Revolution auf der Tiefbaustelle

Erhöhte Effizienz und Planungssicherheit dank digitaler Kollaboration

Die digitale Welt hat längst auch auf Baustellen Einzug gehalten. Jedoch verläuft die Umsetzung in der Praxis langsam: Gerade im Tiefbau steckt noch viel Potenzial. Wie sich das mithilfe von digitalen Lösungen ändern kann, zeigt Leica Geosystems.

Das Prinzip hinter Building Information Modeling (BIM) ist einfach: Alle baurelevanten Daten werden digital erfasst und an einem Ort zusammengeführt. Dort werden sie laufend aktualisiert und stehen allen am Bauprojekt Beteiligten in Echtzeit zur Verfügung. Das vereinfacht langwierige und bisweilen umständliche Kommunikationsprozesse, vermeidet Verzögerungen und spart Kosten; die Risiken für alle am Bau Beteiligten sinken erheblich. Grundlage dafür ist ein digitales Modell der Baustelle, das noch vor dem ersten Spatenstich entsteht.

Digitales Modell als Herzstück

Schon seit geraumer Zeit werden Daten auf der Baustelle auch in digitaler Form ausgetauscht – digitale Baupläne und Kostenaufstellungen sind also nicht neu. Der große Mehrwert von BIM liegt jedoch darin, dass es sämtliche Datensätze innerhalb eines Bauvorhabens, unter Umständen sogar darüber hinaus, verknüpft und zentral bereitstellt. Kernstück ist dabei eine 3D-Visualisierung des gesamten Bauprojekts, die detailgenau über Dimensionen, Materialien und Komponenten informiert. Weil das Endprodukt und alle Bauabschnitte erst einmal digital entstehen, können Bauunternehmen oder Projektleiter ganz einfach Kollisionsprüfungen durchführen, Probleme rechtzeitig erkennen und diese noch vor Baubeginn beheben. Das vermeidet Verzögerungen und letztendlich daraus resultierende Mehrkosten.

Aber BIM kann weit über eine reine Visualisierung hinausgehen. Auch das Zeitmanagement, inklusive der Ablaufprozesse für den gesamten Bau, einzelner Bauabschnitte und selbst für den späteren Betrieb, kann integriert werden. Die Kostendimension ist im Idealfall ebenfalls berücksichtigt und mit den anderen Datenpunkten verknüpft. Entscheidet der Architekt sich kurzfristig, den Grundriss anzupassen – etwa weil eine Bodenanalyse neue Erkenntnisse gebracht hat – passen sich Kosten- und Zeitkalkulation automatisch an. Der Koordinierungsaufwand wird mit BIM also erheblich reduziert, während die Planungs- und Kostensicherheit für alle Beteiligten zunimmt.

Volles Potential durch Vernetzung

Voraussetzung für ein solches digitales Modell ist eine Plattform, die Daten in Echtzeit empfangen und verarbeiten kann. Hierzu greifen Bauunternehmer zu cloudbasierten Anwendungen wie Leica ConX. Das Kollaborationstool schafft ein vernetztes Daten-Ökosystem über die gesamte Baustelle und macht so eine übergreifende Kommunikation und Zusammenarbeit aller am Bau Beteiligten möglich.

Maschinenführer, Projektleiter und Lieferanten speisen ihre aktuellen Daten in das System ein, und auch die Baumaschinen senden kontinuierlich Positionsdaten. Gemeinsam zeichnen sie so den Fortschritt des Bauprojekts in Echtzeit nach: Der Bauleiter hat stets im Blick, wo welche Maschine im Einsatz ist, wie viel Aushub ein Bagger vorgenommen und wie viele Fuhren Erdreich ein Lastwagen abtransportiert hat. Er kann den Status einzelner Bauphasen einsehen und die Produktivität anhand von Soll- und Ist-Zuständen ermitteln. Kommt es zu Engpässen oder Rückständen, erkennt er dies sofort und kann entsprechend gegensteuern. Dabei entsteht eine perfekte Dokumentation des gesamten Bauprojektes, die auch für den späteren Betrieb von großem Nutzen ist.

Geländedaten als Basis

Wie entsteht ein 3D-Modell des Bauvorhabens in der Praxis? Grundlage für die Visualisierung sind Geländedaten, aus denen ein digitales Geländemodell erstellt wird. Je nach Größe und Beschaffenheit des Areals erfolgt die Datenerfassung auf dem Boden oder aus der Luft, etwa mit UAV-Systemen wie dem Leica Aibot.Besonders schnell und effektiv sind 3D-Lasercanner wie der RTC 360 von Leica Geosystems. In weniger als zwei Minuten erzeugt er einen 360-Grad-Scan der Umgebung sowie ein hochauflösendes HDR-Bild. Das Gerät erfasst bis zu zwei Millionen Punkte pro Sekunde, ist einfach zu bedienen und mobil einsetzbar. Eine zugehörige Softwarelösung wie Leica Cyclone Field 360 und Leica Cyclone Register 360 stellt die erhobenen Daten direkt zur Weiterverarbeitung bereit. Die einzelnen Scans fasst das Programm dabei automatisch zu einer Gesamtaufnahme zusammen – es entsteht ein 3D-Geländemodell, dass das Terrain digital nachzeichnet.

