Risikobasierte Instandhaltung: So definieren Sie Prioritäten für die Wartung von Straßen und Infrastrukturen

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 Erhöhung der Verkehrsaufkommen machen es immer wichtiger, die Eingriffe effektiv zu planen und den Einsatz der verfügbaren Ressourcen zu optimieren.

In diesem Kontext sind aktualisierte Daten und fortschrittliche digitale Werkzeuge entscheidend, um die Instandhaltungsentscheidungen zu unterstützen. Lösungen im Bereich Infrastructure Asset Management ermöglichen es, den Zustand der Werke zu überwachen, Informationen zu zentralisieren und die Maßnahmen zu planen basierend auf objektiven und messbaren Kriterien.

Unter den effektivsten Ansätzen für das Management von Infrastrukturen ist die risikobasierte Instandhaltung („RBM“ Risk-Based Maintenance RBM) anzusprechen. Die risikobasierte Instandhaltung ist eine Methodik, die die Instandhaltungsprioritäten basierend auf dem Risikoniveau der Vermögenswerte festlegt, welches durch die Kombination der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls mit den potenziellen Konsequenzen für die Infrastruktur, die Nutzer, die Servicekontinuität und das Territorium berechnet wird. Auf diese Weise werden die Eingriffe dort geplant, wo das Risiko am höchsten ist, was Ressourcen, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Werke optimiert.

In diesem Artikel werden wir erläutern, 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 Vermessungen 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 Instandhaltungsmanagement-Methodik, die die Prioritäten der Intervention basierend auf dem Risiko der verschiedenen Komponenten einer Infrastruktur definiert. Im Gegensatz zu traditionellen Ansätzen, die die Tätigkeiten nach verstrichener Zeit oder dem Auftreten eines Ausfalls planen, konzentriert sich die RBM auf die Elemente, die das größte potenzielle Risiko für die Sicherheit, die Servicekontinuität und die Betriebskosten darstellen.

Das Konzept Risiko leitet sich allgemein aus der Kombination von zwei Hauptfaktoren ab:

• Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls oder signifikanten Abbaus;
• Konsequenzen, die solche Ereignisse für die Nutzer, die Infrastruktur und das Territorium mit sich bringen könnten.

Das Ziel ist nicht, das Risiko vollständig zu eliminieren, sondern es bewusst zu managen, sodass die finanziellen und operativen Ressourcen auf die Eingriffe konzentriert werden, die den größten Nutzen in Bezug auf die Reduktion der Risiken bieten.

Die risikobasierte Instandhaltung integriert sich in moderne Strategien des Immobilienmanagements, da sie es ermöglicht, technische Daten, Inspektionen, Leistungsindikatoren und geografische Informationen in operative Instandhaltungsprioritäten umzuwandeln.

Im Fall von Straßeninfrastrukturen ermöglicht die RBM die gleichzeitige Bewertung zahlreicher Aspekte, wie die Bedingungen der Fahrbahn, den Zustand der Bauwerke, die Verkehrsvolumina, die Exposition gegenüber Naturereignissen und die strategische Bedeutung der Verbindungen. Das Ergebnis ist eine effektivere Instandhaltungsplanung, die Entscheidungen auf der Grundlage objektiver Daten und messbarer Kriterien unterstützt.

Unterschied zwischen reaktiver, präventiver, prädiktiver und risikobasierter Instandhaltung

Im Instandhaltungsmanagement gibt es verschiedene Ansätze, die sich durch den Zeitpunkt der Intervention und die verwendeten Informationen unterscheiden:

