Digitalisierung des Straßenbaus

Erstellt: Dienstag, 29. Januar 2019

Karlsruhe (proh). Verkehrsminister Winfried Hermann hat das Karlsruher Institut für Technologie besucht. Dort ehrte er als Schirmherr des diesjährigen BIM-Awards junge Studierende aus verschiedenen Hochschulen des Landes für herausragende Master-Arbeiten. Den BIM-Award stiftet HOCHTIEF PPP Solutions jährlich im Rahmen der "Virtuellen Akademie A6" für besondere Masterarbeiten von Studierenden der teilnehmenden Hochschulen. Das Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg erprobt seit 2016 die Anwendung der BIM-Methode in einem Pilotprojekt.

Die Digitalisierung greift immer tiefer in quasi alle Bereiche des Lebens und der Arbeit ein. Gerade auch die Mobilität und das Verkehrswesen stehen hier vor massiven Umbrüchen. Entwicklungen in der Industrie 4.0 richteten ihren Fokus fast ausschließlich auf Produktion und Logistik in der Massenfertigung. Nach und nach treten inzwischen aber Anwendungen außerhalb der klassischen Prozessketten in den Vordergrund. Viele Branchen erkennen mittlerweile das Potential vernetzter IT-Strukturen und des Internet-of-Things (IoT). 

Neue Technologien in der Fahrzeugtechnik machen das Auto zu fahrenden Robotern, die mit modernster Sensorik, IKT und lnfotainment ausgestattet sind. Hierzu muss gleichermaßen die dazugehorige lnfrastruktur (Straßen- und Schienenwege, aber auch Informations- und Kommunikationsnetzwerke) ertüchtigt oder viel eher digitalisiert werden.

Die Digitalisierung z.B. die Kommunikation zwischen den einzelnen Fahrzeugen bzw. zwischen den Fahrzeugen und der lnfrastruktur ermöglicht intelligente Verkehrssysteme, in den vernetzten autonom fahrenden Fahrzeugen ihre lnsassen und Güter intelligent, effizient, zuverlässig und sicher ans Ziel bringen. Vor dem Hintergrund der dargestellten Entwicklungen und der sich daraus ergebenden Forschungsfragen, wird das Projekt die sowohl positive als auch negative okologische Wirkungen potenzieller Entwicklungen einer Digitalisierung im Verkehr untersuchen.

Die ökologischen Auswirkungen werden in zwei Modulen (Vernetztes und automatisiertes Fahren / Digitalisierung von Konsum und Produktion) untersucht, die wiederum in jeweils zwei Komponenten (lnfrastrukturseitige Digitalisierung: Ökologische Wirkungen des vernetzten Fahrens und intelligenter Verkehrssysteme / Fahrzeugseitige Digitalisierung: Optimierungspotenziale und Verlagerungseffekte durch automatisiertes Fahren im Personen- und Güterverkehr) sowie (Okologische Wirkungen des Online-Handels gegenuber dem stationaren Hande / Ökologische Optimierungspotenziale der Produktions- und  Beschaffungslogistik) unterteilt sind.

Winfried Hermann, Minister für Verkehr in Baden-Württemberg, hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) besucht und als Schirmherr des diesjährigen BIM-Awards junge Studierende aus verschiedenen Hochschulen des Landes für herausragende Master-Arbeiten rund um das Themenfeld Building Information Modeling mit dem Award geehrt.

Meilenstein für die Digitalisierung des Bauwesens

"Building Information Modeling (BIM) ist ein wichtiger Meilenstein für die Digitalisierung des Bauwesens. Die Anwendung der BIM-Methode im Infrastrukturbereich ist noch in einem frühen Stadium. Es müssen noch viele Hürden genommen und Hindernisse bewältigt werden. Mit der heutigen Preisverleihung ehren wir junge Studierende, die mit herausragenden Forschungsarbeiten neue Lösungsansätze aufgezeigt haben", sagte Verkehrsminister Hermann.

Das Großprojekt Zweite Gauchachtalbrücke, Ortsumfahrung Döggingen im Zuge des Ausbaus der B 31 soll wichtige Erkenntnisse liefern, um die Digitalisierung des Straßenbaus aktiv mitgestalten zu können. Zudem wird derzeit das Pilotprojekt "BIM SE" (BIM StraßenErhaltung) vorbereitet, bei dem eine Straßenerhaltungsmaßnahme mit der BIM-Methode abgewickelt werden soll. Hierbei wird auch eine Verknüpfung mit dem "Qualitätsstraßenbau 4.0" erfolgen, der eine Digitalisierung des Herstellprozesses zum Ziel hat.

An der "Virtuellen Akademie A6" beteiligen sich die Hochschulen Biberach, Karlsruhe und Konstanz, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Hochschule für Technik Stuttgart und die Universität Stuttgart sowie die Duale Hochschule Mosbach.

