BIM im Bahninfrastrukturbau – Einblick in eine Zertifikatsarbeit aus dem CAS GeoBIM

Transformation im Bahninfrastrukturbau: Potenziale und Strategien der BIM-Methodik

Die Digitalisierung revolutioniert die Baubranche und eröffnet damit viele Chancen und Herausforderungen. Im Zentrum dieser Entwicklung steht die Methodik Building Information Modelling (BIM) und das Framework Virtual Design and Construction (VDC). Die Zertifikatsarbeit von Fabian Rüeger und Tenison Peterson im Zuge des CAS Geoinformation & BIM (CAS GeoBIM) an der FHNW befasst sich mit einer Analyse der Potenziale, Herausforderungen und notwendigen Transformationsschritten für die Einführung von BIM im Schweizer Bahninfrastrukturbau.

Die Zertifikatsarbeit mit dem Titel "BIM im Bahninfrastrukturbau" verfolgt einen holistischen Ansatz und beleuchtet die komplexen Zusammenhänge aus den Perspektiven aller massgeblichen Akteure und versucht diese zusammenzuführen. Dazu gehören Besteller wie beispielsweise die SBB, sowie Planende und ausführende Unternehmen aus der Bahnbaubranche. Durch die Kombination einer Analyse entsteht ein umfassendes Bild der aktuellen Situation und der zukünftigen Entwicklung. Hierzu werden die strategischen Grundlagen des «BIM@SBB»-Portals sowie Fachgespräche mit Experten, wie z.B. Bestellende und Planungs- sowie Bauunternehmende, berücksichtigt.

Die SBB treibt als grösste Bauherrin im Schweizer Bahninfrastrukturbau die BIM-Implementierung massgeblich voran. Ihr Stufenplan (Abb. 1) sieht eine phasenweise Einführung vor, die von der Vorbereitung (ab 2025) über die Planung und das Bauen bis zur datengetriebenen Bewirtschaftung (ab 2033) reicht. Dieser Plan schafft einen klaren Rahmen und sendet ein wichtiges Signal an die gesamte Branche. Dokumente wie der BIM-Leistungskatalog, der Fachdatenkatalog (FDK) und der BIM Execution Plan (BEP) bilden das normative Rückgrat für zukünftige Projekte. Siedefinieren die Anforderungen an Datenstrukturen, Prozesse und die Zusammenarbeit.

Ein Kernstück der Arbeit sind die Erkenntnisse aus den Fachgesprächen. Es wird deutlich, dass die Interessenlagen der Stakeholder sich nur teilweise überschneiden.

Bestellende (SBB, SOB, RHB)

Ihr Fokus liegt unter anderem auf der Verbesserung der Lebenszykluskosten der Bauwerke. Eine hohe Qualität der As-Built-Modelle und der damit verknüpften Daten ist essenziell, um eine bedarfsgerechte und kosteneffiziente Instandhaltung zu ermöglichen. Die Kollaboration mit den Unternehmenden wird enger und der Wettbewerb soll durch die Klarheit der 3D Modelle und die damit verfügbaren Daten gestärkt werden.

Planende

Für die Planenden bedeutet BIM einen Paradigmenwechsel. Die parametrische Modellierung und die frühzeitige Kollisionsprüfungen steigern die Planungsqualität durch Berücksichtigung von Umgebungsdaten aus Reality Capture Aufnahmen. Gleichzeitig sehen sie sich mit der Herausforderung konfrontiert, neue Kompetenzen aufzubauen und die vom Besteller geforderten, detaillierten Datenmodelle zu liefern. Die Notwendigkeit für die Veränderung ist aus der Perspektive der Planenden stark verknüpft mit den Anforderungen der Bestellenden.

Ausführende

Das grösste Potenzial für die ausführenden Unternehmen ist die Effizienzsteigerung auf der Baustelle. Die Nutzung von Modelldaten für die Maschinensteuerung von Gleisbaumaschinen ermöglicht eine präzisere und schnellere Ausführung. Zudem verbessert die Visualisierung im Modell das Verständnis komplexer Bauabläufe und erhöht die Arbeitssicherheit. Viele Abläufe und Zusammenarbeitsaspekte können durch die Digitalisierung grundlegend verändert werden, dabei spielt die Vereinigung der Stärken von Digitalisierung und BIM Technologien und Methoden Hand in Hand.

Neben den Anforderungen der unterschiedlichen Stakeholder sowie den Normativen und regelwerkbasierten Anforderungen, welche die Entwicklungsrichtung vorgeben, ist auch die Verfügbarkeit von Technologien sowie das Erarbeiten von Prozessen und die kulturelle Transformation für eine erfolgreiche Entwicklung von hoher Bedeutung.

