RBM So definieren Sie die Prioritäten bei der Instandhaltung

Die Gewährleistung der Sicherheit und Effizienz von Straßen, Brücken, Viadukten und Tunneln ist eine der größten Herausforderungen für Betreiber, Konzessionäre und öffentliche Verwaltungen. Das Altern der Infrastrukturen und die Zunahme des Verkehrsaufkommens machen es immer wichtiger, die Eingriffe effektiv zu planen und den Einsatz der verfügbaren Ressourcen zu optimieren.

In diesem Kontext sind aktuelle Daten und fortschrittliche digitale Werkzeuge entscheidend, um die Instandhaltungsentscheidungen zu unterstützen. Dedizierte Lösungen für das Asset-Management von Infrastrukturen ermöglichen es, den Zustand der Bauwerke zu überwachen, die Informationen zu zentralisieren und die Eingriffe zu planen auf der Grundlage objektiver und messbarer Kriterien.

Unter den effektivsten Ansätzen für das Management von Infrastrukturen ist die risikobasierte Instandhaltung (RBM). Die risikobasierte Instandhaltung ist eine Methodik, die die Instandhaltungsprioritäten basierend auf dem Risikoniveau der Vermögenswerte zuweist, das durch die Kombination der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls mit den potenziellen Konsequenzen für die Infrastruktur, die Nutzer, die Kontinuität des Dienstes und das Gebiet berechnet wird. Auf diese Weise werden die Eingriffe dort geplant, wo das Risiko am höchsten ist, wodurch Ressourcen, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Bauwerke optimiert werden.

In diesem Artikel werden wir sehen, was die risikobasierte Instandhaltung ist, welche Faktoren bei der Analyse des Straßenrisikos zu berücksichtigen sind, wie ein RBM-Prozess entwickelt wird, welche digitalen Technologien ihre Anwendung unterstützen können und wie eine Fallstudie, die auf BIM, GIS, digitalen Erhebungen und Business Intelligence basiert, helfen kann, die Instandhaltungsprioritäten entlang eines Straßenabschnitts zu identifizieren.

Was ist die risikobasierte Instandhaltung (RBM)?

Die risikobasierte Instandhaltung (RBM) ist eine Methodik für das Management der Instandhaltung, die die Prioritäten für Eingriffe auf der Grundlage des Risikos definiert, das mit den verschiedenen Komponenten einer Infrastruktur verbunden ist. Im Gegensatz zu traditionellen Ansätzen, die die Aktivitäten in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit oder dem Auftreten eines Ausfalls planen, konzentriert sich die RBM auf die Elemente, die das größte Potenzial für Auswirkungen auf die Sicherheit, die Kontinuität des Dienstes und die Betriebskosten haben.

Das Konzept des Risikos ergibt sich im Allgemeinen aus der Kombination von zwei Hauptfaktoren:

Wahrscheinlichkeit, dass ein Ausfall oder ein signifikanter Verschleiß auftritt;
Konsequenzen, die ein solches Ereignis für die Nutzer, die Infrastruktur und das Gebiet haben könnte.

Das Ziel ist nicht, das Risiko vollständig zu eliminieren, sondern es bewusst zu managen, indem die wirtschaftlichen und operativen Ressourcen auf die Eingriffe gelenkt werden, die den größten Nutzen in Bezug auf die Reduzierung von Kritikalitäten bringen.

Die risikobasierte Instandhaltung integriert sich mit modernen Strategien des Asset-Managements für Infrastrukturen, da sie es ermöglicht, technische Daten, Inspektionen, Leistungsindikatoren und geografische Informationen in operative Prioritäten der Instandhaltung umzuwandeln.

Im Bereich der Straßeninfrastruktur ermöglicht die RBM, zahlreiche Aspekte gleichzeitig zu bewerten, darunter den Zustand der Fahrbahn, den Zustand von Ingenieurbauwerken, das Verkehrsaufkommen, die Exposition gegenüber Naturgefahren sowie die strategische Bedeutung der Verkehrsverbindungen. Das Ergebnis ist eine effizientere Instandhaltungsplanung, die fundierte Entscheidungen auf Basis objektiver Daten und messbarer Kriterien unterstützt.

Unterschied zwischen reaktiver, präventiver, prädiktiver und risikobasierter Instandhaltung

Im Management der Instandhaltung gibt es verschiedene Ansätze, die sich durch den Zeitpunkt des Eingriffs und die Art der verwendeten Informationen unterscheiden:

