Der Kanton Zürich wendet im Strassenbau Building Information Modeling (BIM) an. Die BIM-Methode vernetzt alle an einem Bauwerk beteiligten Personen und Unternehmen und ermöglicht das transparente, kooperative Planen, Erstellen und Bewirtschaften von Bauwerken mithilfe eines digitalen Modells. Der Kanton nutzt BIM erstmals in Pilotprojekten unter anderem in Meilen.
Die Baustelle wird digital
Die Digitalisierung führt in der Baubranche zu einem Kulturwandel: In Zukunft werden Bauwerke anhand virtueller Modelle geplant, gebaut und bewirtschaftet. Die Vernetzung dieser Daten birgt ein grosses Potenzial, führt sie doch während des gesamten Lebenszyklus von Bauten zu effizienteren Arbeitsprozessen, mehr Planungs- und Kostensicherheit. Das Tiefbauamt des Kantons Zürich beteiligt sich aktiv an der Entwicklung des Building Information Modelings BIM im Infrastrukturbereich.
Was ist die BIM-Methode?
Building Information Modeling, auf Deutsch Bauwerksdatenmodellierung, ist eine gemeinschaftliche Arbeitsmethodik zur digitalen Planung, Umsetzung und Bewirtschaftung von Bauprojekten.
Alle Daten an einem Ort
Grundlage ist ein virtuelles Bauwerksmodell, in das die Akteure alle relevanten Daten von der ersten Idee bis zum Rückbau kontinuierlich an einem Ort erfassen, bearbeiten und verwalten.
Dabei entsteht nicht nur ein dreidimensionales Abbild mit sämtlichen Massen des Bauwerks, sondern auch eine Datenbank, in der die organisatorischen Entwurfs-, Bau- und Verwaltungsprozesse sichtbar und für alle Beteiligten zugänglich gemacht werden.
Der gemeinsame Wissenspool und eine transparente Kommunikation schaffen zuverlässige Entscheidungsgrundlagen für den Lebenszyklus eines Bauwerks. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Projektpartnern wird gestärkt, die Arbeitsprozesse können aufeinander abgestimmt und Informationsverlust, Planungsfehler und Doppelspurigkeiten vermieden werden.
Mehrwert der BIM-Methode
Als integrativer Prozess hat die BIM-Methode ein grosses Potenzial und verspricht mittel- und langfristig relevante Vorteile in verschiedenen Bereichen.
Je nach BIM-Anwender stehen unterschiedliche Mehrwerte im Vordergrund.
Verwenden Sie die Akkordeon-Bedienelemente, um die Sichtbarkeit der jeweiligen Panels (unterhalb der Bedienelemente) umzuschalten.
- gemeinsame Datenbasis
- Planungsschritte und Änderungen für alle Beteiligten transparent und nachvollziehbar
- lückenloser Informationsaustausch
- nachhaltig verbesserte Zusammenarbeit und Kommunikation
- Wissen und Kompetenzen der Beteiligten wachsen mit dem Projekt
Der durchgehende Datenfluss innerhalb der Prozesskette
- erlaubt die schnelle und effiziente Abwicklung von Projekten
- macht räumliche Konflikte schon in der Planung sichtbar
- verhindert Missverständnisse
- und sorgt damit für eine Optimierung der Arbeitsorganisation in jeder Lebensphase des Bauwerks.
- Planungsschwächen werden frühzeitig erkannt und behoben
- die Anzahl der Projektänderungen verringert sich
- Projektdauer und Termine können zuverlässiger abgeschätzt werden
- einfachere Kalkulation der Materialkäufe
- laufend messbare Kosteneffizienz erhöht die Kostensicherheit und
-transparenz
Durch die im Vorfeld festgelegte Datenstruktur und ein konsequentes Nachführen digitaler Grundlagendaten
- verbessert sich die Datenqualität
- wird eine Grundlage für effiziente Arbeits- und Materialbeschaffungsprozesse geschaffen
- wird eine zusammenhängende Objektverwaltung möglich
Potentieller Mehrwert für das TBA
Für das TBA als langfristig orientierten Bauherren ist das «I» für Information in der Abkürzung BIM die wichtigste Komponente: Der Mehrwert eines digitalen Inventars liegt in der Durchgängigkeit und Zentralisierung der Bauwerksdaten für die künftige Nutzung, z. B. in der Unterhalts- und Sanierungsplanung. Optimale Bewirtschaftung stellt für den Kanton ein grosses Sparpotenzial dar.