• Die reaktive Instandhaltung ist der einfachste und traditionellste Ansatz. Eingriffe werden nur nach dem Eintritt eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion durchgeführt. Obwohl diese Strategie eine minimale Planung erfordert, kann sie hohe Kosten, Serviceunterbrechungen und erhöhte Sicherheitsrisiken, insbesondere bei kritischen Infrastrukturen, mit sich bringen;
• Die präventive Instandhaltung umfasst hingegen geplante Aktivitäten in festgelegten Zeitabständen oder beim Erreichen bestimmter Nutzungsschwellen. Dieser Ansatz vermindert die Wahrscheinlichkeit plötzlicher Ausfälle, garantiert jedoch nicht immer eine optimale Ressourcennutzung, da einige Eingriffe zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden könnten, an dem sie nicht unbedingt notwendig sind;
• Die prädiktive Instandhaltung basiert auf der Analyse der aktuellen Bedingungen der Merkel und der Verwendung von Sensoren, Inspektionen und Datensammlungs-Systemen. In diesem Fall werden die Eingriffe geplant, wenn die Indikatoren Anzeichen von Abbau zeigen oder eine steigende Wahrscheinlichkeit für einen Ausfall anzeigen;
• Die risikobasierte Instandhaltung führt eine weitere Analysestufe ein. Neben der Bewertung des Erhaltungszustands der Infrastruktur und der Wahrscheinlichkeit eines Problems werden auch die Konsequenzen, die solch ein Ereignis mit sich bringen könnte, berücksichtigt. Zwei Elemente mit ähnlichen Bedingungen können somit unterschiedliche Prioritäten erhalten, wenn ihr möglicher Ausfall unterschiedliche Auswirkungen auf Sicherheit, Mobilität, lokale Wirtschaft oder Servicekontinuität hat.

Beispielsweise könnten ein Nebenstraßenabschnitt mit begrenztem Verkehr und eine Brücke an einer wichtigen Verkehrsader denselben Grad an Abbau aufweisen. Die Konsequenzen eines Ausfalls der Brücke wären jedoch potenziell viel gravierender, sodass ihm eine höhere Priorität bei den Eingriffen zugewiesen werden muss.

Aus diesem Grund wird die RBM heute als eine der effektivsten Strategien für das Management komplexer Infrastrukturen angesehen, da sie eine rationalere und konsistentere Allokation der verfügbaren Ressourcen in Übereinstimmung mit dem tatsächlich vorhandenen Risikoniveau ermöglicht.

Warum die risikobasierte Instandhaltung auf Straßeninfrastrukturen anwenden?

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

Viele Infrastrukturen wurden vor mehreren Jahrzehnten erstellt und stehen heute vor den Herausforderungen des Alterns, zunehmender Verkehrsbelastung und immer schwierigeren Umweltbedingungen. Hinzu kommen oft begrenzte finanzielle Ressourcen, die es erschweren, gleichzeitig auf alle Bauwerke einzugreifen, die einer Instandhaltung bedürfen.

In diesem Kontext ist es nicht ausreichend, die Instandhaltung allein nach dem Alter des Bauwerks oder nach eingegangenen Meldungen zu planen. Es bedarf einer Methode, die in der Lage ist, die kritischsten Elemente zu identifizieren, objektive Prioritäten festzulegen und transparente Entscheidungen zu unterstützen.

Die risikobasierte Instandhaltung begegnet diesem Bedarf, da sie technische Daten, operative Informationen und Risikobewertungen kombiniert. Ziel ist es, jene Situationen zu identifizieren, in denen das Verhältnis zwischen der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und den potenziellen Konsequenzen einen prioritären Eingriff erfordert, wodurch der Einsatz der verfügbaren Ressourcen optimiert wird.

Die Anwendung der risikobasierten Instandhaltung auf Straßeninfrastrukturen ermöglicht es, Sicherheit der Nutzer zu verbessern, das Risiko von plötzlichen ausfällen zu verringern und Dienstunterbrechungen zu vermeiden, Investitionsplanungen in die Instandhaltung zu optimieren, umfangreiche und komplexe Netze zu verwalten, die Transparenz der Entscheidungsprozesse zu erhöhen und eine nachhaltigere Lebenszyklusverwaltung 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 genauere und zeitnahe Risikobewertungen zu erstellen, die über Instandhaltungsansätze hinausgehen, die ausschließlich auf Erfahrung oder nicht integrierten periodischen Kontrollen basieren.

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, die ein solches Ereignis nach sich ziehen könnte, berücksichtigt.

Aus diesem Grund ist es notwendig, Informationen aus verschiedenen Quellen zu integrieren, wie Inspektionen, Überwachungen, Verkehrsdaten, Unfallstatistiken und Umweltinformationen. Zu den wichtigsten Faktoren zählen der Erhaltungszustand der Infrastruktur, die Verkehrsbelastung, die Eigenschaften der Trasse, das Vorhandensein strategisch wichtiger Bauwerke sowie der territoriale Kontext, in den das Bauwerk eingebettet ist.

