AG) und die beauftrag-
te Arbeitsgemeinschaft (Consorzio Condotte Cossi),
haben sich für eine hohe Mechanisierung des Spreng-
vortriebes entschieden. Das Consorzio Condotte-Cossi
beauftragte die Rowa Tunnelling Logistics AG mit der
Entwicklung, Herstellung, Lieferung, Montageleitung
und Inbetriebnahme von vier schraubengleichen
Vortriebsinstallationen.
Die hohe Mechanisierung des konven-
tionellen Vortriebes bedeutet zu-
nächst eine grössere Investition für den
Unternehmer, deren Rentabilität ist
nur über höhere Vortriebsleistungen zu
erzielen. Unsere Bergleute konnten
schnell den erhöhten Anforderungen
der hohen Mechanisierung gerecht
werden. Trotz den anfänglichen geotechnischen Schwierigkei-
ten fühlen wir uns in unserem Systementscheid bestätigt und
konnten die Produktivität bereits markant steigern. Wir sind
stolz, mit unseren Rowa-Anlagen für den mechanisierten
Sprengvortrieb den neuen Benchmark setzen zu können.
uracy of the
nificant role
ductiveness
ment to drill
k where the
is based
ON
17

Anwendungsfälle im Betrieb
Tagesaktuelle Bestandsdokumentation
Optimierte Instandhaltung
(Teil-) Automatisierte Zustandserfassung
18

Was braucht es zur erfolgreichen BIM – Einführung?
§ motivierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
die für das Thema „brennen“
§ den Willen zur Zusammenarbeit
§ Angepasste Prozesse und Rollen
§ eine gemeinsame Kommunikationsplattform
§ ein hohes Maß an Standardisierung
§ Leistungsfähige Hard- und Software
§ eine attraktive Arbeitsumgebung

Den Willen zum partnerschaftlichen Miteinander, ......
Partnerschaftsmodelle sind
für komplexe Grossprojekte
zu schaffen!
Bauherr
Planer
Unter-
nehmer
virtuell Bauen real Bauen
20

....eine starke zentrale Informationsdrehscheibe
welche die Kommunikation unter den BIM-Anwendungen sicherstellt, ...
Andere
Spezialisten/
Experten
Betreiber
Anlagen-
management
Bauherr
Aufsichts-
behörde
Genehmigungs-
behörde
Objektplaner
Unternehmer
(inkl. Sub- und Lieferanten)
Bauüberwacher
Architekt
Fachplaner
Common
Data Environment
Prüf-
ingenieure
SAP
iTWO
3D CAD
....
....
21

... ein hohes Maß an Standardisierung, ....
BIM
IFC-Rail
IFC-Alignement
IFC-Tunnel
.....
bSI
MoU
SW-Industrie
native Standards
Experten
D.A.CH
Governance
Eisenbahnfachbereiche
Eisenbahnmodell
Eisenbahnstandards
Normierung
Bestandssysteme
Datenstrukturen
(Rail-) Standards
Datenstrukturen
railML
IRS 30100
Richtlinien
© ÖBB
22

...... und einen langen Atem!
Trotz Anfangserfolgen stehen wir erst am Anfang einer langen Entwicklung
Der BIM Entwicklungsweg
2D - 3D
BIM
iBIM
Digitaler
Zwilling
Post-BIM
Plan
Build
Operate
objektbasierte
Modellierung
modellbasierte
Zusammenarbeit
netzwerkbasierte
Integration
2D CAD
dokumentenbasiert
Vor-
BIM
Digitalisierung
TransformationFokus
datenbasierte
ganzheitliche Lösung
basierend auf Chart PwC
Plan
Build
Operate
BMS
Waste
Mgmt.
Smart
Mobility
Energy
Mgmt.
Smart Grid
think big
derzeitiges
Aktionsfeld DB
23

ohne BIM
Was ist BIM nicht? - BIM ist kein Allerweltheilmittel!
Projekt-
definition
Planung
Aus-
schreibung
Ausführung
Projektphasen
Erkenntnisse
gesicherte Erkenntnis Endtermin
as built
Restrisiken
Unbekanntes
Erkenntnisgewinn
Projekt-
definition
Planung
Aus-
schreibung
Ausführung
Endtermin
gesicherte Erkenntnis
Restrisiken
mit BIM
Projektphasen
Erkenntnisse
as built
zusätzlicher
Erkenntnisgewinn
dank BIM
Unbekanntes
Ohne Projektrisikomanagement kein Gesamtüberblick über die Projekte!
24

Wo wird BIM eingeführt? Aktuell pflegt die DB zwei Portfolios,
standardisierbare Projekte
• bereits heute hohe Technik- und
Marktreife (hochbaunah)
• BIM wird bei DB S&S seit dem
01.01.2017 vorgeschrieben
komplexe Projekte
• Grundlagen und Standards müssen
erst noch erarbeitet werden
• Softwareentwicklungen sind
notwendig
• Technik- und Marktreife per Ende
2020 angepeilt
Digitalisierung des Bestandsnetzes
• Wirtschaftlich vertretbare Bestands-
aufnahme muss gelöst sein
• für sichtbare Infrastruktur machbar
• Wie werden aber Kabel- und Leitungs-
trassen erfasst?
• Einführung nicht noch definiert
Langfristig gehört auch das Portfolio des Anlagenbestands dazu!
25

Ausblick:
Herausragende Projekte im BIM – Portfolio der DB
Brückenbau
Fehmarnsundbrücke
DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH
BIM in der Ausführungsplanung und Bauausführung -
Pilotprojekt Eisenbahnüberführung Filstal
DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH
Berlin, 15.12.2015
Bastian Schütt | I.GV(S)
Gemeinsam für das Bahnprojekt Stuttgart – Ulm
Filstalbrücke
Bahnhöfe und Haltepunkte
Umbau Hannover HBfUnterfahrung München HBf
Großprojekte
Albvorlandtunnel
Karlsruhe -
Basel
26

Erkannter Handlungsbedarf
Strategie1
§ Aktualisierung Strategie mit Anlagenmanagement
§ weitere messbare Zwischenziele festlegen
Anwendung3
§ Infrastrukturspezifische Anwendungsfälle durchspielen
§ Betreiberinteressen integrieren
Prozesse /
Richtlinien
4
§ BIM Prozesse eindeutig definieren
§ Zugehörige Rollen und Verantwortlichkeiten definieren
Information/
Daten5
§ LoD/LoI-Konzept / Objektkataloge erarbeiten
§ IFC Standards schaffen
Infrastruktur
IT6
§ Softwareentwicklung für lange lineare Strukturen
§ Common Data Environment auf sicherer Cloud-Umgebung
Menschen2
§ Mitarbeiter mit neuer Methode vertraut machen
§ Neue Berufsbilder schaffen / Ausbildung und Schulung
Ziel 2020
Status 06/2015
Status 06/2017
Strategie
Anwendung
Prozesse/
Richtlinien
Information /
Daten
Infrastruktur /
IT
Menschen /
Qualifizierung
Aus dem Reifegradmodell ergibt
sich ein Handlungsbedarf!
27

Nein Danke!
Wir haben‘s eilig!
Der Chance zur Nutzung der Vorteile des virtuellen Bauens
sollten wir nicht verpassen! Sonst geschehen die Dinge ohne uns!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Heinz Ehrbar
Leiter Competence Center Großprojekte 4.0
DB Netz AG
Kleyerstraße 25
60326 Frankfurt am Main
heinz.ehrbar@deutschebahn.com

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