AR Infrastruktur

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Uwe Hüttner, Arnulf Pucher und Dirk Röder

Warum eine Fachgruppe "BIM-Verkehrswege"

Im Rahmen aktueller BIM-Infrastrukturprojekte werden zurzeit nur einzelne Planungsphasen und im Umfang stark eingeschränkte Planungsaufgaben realisiert. Dabei kommen spezielle Belange der Verkehrswegeplanung wie Vermessung, Baugrund und die Überführung der Bestandsmodelle in die Verwaltung gegenwärtig noch zu kurz. Durch fehlende Schnittstellen werden zum Teil viele Insellösungen entwickelt, die wiederum eine Weiterverwendung der gewonnenen Daten oder eine Komplettierung der Planungen nur eingeschränkt zulassen. Durch die vielfältigen offenen Fragestellungen im Planungsprozess sind heute überwiegend nur "Closed-BIM“-Projekte möglich.

Nach Ansicht der Infrastruktur-Experten in der buildingSMART-Fachgruppe „BIM-Verkehrswege" fehlt es vor allem an einem gemeinsamen Verständnis wesentlicher Fachbedeutungen sowie einer Vereinheitlichung, Standardisierung abgestimmter Fachobjektlisten/Kataloge und Verfahren der Entwicklungen des BIM im Verkehrswegebau.

Aufgaben und Ziele der Fachgruppe

• Definition der Klassen für Verkehrswege (buildingSMART-Schriftenreihe BIM-Klassen der Verkehrswege)
• Festlegung erforderlicher Merkmale für die Klassen
• Zuordnung der Merkmale zur LOIN-Ausprägung.
• Vorstandardisierung
• Einheitliche Begrifflichkeit in allen Fachmodellen und Fachbereichen
• Nationale Ausprägung der Klassen und Merkmale
• Sicherstellung der Vergleichbarkeit / Auswertbarkeit von Modellen und Informationen
• IFC-Datenaustausch “BIM-Verkehrswege” in der Praxis
• Definition Standard-Prozesse „Verkehrswege“
• Empfehlungen für „Genehmigungs- und Normierungsstellen“
• Modellierungsrichtlinie für Anwendungsfälle nach BIM4Infra2020

Ehrenamtliche Expertinnen und Experten der Fachgruppe

Fachgruppenleitung

• Dirk Röder, Fernstraßen-Bundesamt, Mitarbeit in der Arbeitsgruppe Straße/Entwässerung
• Arnulf Pucher, STRABAG AG, Mitarbeit in der Arbeitsgruppe Straße/Entwässerung
• Uwe Hüttner, IB&T Software GmbH, Mitarbeit in der Arbeitsgruppe Vermessung/Bestand

Arbeitsgruppen

Arbeitsgruppe Bahn – verantwortlich: Dr. Axel Brommer

Ziele und Aufgaben der Fachgruppe

• Erarbeiten logischer, anwendungsrelevanter IDM für Prozesse in der Landschaftsarchitektur
• Ableitung der MVD für prioritäre Aktivitäten / Prozesse in der LA
• Detektion und Definition von Schnittstellen im Prozessverlauf
• Definition und Beschreibung von, für die Landschaftsarchitektur relevanten, IFC Charakteristika

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Struktur der Fachgruppe BIM in der Landschaftsarchitektur

buildingSMART International Building Room – IFC for Site & Landscape
In dieser Arbeitsgruppe wird die Weiterentwicklung des IFC-Schemas im Bereich der Landschafts-, Standort- und Stadtplanung untersucht. Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit den Arbeiten im Bereich der gebauten Infrastruktur durchgeführt.

Warum eine Fachgruppe BIM- und GIS-Integration

Der Bedarf der Vorstandardisierung für ein verbessertes Zusammenspiel von Building Information Modeling (BIM) mit Geoinformationssystemen (GIS) ist vielfältig. Das liegt an unterschiedlichen Organisationstypen, vielen Varianten des Projektmanagements, heterogenen Informationsmodellen und Softwaresystemen. Diese sollen zukünftig besser miteinander integriert werden, damit Modelle der gebauten Umwelt sinnvoll und nachhaltig nutzbar sind.

Mögliche Anwendungsfälle stammen aus dem Bereich der Ingenieurvermessung (Bestands-dokumentation, Absteckung, Monitoring), Umweltplanung im Infrastrukturbau (z.B. Variantenanalyse, Umweltverträglichkeitsprüfung, modellbasierte Genehmigungsverfahren, Bestandsdatenmanagement) oder die BIM gerechte Bereitstellung von Geobasisdaten durch Behörden. Ein inhaltlicher Schwerpunkt wird die Georeferenzierung von Bauwerkmodellen sein, weil diese für alle Anwendungsfälle nötig ist aber jeweils andere Anforderungen hat.

