Open-BIM-Tauglichkeit und benutzerdefinierte Erweiterbarkeit von Softwaretools im Untertagebau

Abstract

In der Baubranche wird die Digitalisierung anhand der Arbeitsmethode, Building Information Modeling, realisiert. Dabei handelt es sich um eine integrative Planung, die über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks kontinuierlich in einem Modell fortgeführt wird. Dafür bietet der Markt gegenwärtig eine Vielzahl spezialisierter Softwarelösungen an, welche im Zuge eines Tunnelprojekts eingesetzt werden. Um Planungen unterschiedlicher Gewerke aus unterschiedlichen Programmen in einem Modell zu vereinen, wird die Open-BIM -Methode für den Datenaustausch benötigt. Da im Tunnelbau oft individuelle Lösungen gefordert sind, spielen auch benutzerdefinierte Erweiterungen für bestehende Programme über Programmierschnittstellen eine Rolle.In dieser Arbeit wird der gegenwärtige Entwicklungsstand der Datenweitergabe mittels offener Formate festgestellt. Die Programmauswahl beschränkt sich dabei auf jene, welche in einem Planungsprozess eines Tunnelprojekts sinnvoll eingesetzt werden können. Dazu wird deren Eignung für den Tunnelbau sowie die Open-BIM -Tauglichkeit, also Möglichkeiten eines offenen Datenaustauschs, untersucht. Sind spezielle Funktionen in der serienmäßigen Software nicht vorhanden, so besteht die Möglichkeit, sich über Programmierschnittstellen das Programm benutzerdefiniert zu erweitern. Inwiefern die Programme eine Individualisierung zulassen und ob vorgefertigte Plug-ins zur Verfügung stehen, wird ebenfalls thematisiert.Für die Beantwortung der Forschungsfragen wurde eine umfassende Literaturrecherche sowie eine qualitative Inhaltsanalyse durchgeführt. Dabei wurden Websites der Hersteller, Fachmagazine, Fachbücher und Dissertationen herangezogen. Der Bezug zur Praxis wurde mit Interviews von Fachexperten aus den Bereichen Auftraggeber, Planung, Ausführung und Betrieb hergestellt.Die Arbeit hat gezeigt, dass die meisten Programme für allgemeine Anwendungen konzipiert sind und nur teilweise Tunnelbau spezifische Funktionen vorhanden sind. Der Datenaustausch zwischen Programmen unterschiedlicher Hersteller wird über gängige native Formate, offene Formate und Drittprogramme realisiert. Die Möglichkeiten der Erweiterbarkeit variiert zwischen den Programmen und es kann sowohl der Funktionsumfang als auch die Kompatibilität gesteigert werden.Letztlich wurde festgestellt, dass zum heutigen Zeitpunkt noch keine universelle Lösung für den Datenaustausch, welche frei zugänglich ist und von allen Softwarelösungen unterstützt wird, existiert. Im Tunnelbau ist die Entwicklung verglichen mit dem Hochbau etwas rückständig, insbesondere aufgrund der hochkomplexen Anforderungen an die Darstellungen betreffend Geometrie, Geotechnik, Geologie und andere Tunnelspezifika. Diesbezüglich müssen noch weitere Standards entwickelt werden, jedoch ist durch die Option der benutzerdefinierten Erweiterbarkeit eine individuelle Problemlösung möglich.

In the current fourth industrial revolution, the focus is no longer on innovations in production techniques but on networking and communication. In the construction industry, digitalization is realized using Building Information Modelling. This is integrative planning that is continued in a model over the entire life cycle of a building, from the initial idea to demolition. Currently, the market offers a variety of specialized software solutions that are used for tunnel projects. A collaborative work process aims to unite the planning of different trades in one model, using the Open BIM method for data exchange. The desired solution is an open data format compatible with all programmes.In tunnelling, individual solutions are very often required. Programming interfaces can be used to add extensions to an existing programme that include both additional modelling tools and options for data exchange.In this thesis, the current state of development of data transfer utilizing open formats is determined. The selection of programmes is limited to those that can be usefully employed in the planning process of a tunnel project. For this purpose, their suitability for tunnelling and the Open-BIM suitability, i.e. possibilities of open data exchange, are examined. If special functions are not available in the standard software, extending the programme in a user-defined way is possible via programming interfaces. The extent to which the programmes allow individualization and whether ready-made plug-ins are available will also be discussed.A comprehensive literature search was conducted to answer the research questions. Manufacturer websites, trade magazines, textbooks and dissertations were consulted. In order to establish a link to practice, experts from the areas of client, planning, execution and operation were interviewed. These interviews were evaluated with a qualitative content analysis.Ultimately, it was determined that there is still no universal solution for data exchange that is freely accessible and supported by all software solutions. Development is somewhat behind in tunnelling compared to structural engineering, especially due to the highly complex requirements for representations concerning geometry, geotechnics, geology and other tunnel specifics. Standards still need to be developed in this regard. The option of user-defined extensibility makes individual problem-solving possible.