Die reaktive Instandhaltung stellt den einfachsten und traditionellsten Ansatz dar. Eingriffe werden nur nach dem Auftreten eines Ausfalls oder einer Störung durchgeführt. Obwohl diese Strategie eine minimale Planung erfordert, kann sie hohe Kosten, Unterbrechungen des Dienstes und erhöhte Sicherheitsrisiken mit sich bringen, insbesondere im Falle kritischer Infrastrukturen;
Die präventive Instandhaltung umfasst hingegen geplante Aktivitäten in festgelegten Zeitabständen
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oder beim Erreichen bestimmter Nutzungsschwellen. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Wahrscheinlichkeit plötzlicher Ausfälle zu reduzieren, garantiert jedoch nicht immer eine optimale Nutzung der Ressourcen, da einige Eingriffe möglicherweise durchgeführt werden, wenn sie nicht unbedingt erforderlich sind;
Die Vorrausschauende Instandhaltung basiert auf der Analyse der tatsächlichen Bedingungen des Bauwerks und dem Einsatz von Sensoren, Inspektionen und Datenerfassungssystemen. In diesem Fall werden Eingriffe geplant, wenn die Indikatoren Anzeichen von Verschleiß zeigen oder eine zunehmende Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls anzeigen;
Die risikobasierte Instandhaltung führt eine weitere Analyseebene ein. Neben der Bewertung des Erhaltungszustands der Infrastruktur und der Wahrscheinlichkeit, dass ein Problem auftritt, berücksichtigt sie auch die Konsequenzen, die ein solches Ereignis nach sich ziehen könnte. Zwei Elemente mit ähnlichen Bedingungen können daher unterschiedliche Prioritäten erhalten, wenn ihr möglicher Ausfall unterschiedliche Auswirkungen auf die Sicherheit, die Mobilität, die lokale Wirtschaft oder die Kontinuität des Dienstes hat.

Zum Beispiel könnte ein sekundärer Straßenabschnitt mit begrenztem Verkehr und ein Viadukt an einer wichtigen Verkehrsader den gleichen Verschleißgrad aufweisen. Die Konsequenzen eines Ausfalls des Viadukts wären jedoch potenziell viel schwerwiegender, was eine höhere Priorität für den Eingriff erforderlich macht.

Aus diesem Grund wird die RBM heute als eine der effektivsten Strategien für das Management komplexer Infrastrukturen angesehen, da sie es ermöglicht, die verfügbaren Ressourcen rationaler und konsistenter mit dem tatsächlich vorhandenen Risikoniveau zuzuweisen.

Ansatz	Wann wird eingegriffen	Benötigte Daten	Ziel
Reaktiv	Nach dem Ausfall	Niedrig	Wiederherstellung
Präventiv	In festgelegten Intervallen	Mittel	Prävention
Prädiktiv	Basierend auf den Bedingungen	Hoch	Vorhersage des Ausfalls
Risikobasiert	Basierend auf dem Risikoniveau	Hoch	Priorisierung der Eingriffe

Warum die risikobasierte Instandhaltung auf Straßeninfrastrukturen anwenden?

Straßeninfrastrukturen sind entscheidend für die Mobilität von Personen und Gütern, für die Verbindungen zwischen urbanen und produktiven Gebieten sowie für die Kontinuität der Dienstleistungen im Gebiet. Straßen, Autobahnen, Brücken, Viadukte und Tunnel stellen daher ein strategisches Erbe dar, das mit immer effektiveren Kriterien verwaltet werden muss.

Viele Infrastrukturnetze wurden jedoch vor mehreren Jahrzehnten gebaut und müssen sich heute mit Phänomenen des Alterns, steigenden Verkehrsbelastungen und zunehmend belastenden Umweltbedingungen auseinandersetzen. Hinzu kommen oft begrenzte finanzielle Ressourcen, die es schwierig machen, gleichzeitig an allen Bauwerken, die Wartung benötigen, Eingriffe vorzunehmen.

In diesem Kontext reicht es nicht aus, die Instandhaltung nur nach dem Alter des Bauwerks oder den erhaltenen Meldungen zu planen. Es bedarf einer Methode, die in der Lage ist, die kritischsten Elemente zu identifizieren, objektive Prioritäten zu definieren und transparente Entscheidungen zu unterstützen.

Die risikobasierte Instandhaltung erfüllt dieses Bedürfnis, da sie technische Daten, operative Informationen und Risikobewertungen kombiniert. Ziel ist es, die Situationen zu identifizieren, in denen das Verhältnis zwischen der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und den potenziellen Konsequenzen einen prioritären Eingriff erfordert, um den Einsatz der verfügbaren Ressourcen zu optimieren.

Die Anwendung von RBM auf die Straßeninfrastruktur ermöglicht es, die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer zu verbessern, das Risiko plötzlicher Ausfälle und Betriebsunterbrechungen zu verringern, Investitionen in die Instandhaltung besser zu planen, umfangreiche und komplexe Netzwerke zu verwalten, die Transparenz der Entscheidungsprozesse zu erhöhen und eine nachhaltigere Verwaltung des Lebenszyklus der Bauwerke zu fördern.

Ein weiterer besonders relevanter Aspekt betrifft die zunehmende Verfügbarkeit von Daten aus Überwachungssystemen, digitalen Inspektionen, geomatischen Erhebungen und Informationsmodellen. Dank dieser Informationen ist es heute möglich, immer präzisere und im Zeitverlauf aktualisierte Risikobewertungen zu erstellen und damit Instandhaltungsansätze zu überwinden, die ausschließlich auf Erfahrungswerten oder auf regelmäßigen, nicht miteinander verknüpften Kontrollen beruhen.