Building Information Modeling (BIM, deutsch: Bauwerksdatenmodellierung)

bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik auf der Grundlage digitaler Modelle, die alle relevanten Informationen und Daten der geplanten Straßenbauprojekte erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten austauscht. Straßenbauprojekte, die mit der BIM-Methode geplant und ausgeführt werden, weisen Vorteile auf hinsichtlich der Kostenwahrheit, der Termintreue, der Bauablaufsimulation und der einheitlichen Projektdokumentation sowie der Verbesserung der Qualität und des gesamten Bauprozesses von der ersten Projektidee über die Planung, die Vergabe und den Bau bis hin zur Nutzungsphase (Lebenszyklusbetrachtung).

Ziel ist eine partnerschaftlich orientierte Projektabwicklung. Abweichend von der konventionellen Planung wird unter Anwendung der BIM-Methode in 3D geplant und für eine optimale Zusammenarbeit der Projektbeteiligten eine Cloudlösung verwendet. Wichtige Aspekte sind zudem die Schnittstellen zur Datenübertragung und die Datenspeicherung.

Die Einführung der BIM-Methode im Straßenbau ist bundesweit entsprechend dem Stufenplan des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) dreistufig vorgesehen. Bis zum Jahr 2020 soll ein gemeinsames Verständnis aller am Bau Beteiligten erzeugt, Anforderungen klar formuliert und ein ausreichender Zeithorizont geschaffen werden, damit sich öffentliche Auftraggeber und die Privatwirtschaft vorbereiten können.

Building Information Modeling in der Straßenerhaltung (BIM SE)

Das Land Baden-Württemberg möchte bei der Umsetzung von BIM in der Straßenerhaltung (BIM SE) eine Vorreiterrolle einnehmen. Erstmals wurde deshalb die Erhaltungsmaßnahme einer Landesstraße (L 1151) als Pilotprojekt in BIM SE ausgeführt.

QualitätsStraßenbau Baden-Württemberg 4.0 (QSBW 4.0)

Im Straßenbau sind beim Asphalteinbau vier Prozessschritte von wesentlicher Bedeutung: die Asphaltherstellung in der Mischanlage, die Logistik von der Mischanlage zum Einbauort, der Einbau auf der Baustelle und die Verdichtung des eingebauten Asphaltes mittels Walzen. Mit QSBW 4.0 im Rahmen des Digitalisierungsprojektes BIM sollen alle Prozesse und weitere Einflussfaktoren (zum Beispiel Verkehr oder Wetter) optimal aufeinander abgestimmt werden. Übergeordnetes Ziel ist es, Bauprojekte durch eine digitale Prozesssteuerung wirtschaftlicher, ressourceneffizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Die Entwicklung der Arbeitsmethode BIM soll gestärkt werden und den Austausch zwischen der Forschung an den Hochschulen und der Arbeitspraxis von Unternehmen zu fördern. Die "Virtuelle Akademie A6" wurde 2017 im Rahmen des Projektes "Verfügbarkeitsmodell BAB A6 AS Wiesloch/Rauenberg – AK Weinsberg" mit den beteiligten Professoren und Hochschulen gegründet. In der Akademie werden Aktivitäten wie Exkursionen, Projektarbeiten, Praktika oder studentische Abschlussarbeiten in und um das PPP-Projekt zentral koordiniert und gestaltet.

Alexander Hofmann, Geschäftsführer der HOCHTIEF PPP Transport Westeuropa GmbH, erklärte: "Ein kontinuierlicher Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft ist für beide Seiten unerlässlich. Durch die heutige Verleihung des BIM-Awards durch Minister Winfried Hermann an die am Wettbewerb teilnehmenden Studierenden haben wir eine perfekte Symbiose zwischen wissenschaftlicher Arbeit und wirtschaftlichem Nutzen geschaffen."

Als mittelfristiges Ziel haben sich Forschungsprojekte die Aufgabe gesetzt, innerhalb der kommenden drei Jahren eine vollständige Automation im Straßenbau zu erreichen. Durch die Auswertung der bereits vorhandenen Daten und die Integration zusätzlicher Quellen wie die zusätzliche Positionsbestimmung über GPS sollen alle Instanzen beim Asphalteinbau ihre Arbeitsschritte koordinieren.

Die erste Aufgabe besteht allerdings in der internen Digitalisierung der vorhandenen Messwerte und Einstellungen. Diese müssen bislang in den meisten Fällen noch immer für jeden Arbeitsschritt manuell eingegeben und kontrolliert werden. Das Forschungsprojekt zeigt sich deshalb zuversichtlich, durch die Automatisierung bereits kurzfristig die Effizienz deutlich steigern zu können.

siehe auch:

Straßenbaubilanz 2018

Smart Mobility und EVA-Shuttle

Potentiale der Digitalisierung im Straßenbau

(Quelle: KIT/VM.bw/HIN)