BIM verändert gewohnte Abläufe
Die Anwendung der BIM-Methode wird den bisher in der Praxis verbreiteten und vertrauten Ablauf von Projekten stark beeinflussen. Da die gesamte Grundlagenbeschaffung in der Planungsphase erfolgen muss, verschieben sich viele Leistungen aus der Phase Bauprojekt in die Phase Vorprojekt.
Für Bauherren besteht die besondere Herausforderung im frühzeitigen Definieren und Beschreiben der Anforderungen und Projektziele. Auch die Ausschreibungen für die Planer- und Ingenieurleistungen müssen angepasst werden.
Zusätzlich werden die beteiligten Unternehmen früher in der Phase Projektierung einbezogen. Sie werden auf der Baustelle mehr Leistungen mit dem Erfassen und Nachführen von Datenerfassung im BIM-Modell einbringen müssen.
Kulturwandel im Bauwesen
Der Mensch, der wichtigste Faktor
Der digitale Wandel in der Baubranche ist eine Tatsache. Er lässt sich aber nicht von heute auf morgen realisieren. Die Übersetzung bewährter zeichnungsgestützter Planungs- und Bauprozesse in ein digitalisiertes Umfeld braucht Zeit und macht Änderungen der gewohnten Arbeitsprozesse notwendig.
Die Einführung der BIM-Methode ist eine Herausforderung und setzt die Bereitschaft voraus, sich von vertrauten Denkweisen und Abläufen der Projektrealisation zu lösen. Mit der schrittweisen Implikation von BIM in der Praxis wachsen Motivation, Sicherheit und Erfahrung im Umgang mit der neuen Technologie – und es offenbaren sich Chancen und Vorteile.
BIM ersetzt das zwischenmenschliche Miteinander nicht, im Gegenteil: Durch das gemeinsame Arbeiten am gleichen Bauwerksmodell verbessert sich die Inklusion aller Beteiligten. Es erleichtert die Kommunikation, schafft Transparenz über alle Prozesse und verringert dadurch Missverständnisse und doppelte Arbeiten.
Als Wegbereiter und Anwender ist der Mensch der wichtigste Faktor digitaler Technologien. Auf diese Rolle und die Veränderungen, die BIM in ihrer Arbeitswelt bewirkt, müssen Mitarbeitende vorbereitet und geschult werden. Die Sensibilisierung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wird als wichtiger Erfolgsfaktor erachtet. Im TBA erhalten Fachkräfte und interessierte Mitarbeitende die Möglichkeit, sich mit Aus- und Weiterbildungen vertieft in die BIM-Thematik einzuarbeiten. Dazu erfolgt «Learning by doing» bei der aktiven Mitarbeit an BIM-Projekten.
Die BIM-Methode im Tiefbau
Im Infrastrukturbereich kam BIM bislang aufgrund der Komplexität der Bauten, die meist mehrere Eigentümer betreffen und verschiedenste Planungsdisziplinen umfassen, erst zurückhaltend zum Einsatz.
Ein intelligenter, modellbasierter Prozess in der Planung, Ausführung, Konstruktion und Verwaltung von Objekten ermöglicht jedoch auch im Tiefbau Effizienzgewinne und wird sich deshalb als Standard durchsetzen. Der Bund geht von Effizienzsteigerungen in den Projektzielen, Terminen und Kosten im Bereich von 5 bis 10 Prozent aus.
Der Aktionsplan Digitale Schweiz sieht vor, dass der Bund und alle bundesnahen Betriebe ab 2025 für Infrastrukturanlagen die BIM-Methode verpflichtend anwenden. Das Tiefbauamt des Kantons Zürich wendet BIM zurzeit bei Pilotprojekten im Strassenbau an, um Erfahrungen mit der Methode zu sammeln.
TBA gestaltet BIM aktiv mit
BIM wird im Bauwesen der Zukunft Standard sein. Die Baudirektion des Kantons Zürich ermöglicht und fördert die Entwicklung der Digitalisierung in der Baubranche. Im Tiefbau befinden sich entsprechende Standards noch in der Entwicklung und das TBA nimmt die Möglichkeit wahr, diese mitzugestalten.
Das Anfang 2020 bewilligte Strategie- und Umsetzungskonzept erlaubt es dem TBA, die BIM-Thematik mit Nachdruck voranzutreiben und proaktiv zu gestalten. Mit dem Erkenntnisgewinn aus den Pilotprojekten führt das TBA die BIM-Methode schrittweise ein.
Damit leistet das TBA nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Leitbild Digitale Verwaltung des Kantons Zürich, sondern positioniert sich auch als innovativer Bauherr und attraktiver Arbeitgeber mit entsprechenden BIM-Weiterbildungen für seine Mitarbeitenden.