Welche Faktoren sind bei der Analyse des Straßenrisikos zu berücksichtigen?

Die risikobasierte Instandhaltung erfordert eine umfassendere Analyse, die sowohl die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls als auch die Konsequenzen berücksichtigt, die ein solches Ereignis nach sich ziehen könnte.

Aus diesem Grund ist es notwendig, Informationen aus verschiedenen Quellen zu integrieren, wie Inspektionen, Überwachungen, Verkehrsdaten, Unfallstatistiken und Umweltinformationen. Zu den relevantesten Faktoren gehören der Zustand der Infrastruktur, die Intensität der Verkehrsströme, die Eigenschaften der Strecke, das Vorhandensein strategischer Bauwerke und der territoriale Kontext, in den das Bauwerk eingebettet ist.

Faktoren, die das Infrastruktur-Risiko beeinflussen

Zustand der Straßenoberfläche

Der Zustand der Straßenoberfläche ist eines der ersten Parameter, die bei einer Risikobewertung berücksichtigt werden müssen. Abgenutzte Beläge, Oberflächenbeschädigungen, Verformungen, Risse oder Phänomene des strukturellen Verfalls können die Leistung der Infrastruktur schrittweise beeinträchtigen und die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen oder Gefahren erhöhen.

Die Analyse muss nicht nur die sichtbaren Bedingungen der Fahrbahn berücksichtigen, sondern auch den Zustand der tiefen Schichten der Straßenoberfläche, der Entwässerungssysteme, der Sicherheitsbarrieren und anderer Elemente, die zur Funktionalität des Bauwerks beitragen.

Die Informationen können durch visuelle Inspektionen, instrumentelle Messungen, kontinuierliche Überwachungssysteme und spezifische Diagnosetests gesammelt werden. Je genauer das Wissen über den Zustand der Erhaltung ist, desto zuverlässiger wird die Risikobewertung des Straßenabschnitts sein.

Verkehr, Exposition und Servicelevel

Die Intensität und Art des Verkehrs beeinflussen direkt das Risikoniveau einer Infrastruktur. Ein Abschnitt, der durch hohe Verkehrsvolumina oder eine signifikante Präsenz von Schwerlastfahrzeugen gekennzeichnet ist, ist in der Regel höheren Belastungen ausgesetzt und hat im Falle eines Ausfalls oder einer Dienstleistungsbeschränkung gravierendere Konsequenzen.

Auch die Rolle, die die Infrastruktur innerhalb des Verkehrsnetzes spielt, ist von besonderer Bedeutung. Eine Straße, die produktive Gebiete, Krankenhäuser, Häfen oder strategische Logistikzentren verbindet, kann ein höheres Kritikalitätsniveau aufweisen als alternative Routen mit geringerer funktionaler Relevanz.

Aus diesem Grund muss die Risikobewertung sowohl die Verkehrsdaten als auch das von der Infrastruktur garantierte Servicelevel und die Auswirkungen, die mögliche Unterbrechungen auf die Mobilität des Gebiets haben könnten, berücksichtigen.

Vorhandensein von Brücken, Viadukten, Tunneln und Kunstwerken

Das Vorhandensein von Brücken, Viadukten, Tunneln, Stützmauern und anderen Kunstwerken erhöht das Niveau der Komplexität im Infrastrukturmanagement. Diese Elemente sind oft spezifischen Verfallmechanismen ausgesetzt und erfordern spezielle Überwachungs- und Instandhaltungsmaßnahmen.

Darüber hinaus kann ein möglicher Ausfall oder eine Nutzungseinschränkung erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit und die Kontinuität des Verkehrs haben. Aus diesem Grund werden solche Bauwerke in der Regel als hochkritische Elemente betrachtet und spielen eine bedeutende Rolle in den Risikobewertungen.

Trassengeometrie und höhen- und lagebezogene Bedingungen

Auch die geometrischen Eigenschaften der Straße können das Risikoniveau beeinflussen. Kurven mit kleinen Radien, steile Neigungen, enge Fahrbahnen, komplexe Kreuzungen oder eingeschränkte Sichtverhältnisse können die Wahrscheinlichkeit von Unfällen erhöhen und das Management von Notfällen erschweren.

Die höhen- und lagebezogene Bedingungen wirken sich zudem auf die Belastungen aus, denen die Infrastruktur ausgesetzt ist, und auf die Geschwindigkeit, mit der bestimmte Verfallsphänomene auftreten können. Aus diesem Grund muss die Geometrie der Strecke zusammen mit anderen technischen und funktionalen Parametern bewertet werden.

Unfallhäufigkeit und Historie kritischer Ereignisse

Die Daten zu Unfällen stellen eine wertvolle Quelle dar, um Risikosituationen zu identifizieren, die nicht immer während technischer Inspektionen offensichtlich sind.

Die Häufigkeit der Unfälle, deren Schwere, das Vorhandensein von Unfallschwerpunkten und das Wiederauftreten ähnlicher Ereignisse im Laufe der Zeit können kritische Punkte aufzeigen, die mit der Konfiguration der Straße, den Bedingungen des Belags oder der Interaktion zwischen Infrastruktur und Nutzern zusammenhängen.

