Digitalisierung im Infrastrukturbau: Digitale Kostenermittlung

(solo in tedesco)

Im Rahmen der 3. BIM-Tagung, die Ende April 2019 an der Hochschule für Technik in Rapperswil stattfand, hat Lukas Mathis, Projektmitarbeiter, BSc FHO in Bauingenieurwesen, ein Referat zum Thema «Digitale Kostenermittlung» gehalten. Der folgende Beitrag fasst den Inhalt dieses Referats zusammen.

Im Rahmen der usic-Umfragen 2017 und 2018 wurden die BIM-Kompetenz und der Einsatz von BIM in den Schweizer Bauplanungsunternehmungen untersucht. Dabei wurde ein spezielles Augenmerk auf die Kostenermittlung gelegt. 2017 bestätigten 11% der befragten Unternehmen, dass sie im Prozess Kostenermittlung dank BIM eine Optimierung gesehen haben, 2018 waren es 5.3%. Auf die Frage, wo ihr Unternehmen in Zukunft am meisten von BIM profitieren könnte, gaben 2017 41% die Kostenermittlung an. 2018 reduzierten sich diese Erwartungen stark, nur noch 8.1% gaben diese Antwort.

Wird das System jedoch gesamtheitlich betrachtet, haben andere Bereiche ebenfalls Einfluss auf die Kostenermittlung. Bei der Umfrage von 2018 erwarteten beispielsweise 7.0% der befragten Unternehmen bei der Automatisierung von Planungsprozessen, 5.1% bei den Simulationen, 8.1% bei Baudokumentation & Inbetriebnahme sowie 13.4% bei der Kollisions- und Qualitätsprüfung eine Optimierung durch den BIM-basierten Bauprozess. Nimmt man einen Prozentanteil dieser Bereiche ebenfalls zur Kostenermittlung, so erwarten rund 15% der befragten Unternehmen im BIM-basierten Bauprozess eine Optimierung bezüglich Kostenermittlung – das Potenzial für die digitale Kostenermittlung ist somit gross.

 

Möglichkeiten der Kostenermittlung

Grundsätzlich gibt es drei Möglichkeiten, Kosten zu ermitteln:

  1. Kostenkennwerte direkt im Modell:
    Dabei werden die Kostenkennwerte direkt im Modell hinterlegt, sodass die Kosten direkt aus dem Modell generiert werden können.
  2. Halbautomatische Zuordnung mit Bauelementschlüssel: 
    Mithilfe eines Bauelementschlüssels können die Kosten den Bauelementen aus dem Modell halbautomatisch zugeordnet werden. Die Kostenermittlung findet anhand der Bauelemente im Modell statt.
  3. Externe Kostenermittlung:
    it der externen Kostenermittlung wird eine manuelle Zuordnung der Kosten vorgenommen. Dies ist die am wenigsten automatisierte und ineffizienteste Methode, sie wird heute aber am meisten angewendet.

Das Ziel der digitalen Kostenermittlung ist ganz klar die Ermittlung der Kosten direkt aus dem Modell. Dazu müssen Bauteilkostenkennwerte neu ermittelt und anschliessend im Modell hinterlegt werden. Somit sind die Bauelemente im Modell direkt mit den Kosten verknüpft. Die Kosten können den Bauelementen genau zugeordnet werden. Dies bedeutet eine bessere Transparenz der Kosten sowie eine bessere Nachvollziehbarkeit. Wenn die Kosten im Modell hinterlegt sind, können zudem Kostenauswertungen mit Ist- und Soll-Werten erstellt werden. Damit wird das Kostencontrolling für den Bauherrn besser sichtbar.

Hilfsmittel

Als Hilfsmittel kann der Baukostenplan Tiefbau eBKP-T verwendet werden. Im eBKP-T werden die einzelnen Bauteile in Elemente gegliedert und klar und einheitlich definiert. Für jedes Bauteil bzw. jede Arbeit existiert ein eindeutiges Element, während Arbeiten und Bauteile beim NPK unterschiedlichen Kapiteln zugeordnet werden können.

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR), CRB, der Marti Dienstleitungen AG, der SBB sowie bSI wurde seit Herbst 2018 ein Regelsatz für die Verbindung des IFC4-Datenschemas mit dem eBKP-T erarbeitet. Derzeit wird dieser Regelsatz bereits an vier Pilotprojekten getestet und es werden erste Erfahrungen gesammelt.

Ende April 2019 wurde der Regelsatz als Beta-Version publiziert. Er kann auf der CRB-Website heruntergeladen (Regelsatz) und getestet werden. Anhand der Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge aus der Praxis wird der Regelsatz kontinuierlich weiterentwickelt.

Kostenermittlung heute und in Zukunft

Heute werden die Kosten für ein Bauvorhaben über Leistungsverzeichnisse und die Einheitspreise der Bauunternehmungen gemacht. Zukünftig sollen die Kosten über Attribute im 3D-Modell und die Einheitspreise der Bauunternehmungen ermittelt werden. Das Problem liegt bei den Einheitspreisen der Bauunternehmungen. Diese sind heute leistungsbezogen und nicht bauteilbezogen. Da die Kosten zukünftig mit einem Bauelement im 3D-Modell verknüpft werden, müssen die Einheitspreise neu ermittelt werden.