BIM-Projekte im TBA
Das Tiefbauamt erwartet von der Durchführung der Pilotprojekte einen hohen Erkenntnisgewinn, der unmittelbar in die nachgelagerten Projekte einfliessen wird.
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Zum ersten Mal wird im Kanton Zürich eine Strasse mit der BIM-Methode instandgesetzt. Auf dem 400 Meter langen Abschnitt der Seestrasse in der Gemeinde Meilen werden verschiedene Bauwerkstypen (z. B. Strasse, Entwässerung, Bachdurchlass usw.) adressiert.
Im Vordergrund des Pilotprojekts stehen die Einführung und Erprobung der BIM-Methode unter realen Bedingungen und das Erreichen der digitalen Zielsetzungen. Im engen fachlichen Austausch entwickelten Bauherrschaft, Planungsbüro und Bauunternehmen stufenweise einen virtuellen Zwilling des Strassenabschnitts. Konflikte, z.B. zwischen Fahrbahn, Werkleitungen und Bachdurchlass, waren bereits im transparenten digitalen Modell erkennbar. Diese Phase war intensiv und erkenntnisreich, sind doch einige vertraute Arbeitsschritte nicht BIM-kompatibel.
Auf der Baustelle in Meilen halten die Projektleitenden keine Baupläne aus Papier mehr in der Hand, sondern arbeiten über ein Tablet in der Daten-Cloud. Darin entnehmen, verwalten und ergänzen sie sämtliche Projektinformationen laufend. Das so entstehende digitale Bestandsmodell wird dem TBA wertvolle Informationen für die künftige Bewirtschaftung liefern.
Das Projekt umfasst die Instandsetzung der Kempttalstrasse in der Gemeinde Illnau-Effretikon. Diese verbindet als Hauptverkehrsstrasse Illnau mit dem nördlichen Teil von Effretikon und fungiert als Zubringer für den Autobahnanschluss Effretikon. Auf einem rund 1.5 km langen Abschnitt werden Strassenbau- und Strassenentwässerungsarbeiten durchgeführt.
Das Projektabwicklungsmodell wird klassisch geführt (Design-Bid-Build-Modell). Aufgrund der BIM-Methode waren einige Herausforderungen bei der Ausschreibung der Bauarbeiten nach den Norm-Position-Kataloge (NPK) zu meistern, da es noch keine standardisierte Schnittstelle zwischen dem Modell und den Leistungspositionen gibt. Somit waren von Seite Bauherrschaft, Planer und Unternehmer zusätzliche Kompetenzen sowie neue Lösungsansätze gefragt.
Das Bauwerksmodell wurde genutzt, um das Vorausmass modellbasiert zu generieren. Dazu wurden die einzelnen Leistungspositionen mit dem Bauwerksmodell verknüpft. Die digitalen Bauwerksmodelle sind dafür eine gute Grundlage und können auf grobe Ausmassfehler hinweisen, zudem ist aufgrund der dreidimensionalen Darstellung die Nachvollziehbarkeit von möglichen Ausmassfehlern einfacher.
Weiter wurden die einzelnen Leistungspositionen mit den entsprechenden Bauteilen vom Ausschreibungsmodell verknüpft. So kann für den Unternehmer transparent nachgewiesen werden, welche Bauteile zum Vorausmass der entsprechenden Position geführt haben. Zudem kann damit eine modellbasierte Mengenermittlung für jede Position vorbereitet werden.
Die Arbeiten auf der Baustelle beginnen im Mai 2023. Dabei werden die Beteiligten keine Baupläne aus Papier mehr in der Hand halten, sondern über dem Tablet mit dem Modell und der Kollaborationsplattform «Trimble Connect» arbeiten.
Der Kanton Zürich und die Gemeinde Bubikon wollen die Kreuzung Dürntner-/Rosengartenstrasse in einen Kreisel umbauen und die Höslistrasse, welche heute eine Sackgasse ist, an den neuen Kreisel anschliessen.
In dieses Pilotprojekt werden die Erkenntnisse aus den Instandsetzungs- und BIM-Pilotprojekten in Meilen und Illnau einfliessen. Neu wird der Prozess für die Anwendung der BIM-Methode mit der klassischen Planauflage durchgespielt. Damit sammelt das Tiefbauamt die notwendigen Informationen und Grundlagen für eine zukünftige modellbasierte Baubewilligung zusammen.
Die grösste Herausforderung bleibt wie in den ersten Pilotprojekten die Aufbereitung des Strassenbaus. Aus den vorhandenen Daten des Bestands- und Oberflächenmodells wird der neue Kreisel in Bubikon modelliert. In einem nächsten Schritt werden die verschiedenen Werk- und Kanalisationsleitungen dreidimensional aufbereitet.