Auch die Historie von Ereignissen wie Setzungen, Überschwemmungen, Erdrutschen, Verkehrsunterbrechungen oder außergewöhnlichen Instandhaltungsmaßnahmen liefert nützliche Informationen, um das Verhalten des Bauwerks im Laufe der Zeit zu verstehen und die Wahrscheinlichkeit zu schätzen, dass bestimmte Probleme erneut auftreten können.

Hydrogeologische Verwundbarkeit und Umweltbedingungen

Straßeninfrastrukturen operieren innerhalb territorialer Kontexte, die oft durch unterschiedliche Expositionsniveaus gegenüber Naturgefahren gekennzeichnet sind. Gebiete, die Erdrutschen, Erosion, Überschwemmungen, Setzungen oder Instabilitätsphänomene ausgesetzt sind, erfordern besondere Aufmerksamkeit im Rahmen der Risikoanalysen.

Auch die klimatischen Bedingungen können sich erheblich auf die Haltbarkeit der Bauwerke auswirken. Temperaturwechsel, Frost-Tau-Zyklen, hohe Salinität, intensive Niederschläge oder extreme Wetterereignisse können den Verfall der Materialien beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit von Schäden erhöhen.

Die zunehmende Häufigkeit außergewöhnlicher klimatischer Phänomene macht es daher immer wichtiger, Umweltinformationen in die Entscheidungsprozesse im Zusammenhang mit der Instandhaltung der Infrastrukturen zu integrieren.

Folgen eines Ausfalls für Nutzer, Netz und Gebiet

Bei der risikobasierten Instandhaltung zählt nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, sondern auch die Auswirkungen, die ein solches Ereignis nach sich ziehen könnte.

Die vorübergehende Schließung einer lokalen Straße und die Unterbrechung einer strategischen Verbindung können in der Tat sehr unterschiedliche Konsequenzen haben. In einigen Fällen kann die Beeinträchtigung für die Nutzer begrenzt sein, während in anderen schwerwiegende Auswirkungen auf die Mobilität, die wirtschaftlichen Aktivitäten, die Reisezeiten und die Zugänglichkeit zu wesentlichen Dienstleistungen auftreten können.

Aus diesem Grund stellen die potenziellen Folgen eines Ausfalls eines der wichtigsten Parameter bei der Festlegung der Interventionsprioritäten dar. Eine korrekte Bewertung dieser Auswirkungen ermöglicht es, Investitionen auf die Infrastrukturen zu konzentrieren, die eine strategischere Rolle für das Gebiet und die Gemeinschaft spielen.

Wie funktioniert ein Prozess der risikobasierten Instandhaltung für Straßen und Autobahnen?

Die Anwendung der risikobasierten Instandhaltung auf Straßeninfrastrukturen folgt einem strukturierten Prozess, der es ermöglicht, Daten und technische Informationen in operative Entscheidungen umzuwandeln. Obwohl die Vorgehensweisen je nach den Eigenschaften des Netzes und den verfügbaren Werkzeugen variieren können, bleibt das Grundprinzip immer dasselbe: die relevantesten Kritikalitäten zu identifizieren und die Prioritäten für Eingriffe basierend auf dem Risikoniveau zuzuweisen.

Die erste Phase besteht in der Sammlung der verfügbaren Informationen über die Infrastruktur, einschließlich Stammdaten, Inspektionsergebnisse, Verkehrsinformationen, Wartungshistorie und gegebenenfalls Überwachungsdaten. Anschließend werden die Bedingungen der verschiedenen Komponenten des Netzes bewertet, um Anomalien und Anzeichen von Verschlechterung zu identifizieren.

Die gesammelten Daten werden dann verwendet, um das Risiko, das mit jedem Asset verbunden ist, zu schätzen, indem die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und die erwarteten Konsequenzen kombiniert werden, um jeder Infrastruktur ein Kritikalitätsniveau zuzuweisen und die entsprechenden Wartungsprioritäten zu definieren.

Sobald die Analyse abgeschlossen ist, können die Elemente des Netzes in verschiedene Risikokategorien klassifiziert werden. Die als kritisch erachteten Infrastrukturen werden unter die Prioritäten für Eingriffe eingeordnet, während diejenigen mit niedrigeren Risikostufen regelmäßigen Überwachungen oder geplanten Eingriffen im mittelfristigen bis langfristigen Zeitraum unterzogen werden können.

Der Prozess endet nicht mit der Planung der Wartungsaktivitäten. Einer der wichtigsten Aspekte der risikobasierten Instandhaltung ist in der Tat die stetige Aktualisierung der verfügbaren Informationen. Neue Inspektionen, Überwachungsdaten, Änderungen der Verkehrsströme oder Veränderungen der Umweltbedingungen können das Risikoniveau beeinflussen und eine Überprüfung der zuvor definierten Prioritäten erforderlich machen.