Digitale Helfer für den Maschinenführer

Das Geländemodell bildet wiederum die Basis für eine 3DMaschinensteuerung. Anhand der Geländedaten liefert diese dem Maschinenführer Informationen über den Arbeitsfortschritt und positioniert automatisch Schaufeln, Bohrer oder andere Werkzeuge. Das erleichtert das Arbeiten, erspart manuelle Kontrollen und steigert Effizienz und Genauigkeit. Umgekehrt spielen automatisch oder manuell eingestellte Werkzeuge ihre Positionsdaten an das System zurück. So arbeiten alle Beteiligten stets mit den aktuellsten Daten, ohne dass der Maschinenführer diese händisch übertragen muss.

Um dieses System für die Anwender so einfach wie möglich zu halten, setzt Leica Geosystems auf eine All-in-One Maschinensteuerung. Die MCP80 Bedieneinheit funktioniert für 14 verschiedene Baumaschinentypen und kann einfach von Maschine zu Maschine mitgenommen werden. Eine intelligente Dockingstation im Fahrzeug speichert alle Maschinendaten ab. Setzt der Maschinenführer das nächste Panel ein, werden die Daten direkt auf die Bedieneinheit übertragen. Auch die Software MC1 ist für alle Maschinentypen gleich aufgebaut und intuitiv zu bedienen.

Besonderes Potenzial im Tiefbau

Der Einsatz von BIM macht Arbeitsprozesse nicht nur effektiver und einfacher. Er schafft auch Abhilfe bei einer Reihe von Herausforderungen, die speziell im Tiefbau immer wieder auftreten. Eine stetige Problemquelle sind hier beispielsweise Bodenbeschaffenheitsanalysen. Trotz bester Planung, neuester Technik und Bohrprofilen kommt es beim ersten Aushub immer wieder zu Überraschungen. Auch im Bereich der baulichen Infrastruktur sind Ausfallzeiten und Verzögerungen keine Seltenheit. Nicht dokumentierte Leitungen und Rohre bringen die Planung durcheinander und sorgen dafür, dass Straßen oder Streckenabschnitte für Wochen oder gar Monate gesperrt werden müssen. Viele nachträgliche Anpassungen sind im Tiefbau also nicht unüblich. Umso wichtiger, dass der Bauleiter alle Informationen im Blick hat und Änderungen in Echtzeit an alle relevanten Personen weiterspielen kann.

Herausforderungen bei der Umstellung

Das Arbeiten mit BIM bietet zahlreiche Vorteile und verspricht einen planbaren und reibungsloseren Ablauf auf der Baustelle. Warum ist diese Vorgehensweise also nicht schon viel weiter verbreitet? Die Umstellung auf BIM ist aufwendig und erfordert, dass bekannte Strukturen und Prozesse geändert werden. Um die Daten verschiedener Systeme und unterschiedlicher Hersteller zu integrieren, sind entsprechende Schnittstellen und einheitliche Dateiformate notwendig. Leica Geosystems bietet bereits die Möglichkeit, sämtliche in ConX hinterlegten Daten über eine Schnittstelle zugänglich und kompatibel zu machen. Branchenstandards gibt es bisher jedoch nicht. Für den langfristigen Erfolg ist es darüber hinaus unverzichtbar, dass die neuen Technologien und Arbeitsweisen in die Aus- und Weiterbildung von Arbeitskräften Einzug finden. Planer müssen sich mit den neuen Standards und Tools auseinandersetzen, Maschinenführer entsprechend geschult werden. Dabei ist es gerade für Mitarbeiter, die nicht mit digitalen Tools aufgewachsen sind, eine große Hilfe, wenn Anwendungen intuitiv und einfach zu bedienen sind.

Die neuen Möglichkeiten durch BIM stellen aber auch im Management-Bereich neue Anforderungen, für die entsprechende Positionen geschaffen werden müssen. Für eine erfolgreiche Umsetzung braucht es BIM-Manager: kommunikationsstarke Experten mit hohen fachlichen und methodischen Fähigkeiten, die an den Schnittstellen sitzen und alle Abläufe koordinieren und überwachen.

Leica Geosystems AG

www.leica-geosystems.com

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