Identifizierte Anwendungsbereiche

1. Landschaftsplanung
2. 3D-Gebäude- und Stadtmodelle
3. Netzbetrieb (GIS, Kanal und Leitungsinformationssysteme)
4. Geodaten und Vermessung für den Hochbau, Tiefbau und Verkehrswegebau

Aktuelle Dateien zum Download:

• bSI & OGC Whitepaper „BIM and GIS Integration”

• bSI IDM IFC-Georeferencing

Aufgaben der Fachgruppe

• Bessere Kommunikation und entsprechende Aufgaben durch entsprechende Fach-Rolle federführend durchführen lassen – "geodätische Aufgaben durch Geodäten/Vermesser, ...", BIM-Manager sollte auch Grundverständnis von Koordinatensystemen haben.
• Erprobung und Best Practice auf Basis bestehender Normen und Schnittstellen, insbesondere zur Georeferenzierung von Bauwerkmodellen
• Definition von Anwendungsfällen und BIM Leistungsbeschreibungen für: Geodätische Vermessung, Bestandsaufnahme (z. B. CAFM Leitungen),
• Handlungsanleitungen für Planungsverfahren mit mehreren Akteuren (z.B. Ingenieurbüro, Auftraggeber, GIS-Dienstleister), die Anforderungen für den Austausch der Systeme (CAD/BIM/GIS) definiert. Z.B bezgl.  Leitungsnetzen, 3D-Stadtmodellen (CityGML),
• Geltende Standards für Landschaftsplanung (D, EU) BIM-fähig machen, bspw. durch standardisiertes Klassenmodell; auch Modellierungsempfehlungen
• Standards für die Beschreibung der Semantik für BIM und GIS definieren. Z.B. Merkmalsserver in BIM und GIS gemeinsam nutzen.
• Austausch mit weiteren Standardisierungsgremien (z. B. OKSTRA, XPlanung) und daraus konkrete praktische Handlungsempfehlungen ableiten.
• Interoperabilität mit offenen Standards und Industriestandards: Software, Schemata, Formate.  Wer ist Systemführer: BIM oder GIS? Für welche Anwendungsfälle sind welche Daten nötig?
• 3D GIS & BIM (GeoBIM): Interoperable (auch schnittstellenbasierte) Nutzung von 3D-Modellen zwischen BIM & GIS sowie Bereitstellung & Konsumation von geometrischen und semantischen Modelldaten (Gebäudemodelle, Stadtmodelle) über das Internet
• Das amtliche Vermessungswesen muss mit einbezogen werden. Viele Daten kommen von Behörden. Das Thema BIM ist dort noch nicht ganz angekommen. Geobasisdaten könnten direkt flächendeckend bereitgestellt werden. Hier müssen öffentliche Akteure mit einbezogen werden. Auch die Abstimmung unter den Bundesländern ist wichtig.
• Prozesse optimieren: z. B. Architektur -> GIS -> Architektur
• Fehlende für IFC-Relevante Merkmale für GIS definieren
• Entwicklung eines IDM (Information Delivery Manual), bzw. Handbuchs auf der Grundlage bestehender Arbeiten (auch durch bSI) für die länderspezifischen Anforderungen
• Prozesse (BPMN 2.0) definieren, ggf. adaptieren und optimieren
• Austauschanforderungen (Exchange Requirements) definieren
• Templates erstellen
• Proof of Concept durchführen
• Softwareanbieter einbeziehen, bzw. Gemeinsame Anschauungsmodelle mit möglichst offenen Geodaten erstellen, ggf. um Vermessung ergänzen

Instrumente zur Bewältigung Aufgaben

• Fachveranstaltung organisieren 
• White Paper und Handreichungen erstellen
• Relevante BIM-Anwendungsfälle beschreiben
• Proof of Concept durchführen, dabei Softwareanbieter einbeziehen.
• Gemeinsame Anschauungsmodelle mit möglichst offenen Geodaten erstellen und um Vermessung ergänzen.
• IDM (Information Delivery Manual) entwickeln und Prozesse (BPMN 2.0) definieren
• Austauschanforderungen (Exchange Requirements) definieren
• Templates erstellen

Relevante buildingSMART International Rooms

• Infrastructure Room

buildingSMART International Standards

• IDM (Infromation Delivery Manual) ISO 29481
• IFC (Industry Foundation Classes)ISO 16739 + IFC GUID
  MVD (Model View Deffinition) bSDD (buildingSMART Data Dictionary) ISO 12006-3

Warum eine Fachgruppe "Open-BIM in der Wasserwirtschaft"?

Die Wasserwirtschaft umfasst die Versorgung mit Wasser sowie die Entsorgung von Abwasser. Genauso ist sie für die gefahrlose Ableitung und Nutzung von Regenwasser sowie die Bewirtschaftung von Grund- und Oberflächengewässern verantwortlich (vgl. Abb. 1). Wasserwirtschaftliche Anlagen und Bauwerke zeichnen sich vor diesem Hintergrund unter anderem dadurch aus, dass eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet werden muss (zum Beispiel hinsichtlich der Wasserversorgung und dem Hochwasserschutz). Zudem handelt es sich häufig um komplexe und hochtechnisierte Anlagen, die als Teil von Prozessen und Prozessketten geplant, gebaut und betrieben werden (beispielsweise Abwasserreinigungsanlagen). Auslegungen auf Betriebszeiten von deutlich über 50 Jahren sind schließlich keine Seltenheit, sondern eher die Regel.