Dank dieses dynamischen Ansatzes wird die Instandhaltung nicht mehr als einfache Abfolge geplanter Eingriffe verwaltet, sondern als ein kontinuierlicher Entscheidungsprozess, der sich an die Entwicklung der Bedingungen der Infrastruktur und des Kontexts, in dem sie operiert, anpassen kann.

Phasen eines RBM-Prozesses

BIM, GIS, KI und BI zur Unterstützung der risikobasierten Instandhaltung

Die Effektivität der risikobasierten Instandhaltung hängt in hohem Maße von der Verfügbarkeit zuverlässiger Daten und der Fähigkeit ab, diese in nützliche Informationen für den Entscheidungsprozess umzuwandeln. Aus diesem Grund hat das Management der Straßeninfrastruktur in den letzten Jahren eine zunehmende Integration digitaler Technologien erfahren, die die Risikoanalyse und die Planung von Eingriffen unterstützen können.

Zu den relevantesten Werkzeugen gehört das BIM (Building Information Modeling), das es ermöglicht, digitale Modelle zu erstellen, die geometrische, technische und managementbezogene Informationen der Bauwerke enthalten. Im Infrastruktursektor fördert der Einsatz von BIM ein tieferes Verständnis der Ressourcen und ein effizienteres Management der Wartungsaktivitäten. Um das Thema zu vertiefen, können Sie diesen Artikel über BIM für Infrastrukturen konsultieren.

Neben dem BIM spielt auch das GIS (Geographic Information System) eine grundlegende Rolle, da es ermöglicht, die Infrastrukturen im territorialen Kontext zu analysieren. Durch die Georeferenzierung der Daten ist es möglich, die Bedingungen der Bauwerke mit externen Faktoren wie Verkehr, Umgebungsmerkmalen, Naturgefahren und der Verteilung von Dienstleistungen zu korrelieren.

Die Künstliche Intelligenz (KI) eröffnet zudem neue Perspektiven im Wartungsmanagement. Fortschrittliche Algorithmen können große Datenmengen aus Sensoren, Inspektionen und Überwachungssystemen verarbeiten, um Anomalien zu identifizieren, wiederkehrende Muster zu erkennen und die Vorhersage von Ausfällen zu unterstützen.

Dieses digitale Ökosystem wird durch Business Intelligence (BI)-Plattformen ergänzt, die es ermöglichen, Informationen aus verschiedenen Quellen über Dashboards und Kennzahlen zu aggregieren und zu visualisieren. Auf diese Weise können die Betreiber eine aktuelle Sicht auf den Zustand des Netzes erhalten und schnell Situationen identifizieren, die besondere Aufmerksamkeit erfordern.

Die Integration von BIM, GIS, KI und BI ermöglicht es somit, eine fragmentierte Informationsverwaltung zu überwinden und ein digitales Umfeld zu schaffen, in dem technische, territoriale und operationale Daten koordiniert genutzt werden können, um die risikobasierten Instandhaltungsstrategien zu unterstützen.

Diese Integration wird besonders effektiv, wenn sie auf reale Fälle von Risikoanalysen an Straßenabschnitten angewendet wird, in denen geometrische Daten, digitale Erhebungen, territoriale Informationen, Unfallstatistiken und Entscheidungsdashboards in einem einzigen Informationssystem abgerufen werden können.

BIM, GIS, KI und BI zur Unterstützung der risikobasierten Instandhaltung

Fallstudie: zügige Risikoanalyse eines Straßenabschnitts mit BIM, GIS und Business Intelligence

Ein konkretes Beispiel für die Anwendung der risikobasierten Instandhaltung betrifft die zügige Risikoanalyse von Straßen- und Autobahnabschnitten durch die Integration von BIM-Daten, GIS, digitalen Erhebungen, Business Intelligence-Tools und Technologien, die die Analyse unterstützen.

Ziel der Fallstudie ist es, Betreiber und Konzessionäre bei der Bewertung der Prioritäten für Eingriffe zu unterstützen, indem ein Informationssystem bereitgestellt wird, das in der Lage ist, technische, territoriale und prüfungsbezogene Daten zur Infrastruktur zu sammeln, zu organisieren und zu korrelieren. Auf diese Weise basiert der Entscheidungsprozess nicht mehr nur auf isolierten Bewertungen oder regelmäßigen Kontrollen, sondern auf einer integrierten Lesart des Risikos, das mit dem Straßenabschnitt und den entlang der Strecke vorhandenen Bauwerken verbunden ist.

Von der Datensammlung zum digitalen Wissensrahmen

Die erste Phase betraf den Aufbau des Wissensrahmens der Infrastruktur. Es wurden geometrische Daten, Informationen zu Kunstwerken, dreidimensionale Erhebungen, Punktwolken, 360°-Bilder, Umweltdaten und kartografische Layer zu Phänomenen wie Erdrutschen, hydraulischer Gefährdung und den Bedingungen des Geländes gesammelt.