Das Zeichnen oder Modellieren direkt am 3D-Modell hat Vorteile: Durch genaue Angaben zu Gebäuden, Oberflächen oder Werkleitungen können viele Risikofaktoren frühzeitig erkannt werden. Zudem können ab dem Modell die genauen Ausmasse für die Ausschreibung der Bauarbeiten ermittelt werden. Das Ergebnis ist eine klare Fehlerminimierung. Das Projekt wird 2025 baulich realisiert.
Im Rahmen des Projekts «Hindernisfreier Ausbau der Bushaltestelle» an der Mörsburgstrasse in Seuzach wurde ein as-built-Modell erstellt, das die durchgeführten Arbeiten abbildet. Mit dem Projekt soll sichergestellt werden, dass der Zugang zum öffentlichen Verkehr gemäss Behindertengleichstellungsgesetz barrierefrei ist und die bestehende Ausnahmetransportroute Typ I gewährleistet bleibt. Daneben wurde die Bauleitung mit der Erstellung eines as-built-Modells beauftragt: Dies beinhaltet die Erfassung und Attribuierung von Werkleitungen, Fundament- und Belagsschichten sowie des Strasseninventars (z.B. Kandelaber).
Die Erstellung des as-built-Modells erfolgte aus verschiedenen Gründen:
- Erfahrungen sammeln in Bezug auf Datenerhebung und Attribuierung auf der Baustelle (Field2BIM)
- Koordination mit den verschiedenen Werken
- Sensibilisierung für das Thema BIM innerhalb und ausserhalb des Tiefbauamts
- Festlegung erster Standards für Fachdatenkataloge
- Schnittstelle zur Bewirtschaftung (BIM2GIS)
- Langfristige Verwaltung des Modells über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks
Zusätzlich soll das Modell als Teil des Bestandsmodells für die kommende Strasseninstandsetzung der Stationsstrasse dienen.
Bauablauf Mörsburgstrasse
Übersicht BIM-Projekte im Kanton Zürich
Dokumente
Zur BIM-Methode im Tiefbauamt stehen interessierten Personen und Unternehmen verschiedene Dokumente zur Verfügung.
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Exchange Information Requirements sind Dokumente, die alle Anforderungen des Tiefbauamtes in Bezug auf den Informationsaustausch definieren.
- Download Informationsanforderungen (Feb 24) PDF | 31 Seiten | Deutsch | 415 KB
- Download Anhang: Prüfprotokoll (Feb 24) XLSX | Deutsch | 425 KB
- Download Anhang: IFC-Bauwerkstruktur (Feb 24) XLSX | Deutsch | 30 KB
- Download Anhang: Namenskonvention (Feb 24) PDF | 6 Seiten | Deutsch | 183 KB
- Download Anhang: Farbkonzept (Feb 24) PDF | 2 Seiten | Deutsch | 142 KB
- Download Anhang: Ordnerstruktur CDE (Feb 24) PDF | 1 Seiten | Deutsch | 108 KB
- Download BEP Vorlage (Feb 24) DOCX | Deutsch | 191 KB
Asset Information Requirements beinhalten Informationen, die für die lebenslange Bewirtschaftung und den Betrieb der TBA-Infrastrukturen benötigt werden.
- Download Fachdatenkatalog Fahrbahn/Kunstbauten (Aug 22) PDF | 110 Seiten | Deutsch | 4 MB
- Download Spezifikationen Fahrbahnen/Wege (Feb 24) XLSX | Deutsch | 30 KB
- Download Spezifikationen Kunstbauten (Aug 22) XLSX | Deutsch | 78 KB
- Download Spezifikationen Basisdaten (Aug 22) XLSX | Deutsch | 11 KB
- Download Spezifikationen Nutzung (Aug 22) XLSX | Deutsch | 11 KB
- Download Spezifikationen Massnahmen (Mär 23) XLSX | Deutsch | 27 KB
Die Anwendungsfälle (AwF) definieren, wer welche Informationen zu welchem Zeitpunkt, in welchem Format und in welchem Detaillierungsgrad zur Verfügung stellt, um ein bestimmtes Ergebnis zu erreichen. Die Anwendungsfälle sind Bestandteil der Informationsanforderungen (Exchange Information Requirements EIR) des Tiefbauamts.
Ansprechperson
Haben Sie Fragen zur BIM-Methode allgemein oder zu BIM-Projekten im Tiefbau? Gerne können Sie mit uns Kontakt aufnehmen.
Weiterführende Informationen
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