Problem bei der Zuordnung Kosten/Bauelemente

Bei einem Pilotprojekt wurden die Kosten aus dem NPK den Bauelementen zugeordnet. Dabei musste festgestellt werden, dass die Zuordnung der Leistungen nicht immer eindeutig ist. So konnten für bestimmte Leistungen keine Bauelemente gefunden werden. Was soll nun mit diesen Kosten geschehen?

Zwei Beispiele verdeutlichen die Problematik:

  • ME-Messungen: Die ME-Messungen werden in einem 3D-Modell nie dargestellt, also müssen sie einem Bauelement zugewiesen werden, das im 3D-Modell vorhanden ist. Da die ME-Messungen auf der Fundationsschicht ausgeführt werden, ist es naheliegend, diese Kosten für die Leistungen gleichmässig auf die Fundationsschicht aufzuteilen.
  • Schieberkappen: Bei den Schieberkappen ist die Aufteilung alles andere als einfach. Die Schieberkappen werden in einem 3D-Modell ebenfalls nicht dargestellt, da der Modellierungsaufwand dafür viel zu gross wäre.

Aber wo werden diese Kosten verrechnet? Auf der Wasserleitung? Auf dem Belag? Im genannten Pilotprojekt wurden die Materialkosten der Schieberkappen zu 100% auf die Wasserleitung verteilt, denn ohne Wasserleitung müssten keine Schieberkappen versetzt werden. Die Kosten für das Versetzen und die erhöhten Kosten durch die Erschwernisse beim Einbau des Belags wurden dem Belag zugeordnet. Die Aufteilung der Kosten für das Versetzen der Schieberkappen erfolgte zu 50% auf die Tragschicht und zu 50% auf die Deckschicht.

Dieses Beispiel verdeutlicht, dass die Zuordnung der Kosten aus dem ausführungsbasierten System des NPK in das bauelementorientierte System des eBKP-T mit viel Arbeit und komplexen Zuordnungen verbunden ist. Zukünftig müssen Typen von Bauteil-Einheitskosten erarbeitet werden. Hier ein Beispiel:

  1. Bauteil-Einheitskosten in dichtbesiedeltem Gebiet
  2. Bauteil-Einheitskosten in wenig besiedeltem Gebiet
  3. Bauteil-Einheitskosten in unbesiedeltem Gebiet

So kann die unterschiedliche Anzahl der Schieberkappen berücksichtigt werden. In einem dichtbesiedelten Gebiet ist mit drei Schieberkappen auf 25 Metern zu rechnen, in einem wenig besiedelten Gebiet mit drei Schieberkappen alle 75 Meter und in einem unbesiedelten Gebiet müssen gar keine Schieberkappen berücksichtigt werden.

Darüber hinaus muss auch ein weiterer wesentlicher Punkt beachtet werden: die Distanz der Anlieferung vom Lager zur Baustelle ist bei jeder Baustelle anders. Wie dies berücksichtigt werden soll, muss weiter diskutiert werden, hier gibt es noch keine abschliessende Lösung.

 

Probleme bei Strassenerneuerung

Bei der Strassenerneuerung besteht das Problem darin, dass der Graben komplett auf einmal ausgehoben wird. Das heisst, dass der Belag geschnitten wird, anschliessend wird er ausgebrochen und der Aushub erfolgt. Der Belag wird nicht auf die gesamte Breite rückgebaut und erst danach wird mit dem Aushub für die einzelnen Leitungen begonnen. Dasselbe gilt bei der Verfüllung des Grabens. Zuerst wird der Unterlagsbeton für das Rohr eingefüllt, dann wird das Rohr verlegt, anschliessend der Hüllbeton aufgefüllt und zum Schluss wird der Graben ganz verfüllt.

Um all diese Arbeitsschritte sauber in einer 4D- bzw. 5D-Simulation darstellen zu können, müsste ein sehr detailliertes Modell erstellt werden. Ein Modell mit diesem Detaillierungsgrad ist jedoch viel zu aufwendig und kann nicht sinnvoll genutzt werden. Darum müssen andere Möglichkeiten für die Zuordnung der anfallenden Kosten genutzt werden. So kann der Grabenaushub als Ganzes angesehen werden und die Kosten für die Rohrumhüllung können beispielsweise dem Rohr zugeordnet werden.

Fazit

Der eBKP-T gibt eine gute Kostengliederung nach Bauelementen vor und soll deshalb in Projekten vermehrt eingesetzt werden. So können zukünftig sinnvolle modellbasierte Ausschreibungen gemacht werden.

Die Kostenzuordnung und somit auch die Kostenermittlung sind stark vom Detaillierungsgrad des Modells abhängig. Bei detaillierten Modellen können die Kosten klar zugeordnet werden, bei weniger detaillierten Modellen müssen die Kosten teilweise über andere Bauelemente oder allenfalls über Dummy-Objekte angehängt werden.