Die Erhebungen können mit verschiedenen Technologien durchgeführt werden, darunter mobile Laserscanner, Drohnenvermessungen, Langstreckenlaserscanner und 360°-Fotografie-Akquisitionssysteme. Diese Werkzeuge ermöglichen es, eine detaillierte digitale Darstellung des Straßenabschnitts, der vorhandenen Bauwerke und des territorialen Kontexts zu erhalten, oft ohne den Verkehr während der Erhebungen unterbrechen zu müssen.

Das Ergebnis ist ein echtes „digitales Nullzeit“-Abbild der Infrastruktur, das nützlich ist, um den aktuellen Zustand mit späteren Erhebungen zu vergleichen, Abnutzungen, Anomalien oder zeitliche Veränderungen zu identifizieren und die Aktivitäten zur Überwachung und Instandhaltung zu unterstützen.

BIM-GIS-Integration zur Lesart der Infrastruktur im Kontext

Die gesammelten Daten werden in einer BIM-GIS-Umgebung integriert, in der Informationsmodelle, Punktwolken, Kartografien und territoriale Layer in einer einzigen gemeinsamen Ansicht konsultiert werden können. Die Georeferenzierung der Informationen ermöglicht es, jedes Element der Infrastruktur mit seinem räumlichen Kontext zu verknüpfen, was die gemeinsame Lesart zwischen dem Zustand des Bauwerks und den Umweltbedingungen erleichtert.

In diesem System ist es möglich, beispielsweise die Straßenführung zusammen mit den vorhandenen Kunstwerken, den BIM-Modellen, den Punktwolken, den Daten zur hydraulischen Gefährdung, den erdrutschgefährdeten Bereichen und anderen territorialen Themen zu visualisieren. Diese Integration ermöglicht es, eine separate Datenverwaltung zu überwinden und eine umfassendere Informationsbasis für die Risikoanalyse zu schaffen.

Analyse der Unfallhäufigkeit und Identifizierung kritischer Punkte

Ein besonders relevantes Element der Fallstudie betrifft die Analyse der Unfallhäufigkeit. Die Daten zu den entlang der Strecke registrierten Unfällen können geografisch dargestellt und nach der Schwere des Ereignisses, dem betroffenen Abschnitt und dem Zeitpunkt des Geschehens, beispielsweise tagsüber oder nachts, unterschieden werden.

Diese Lesart ermöglicht es, die kritischen Punkte des Netzes zu identifizieren und zu verstehen, ob die Konzentration der Unfälle mit lokalen Faktoren wie der Geometrie der Strecke, Sichtverhältnissen, der Präsenz von Hindernissen, den Bedingungen des Belags, Sicherheitsbarrieren oder höhen- und lagebezogene Eigenschaften der Straße zusammenhängt.

Um die Analyse objektiver zu gestalten, kann auch die Unfallrate verwendet werden, die berechnet wird, indem die Anzahl der Unfälle in Relation zur Anzahl der durchgefahrenen Fahrzeuge und zur Länge des betrachteten Abschnitts gesetzt wird. Dieser Indikator ermöglicht es, das Verhalten eines Straßenabschnitts mit durchschnittlichen Referenzwerten zu vergleichen und potenzielle Risiken über dem Durchschnitt zu identifizieren.

BI-Dashboard und Instandhaltungsprioritäten

Die Integration mit Business Intelligence-Tools ermöglicht es, die gesammelten Daten in Dashboards, Grafiken und synthetischen Indikatoren zu transformieren. Durch visuelle Darstellungen wie thematische Karten, Streudiagramme oder Kritikalitätsindikatoren kann der Betreiber schnell die Kilometer mit dem höchsten Risiko identifizieren und den Eingriffen Prioritäten zuweisen.

Auf diese Weise werden die Rohdaten aus verschiedenen Quellen in wertvolle Informationen für den Entscheidungsprozess umgewandelt. Die Dashboards ermöglichen es, Straßenabschnitte zu vergleichen, die Verteilung kritischer Ereignisse zu visualisieren, Punkte mit höherer Unfallhäufigkeit hervorzuheben und die Planung der Eingriffe in Abhängigkeit vom Prioritätsgrad zu unterstützen.

Der Wert der Fallstudie liegt gerade in der Möglichkeit, von einer fragmentierten Verwaltung der Informationen zu einem integrierten digitalen System überzugehen, in dem BIM-Daten, GIS, Erhebungen, Inspektionen und Risikoinformationen zur Definition der Prioritäten beitragen. In dieser Perspektive wird die risikobasierte Instandhaltung zu einem kontinuierlichen operativen Prozess, der sich im Laufe der Zeit mit neuen Erhebungen, neuen Inspektionen und neuen Ereignissen, die während des Lebenszyklus der Infrastruktur registriert werden, aktualisieren kann.

Von der RBM zum digitalen Zwilling der Infrastrukturen

Die Fallstudie zeigt, wie die Integration von BIM-Daten, GIS, digitalen Erhebungen, Inspektionen und Business-Intelligence-Dashboards eine konkrete Grundlage für die Entwicklung zum digitalen Zwilling der Infrastrukturen darstellen kann.