Aufgrund der Randbedingungen haben sich für Planung und Abwicklung von Projekten sowie für den Betrieb der Anlagen spezifische Regelwerke und Prozesse entwickelt. Ebenso wurden in der Wasserwirtschaft schon früh digitale Werkzeuge, Formate und Schnittstellen (zum Beispiel ISYBAU, DWA M-150) eingeführt, die mittlerweile fester Bestandteil, insbesondere im Betrieb der Anlagen, sind.

Die Fachgruppe (FG) Open-BIM in der Wasserwirtschaft soll den Transformationsprozess hin zu digitaler Planung und Betrieb unter Verwendung der BIM-Methodik für den Bereich der Wasserwirtschaft unterstützen. Für eine erfolgreiche Einführung der BIM-Methodik ist die Berücksichtigung der oben genannten Strukturen und Regelwerke essenziell.

Diese FG soll dafür Sorge tragen, dass Open-BIM-Lösungen allen potenziellen Nutzern als Option zur Verfügung steht.

Identifizierte Anwendungsbereiche

1) Projekttypen

1.a Linienplanung und Betrieb von linienhaften Anlagen:

• Stand- und Fließgewässer
• Gewässerunterhaltung von natürlichen bzw. künstlichen Grund- und Oberflächengewässer
• Gewässerzustand, Wasserentnahmemengen, Hochwassermanagement … 
• Wasserversorgung (überregionale und kommunale Trinkwassernetze …)
• Abwasserableitung (Schmutzwasser-, Regenwasser-, Mischwassernetze, Druckleitungen …)

1.b Punktplanung und Betrieb von räumlich eingegrenzten Anlagen:

• Trink- und Prozesswasser Entnahmestellen / Förderung (Pumpstationen)
• Trink- und Prozesswasser Aufbereitung (Wasserwerke …)
• Trink- und Prozesswasser Speicher (Wasserbehälter, Wassertürme …)
• Löschwasserbereitstellung (Löschwasserspeicher und Druckerhöhungsanlagen …)
• Abwasserförderung und -Speicherung (Pumpwerke, Hebewerke …)
• Abwasser Behandlung (Klärwerke, Regenwasser- und Prozesswasserbehandlungsanlagen, Klärschlammverwertung …)
• Einleitstellen gereinigtes Abwasser (in der Regel als Ableitung in Vorfluter)

1.b Punktplanung und Betrieb von räumlich eingegrenzten Anlagen:

• Trink- und Prozesswasser Entnahmestellen / Förderung (Pumpstationen)
• Trink- und Prozesswasser Aufbereitung (Wasserwerke …)
• Trink- und Prozesswasser Speicher (Wasserbehälter, Wassertürme …)
• Löschwasserbereitstellung (Löschwasserspeicher und Druckerhöhungsanlagen …)
• Abwasserförderung und -Speicherung (Pumpwerke, Hebewerke …)
• Abwasser Behandlung (Klärwerke, Regenwasser- und Prozesswasserbehandlungsanlagen, Klärschlammverwertung …)
• Einleitstellen gereinigtes Abwasser (in der Regel als Ableitung in Vorfluter)

2) Anwendungsphasen:

• Planen
• Bauen
• Anlagenbetrieb
  • digitaler Zwilling
  • CAFM-Systeme
  • ERP-Systemen (BIM2FM Datentransfer per IFC?)
  • Betriebsleitsysteme
  • Instandhaltungs-/Assetmanagement
  • Rechnungswesen (z.B. Gebührenerhebung, Preiskalkulation...)

Aufgaben und Ziele der Fachgruppe

Ziel ist es, für alle Linien- und Punktprojekte der Wasserwirtschaft mit IFC eine offene Datenschnittstelle zur Verfügung zu stellen, um einen Großteil des im Lebenszyklus eines Projektes beziehungsweise den erforderlichen Informationsaustausch in einer technischen Anlage über nahezu alle Anwendungsfälle hinweg zu ermöglichen.

Des Weiteren könnten auch komplexe, mehrere Fachsparten übergreifende Projekte besser in einem Gesamtmodell dargestellt, geprüft und koordiniert werden.
Um diese Ziele zu erreichen, sind folgende Maßnahmen notwendig:

• Aufstellung der notwendigen IDM (Information Delivery Manual) mit notwendigen Informationsaustauschanforderungen (4.) und Prozesslandkarten (2.) der Wasserwirtschaft
• Erstellung von Use Cases (Siehe Mindmap) und deren BIM-Prozesse (BPMN 2.0)
• Definition von LoIN (ehem. LoD)
• Erstellung von “Modellierungsrichtlinien”
• Exchange Requirements (Informationsaustauschanforderungen)
• Erstellung von MVD als Prüfregeln -> für IFC-Erweiterung