Technologie

Die Verfügbarkeit von Technologien ist sehr gut – sowohl Hardware wie auch Software wird von verschiedenen Herstellenden in einem breiten Portfolio angeboten. Eine grosse Herausforderung betrifft die Auswahl der passenden Technologien für die Bahnbaubranche sowie die Sicherstellung einer optimalen Interoperabilität. Oftmals erhalten die Technologien regelmässige Updates, was die Nutzenden fordert, die kontinuierlichen Entwicklungen in ihrer Praxis miteinzubeziehen. Auch das Handling von neuen Releases stellt immer wieder technische Herausforderungen dar, die es zu bewältigen gilt.

Prozesse

BIM erfordert eine Neugestaltung der Prozesse. Anstelle sequenzieller Abläufe übernimmt eine integrierte, kollaborative Arbeitsweise auf einer gemeinsamen Datenplattform (Common Data Environment, CDE). Das in Abbildung 3 skizzierte Organigramm zeigt eine mögliche Struktur für BIM-Projekte, in der BIM-Koordinierende eine zentrale Rolle für den Informationsfluss zwischen den Disziplinen einnehmen.

Mensch

Der grösste Erfolgsfaktor und zugleich die grösste Hürde bei einer technologischen Transformation ist der Mensch. Die Einführung von BIM identifiziert einen erheblichen Aus- und Weiterbildungsbedarf auf allen Ebenen. Ein erfolgreicher Kulturwandel hin zu mehr Transparenz, Vertrauen und partnerschaftlicher Zusammenarbeit ist unerlässlich. Die verschiedenen Schulungsansätze, wie im Beispiel das Programm der Marti Dienstleistung AG (Abb. 4) zeigen, dass die Unternehmen die zentrale Bedeutung der Mitarbeiterqualifizierung erkannt haben.

Die Einführung von BIM ist eine unumkehrbare und notwendige Entwicklung für den Schweizer Bahninfrastrukturbau. Sie bietet die notwendigen technologischen Grundlagen, die Herausforderungen bei der Bereitstellung einer modernen Bahninfrastruktur, auch in Zukunft sicherzustellen. Die Methodik bietet die Chance, durch smarte Prozesse und Hilfsmittel die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, durch attraktive neue Aufgaben und Berufsfelder dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken und den Fokus wieder mehr auf die Qualität und Nachhaltigkeit der Infrastruktur zu richten. 

Die Zertifikatsarbeit bietet eine Grundlage zur Erarbeitung einer unternehmens- und branchenspezifischen BIM Strategie. Es bedarf einer klaren Vision, realistischer Ziele und der Bereitschaft aller Beteiligten, traditionelle Denkmuster zu überwinden und notwendige Ressourcen freizusetzen, um die Zukunft aktiv zu gestalten. Wenn es gelingt, die technologischen Werkzeuge intelligent mit optimierten Prozessen und einer von Kollaboration geprägten Arbeitsweise zu verbinden, wird BIM sein volles Potenzial entfalten und die Zukunft des Bahninfrastrukturbaus nachhaltig prägen. So kann der Komplexität und den Anforderungen von modernen Bahninfrastruktur-Projekten gerecht werden. 

Nach meinem Bachelor in Automobil- und Fahrzeugtechnik habe ich sechs Jahre in der Entwicklung und im Projektmanagement von Baumaschinen, Nutzfahrzeugen und später Schienenfahrzeugen gearbeitet. Danach konnte ich mein Wissen im Datenmanagement und meine prozessorientierte Denkweise als Projektleiter im Bahninfrastrukturbau in einer neuen Branche einbringen. Das CAS GeoBIM hat mir geholfen, Wissenslücken zu schliessen und mein Profil als Quereinsteiger mit seinen Stärken und Schwächen besser zu verstehen.

Ich verstehe mich als Generalist im Bauwesen und als Brückenbauer zwischen traditionellen Baupraktiken und der digitalen Transformation. Nach meiner Lehre als Zeichner im Ingenieurbau bei Emch und Berger habe ich mein Bauingenieurstudium an der HSLU begonnen und parallel Erfahrungen bei Lombardi Engineering Ltd. Durch den Wechsel zum Studium ‚Digital Construction‘ und den Abschluss des CAS GeoBIM konnte ich meine Expertise in Vermessung, GeoBIM und Baudigitalisierung weiter vertiefen. Heute setze ich dieses Wissen als BIM Manager bei Marti Zentralschweiz ein.