Die Entwicklung digitaler Technologien transformiert schrittweise die Art und Weise, wie Infrastrukturen während ihres gesamten Lebenszyklus verwaltet werden. In diesem Kontext stellt die risikobasierte Instandhaltung eines der grundlegenden Elemente für den Aufbau immer fortschrittlicherer Managementmodelle dar, die auf die kontinuierliche Aktualisierung von Informationen und die Unterstützung von Entscheidungen ausgerichtet sind.

Eines der Konzepte, das zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist der digitale Zwilling, also eine digitale Replik der Infrastruktur, die geometrische Daten, technische Informationen, betriebliche Daten und Ergebnisse der Überwachungen in einer einzigen Informationsumgebung integriert.

Im Gegensatz zu einem einfachen dreidimensionalen Modell wird der digitale Zwilling kontinuierlich durch Daten aus dem Feld aktualisiert und ermöglicht es, den Zustand des Bauwerks nahezu in Echtzeit darzustellen. Dies ermöglicht es den Betreibern, die Bedingungen der Infrastruktur zu überwachen, zukünftige Szenarien zu simulieren und die Auswirkungen verschiedener Instandhaltungsstrategien zu bewerten, bevor sie umgesetzt werden.

Grundlage dieses Ansatzes ist oft die Verfügbarkeit von Modellen, die nach den Prinzipien der Informationsmodellierung der Infrastrukturen (iBIM) entwickelt wurden, die es ermöglichen, die Informationen zu den Infrastruktur-Assets strukturiert zu organisieren und zu verwalten.

Die Integration zwischen digitalem Zwilling und risikobasierter Instandhaltung ermöglicht eine signifikante Verbesserung der Qualität der Risikoanalysen. Die Informationen von Sensoren, Inspektionen und Überwachungssystemen können nämlich das digitale Modell kontinuierlich speisen, die Kritikalitätsindikatoren aktualisieren und die Definition der Prioritäten für Eingriffe unterstützen.

In der Perspektive wird die Konvergenz zwischen RBM, digitalem Zwilling, künstlicher Intelligenz und fortschrittlichen Überwachungssystemen eine zunehmend prädiktive und proaktive Verwaltung der Infrastrukturen ermöglichen. Das Ziel wird nicht mehr nur darin bestehen, einzugreifen, wenn eine Kritikalität auftritt, sondern Probleme vorherzusehen und den gesamten Lebenszyklus der Assets zu optimieren, wodurch Sicherheit, Zuverlässigkeit und wirtschaftliche Nachhaltigkeit verbessert werden.

Vorteile und Grenzen der risikobasierten Instandhaltung

Die Einführung der risikobasierten Instandhaltung bietet zahlreiche Vorteile im Management von Straßeninfrastrukturen, insbesondere wenn es darum geht, den Einsatz der verfügbaren Ressourcen zu optimieren und Eingriffsprioritäten auf der Grundlage objektiver Kriterien festzulegen.

Zu den Hauptvorteilen der risikobasierten Instandhaltung gehören:

eine größere Fähigkeit, die kritischsten Infrastrukturen zu identifizieren und die Instandhaltungsmaßnahmen auf diese zu konzentrieren;
die Verbesserung der Sicherheit durch die präventive Identifizierung von Situationen mit höherem Risiko;
eine effizientere Planung von Investitionen und Instandhaltungsaktivitäten;
die Reduzierung unerwarteter Unterbrechungen des Dienstes und von Notfalleingriffen;
eine größere Transparenz in den Entscheidungsprozessen, unterstützt durch messbare Daten und Indikatoren;
ein nachhaltigeres Management des gesamten Lebenszyklus der Infrastrukturen.

Trotz dieser Vorteile weist die Anwendung der Methodik auch einige Herausforderungen auf, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen:

die Notwendigkeit, über zuverlässige, aktuelle und leicht zugängliche Daten zu verfügen;
die erforderliche Anfangsinvestition für die Sammlung, Organisation und Digitalisierung der Informationen;
die Komplexität der Integration zwischen Datenquellen, Überwachungssystemen und unterschiedlichen Managementplattformen;
die Einbeziehung multidisziplinärer Kompetenzen für die Risikoanalyse und die Interpretation der Ergebnisse;
die Notwendigkeit, die Bewertungen regelmäßig zu aktualisieren, um das System über die Zeit hinweg effektiv zu halten.

Wie man eine RBM-Strategie für Straßeninfrastrukturen einrichtet?

Die Implementierung einer Strategie der risikobasierten Instandhaltung erfordert einen strukturierten Prozess, der es ermöglicht, Daten und technische Informationen in operative Entscheidungen umzuwandeln. Im Allgemeinen kann der Weg in die folgenden Schritte unterteilt werden:

die Infrastruktur-Ressourcen erfassen: Der erste Schritt besteht darin, die zu verwaltenden Infrastrukturen zu identifizieren und zu katalogisieren, indem Informationen über Straßen, Brücken, Viadukte, Tunnel und andere Bauwerke im Netz gesammelt werden;
verfügbare Daten sammeln und organisieren: Es ist notwendig, Daten zum Zustand der Bauwerke, zu Inspektionen, zur Überwachung, zum Verkehr, zu durchgeführten Eingriffen und zu kritischen Ereignissen, die im Laufe der Zeit registriert wurden, zu zentralisieren;
Bewertungskriterien für das Risiko definieren: Es müssen Parameter festgelegt werden, die zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und der möglichen damit verbundenen Konsequenzen verwendet werden, wobei die Eigenschaften des Netzes und die Managementziele berücksichtigt werden;
die Infrastrukturen nach Risikoniveau klassifizieren: Die Analyse ermöglicht es, die kritischsten Ressourcen zu identifizieren und objektive Prioritäten für die Instandhaltungsmaßnahmen zuzuweisen;
die Eingriffe planen und die Ressourcen zuweisen: Basierend auf den identifizierten Prioritäten können die Instandhaltungsaktivitäten geplant und die finanziellen Mittel den Bauwerken mit dem höchsten Kritikalitätsgrad zugewiesen werden;
die Bewertungen regelmäßig überwachen und aktualisieren: Die risikobasierte Instandhaltung ist ein dynamischer Prozess. Neue Daten aus Inspektionen, Sensoren und Überwachungen müssen verwendet werden, um die Analysen kontinuierlich zu aktualisieren und die Instandhaltungsstrategien an die sich ändernden Bedingungen der Infrastruktur anzupassen.

Die risikobasierte Instandhaltung stellt heute einen der effektivsten Ansätze zur Verbesserung des Managements von Straßeninfrastrukturen dar, um Instandhaltungsinvestitionen zu optimieren und die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsniveaus des Netzes zu erhöhen. Die Integration mit digitalen Technologien, Überwachungssystemen und Asset-Management-Plattformen ermöglicht zudem, zunehmend fundierte und datengestützte Entscheidungen zu unterstützen.

Um den gesamten Lebenszyklus von Straßen, Brücken und anderen Infrastrukturwerken effizient zu verwalten, entdecken Sie die Software für das Infrastructure Asset Management, die entwickelt wurde, um Daten, Überwachungen und Instandhaltungsprozesse in einer einzigen digitalen Umgebung zu zentralisieren.

FAQ zur risikobasierten Instandhaltung

Was ist die risikobasierte Instandhaltung?

Die risikobasierte Instandhaltung ist eine Instandhaltungsstrategie, die die Prioritäten von Eingriffen basierend auf dem Risikoniveau der Ressourcen definiert. Das Risiko wird bewertet, indem die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls oder einer Verschlechterung sowie die Konsequenzen, die ein solches Ereignis für Sicherheit, Dienstleistung, Nutzer und Gebiet haben könnte, berücksichtigt werden.

Wie wird das Risiko in der Instandhaltung von Infrastrukturen berechnet?

Das Risiko kann geschätzt werden, indem verschiedene Faktoren kombiniert werden, darunter die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, Konsequenzen, Verwundbarkeit des Bauwerks, Exposition und Gefährlichkeit des Kontexts. Im Bereich der Infrastruktur können diese Elemente durch Risikomatrizen, Aufmerksamkeitsklassen, Kritikalitätsindizes und Instandhaltungs-KPIs zusammengefasst werden.

Welche Daten sind erforderlich, um die risikobasierte Instandhaltung anzuwenden?

Für die Anwendung der risikobasierten Instandhaltung sind Stammdaten der Ressourcen, Inspektionen, geometrische Erhebungen, Zustand der Erhaltung, Verkehrsinformationen, Historie der Eingriffe, Unfallstatistiken, strukturelle Überwachungen sowie Umwelt- oder Gebietsinformationen erforderlich.

Welche Rolle spielen BIM und GIS in der risikobasierten Instandhaltung?

BIM ermöglicht es, die geometrischen, technischen und verwaltungstechnischen Informationen der Infrastrukturressourcen zu organisieren, während GIS es erlaubt, diese Informationen im territorialen Kontext zu lesen. Die BIM-GIS-Integration hilft, den Zustand des Bauwerks mit externen Faktoren wie Verkehr, Erdrutschen, hydraulischem Risiko, Unfällen und Zugänglichkeit zu verknüpfen.

Warum ist Business Intelligence in der risikobasierten Instandhaltung nützlich?

Business Intelligence ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen zu aggregieren und in Dashboards, Grafiken und synthetischen Indikatoren zu transformieren. Auf diese Weise können die Betreiber schnell die kritischsten Ressourcen identifizieren, verschiedene Straßenabschnitte vergleichen und die Eingriffe basierend auf dem Prioritätsniveau planen.

Was ist die Verbindung zwischen risikobasierter Instandhaltung und digitalem Zwilling?

Der digitale Zwilling kann den Prozess der risikobasierten Instandhaltung im Laufe der Zeit speisen und aktualisieren, indem er Daten aus Erhebungen, Sensoren, Inspektionen, BIM-Modellen, GIS und Überwachungssystemen integriert. Dies ermöglicht die Bewertung der Risikoevolution und verbessert die Planung der Eingriffe über den gesamten Lebenszyklus der Infrastruktur hinweg.