Faktoren, die das infrastrukturelle Risiko beeinflussen

Zustand der Straßenoberfläche

Der Zustand der Straßenoberfläche stellt einen der ersten Parameter dar, die im Rahmen einer Risikobewertung berücksichtigt werden müssen. Schadhaftes Pflaster, Oberflächenverformungen, Verformungen, Risse oder struktureller Verfall können die Leistung der Infrastruktur progressiv beeinträchtigen und die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen oder Gefahrensituationen erhöhen.

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

Die Informationen können durch sichtbare Inspektionen, messtechnische Erhebungen, kontinuierliche Überwachungssysteme und spezifische Diagnosekampagnen gesammelt werden. Je genauer das Wissen über den Zustand der Straßenoberfläche ist, desto zuverlässiger wird die Risikobewertung in Bezug auf den Straßenabschnitt sein.

Verkehr, Exposition und Servicelevel

Die Intensität und die Art des Verkehrs beeinflussen direkt das Risikoniveau einer Infrastruktur. Ein Abschnitt, der durch hohe Verkehrsaufkommen oder eine signifikante Präsenz von schweren Fahrzeugen gekennzeichnet ist, unterliegt in der Regel höheren Belastungen und weist im Falle eines Ausfalls oder einer Einschränkung des Dienstes größere Konsequenzen auf.

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 Krisenpotenzial aufweisen als alternative Routen von geringerer funktionaler Bedeutung.

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

Präsenz von Brücken, Viadukten, Tunneln und Kunstwerken

Die Präsenz von Brücken, Viadukten, Tunneln, Stützmauern und anderen Kunstwerken erhöht das Niveau der Komplexität im infrastrukturellen Management. Diese Elemente sind oft spezifischen Verfallmechanismen ausgesetzt und erfordern spezifische Überwachungs- und Instandhaltungsaktivitäten.

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 im Allgemeinen als hochkritische Elemente betrachtet und haben ein relevantes Gewicht in den Risikobewertungen.

Trassengeometrie und Höhen- und Lageverhältnisse

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

Die Höhen- und Lageverhältnisse wirken sich zudem auf die Belastungen aus, denen die Infrastruktur ausgesetzt ist, sowie auf die Geschwindigkeit, mit der bestimmte Alterungs- und Verschleißprozesse auftreten können. Aus diesem Grund muss die Trassengeometrie gemeinsam mit den anderen technischen und funktionalen Parametern bewertet werde.

Inzidenz und Historie kritischer Ereignisse

Die Daten zu den Vorfällen stellen eine wertvolle Quelle dar, um Situationen mit Risiko zu identifizieren, die während technischer Inspektionen nicht immer offensichtlich sind.

Die Häufigkeit der Vorfälle, ihre Schwere, die Anwesenheit von Unfallschwerpunkten und die Wiederholung ähnlicher Ereignisse im Laufe der Zeit können tatsächlich kritische Punkte im Zusammenhang mit der Straßenkonfiguration, dem Zustand des Belags oder der Interaktion zwischen Infrastruktur und Nutzern aufzeigen.

Auch die Historie von Ereignissen wie Setzungen, Überschwemmungen, Erdrutschen, Verkehrsstörungen oder außerordentlichen Instandhaltungsmaßnahmen liefert nützliche Informationen, um das Verhalten des Bauwerks im Laufe der Zeit zu verstehen und die Wahrscheinlichkeit abzuschätzen, dass bestimmte Problematiken erneut auftreten.

Hydrogeologische Verwundbarkeit und Umweltbedingungen

Die Straßeninfrastrukturen operieren innerhalb von Territorien, die oft durch unterschiedliche Expositionsniveaus gegenüber Naturgefahren geprägt sind. Gebiete, die anfällig für Erdrutsche, Erosion, Überschwemmungen, Senkungen oder Instabilitätsphänomene sind, erfordern besondere Aufmerksamkeit im Rahmen der Risikoanalysen.

Auch die klimatischen Bedingungen können erheblichen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit der Bauwerke haben. Temperaturänderungen, Frost-Tau-Zyklen, hohe Salinität, starke Niederschläge oder extreme Wetterereignisse können den Materialabbau beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit von Schäden erhöhen.

Die zunehmende Häufigkeit außergewöhnlicher klimatischer Phänomene macht es daher immer wichtiger, Umweltdaten in die Entscheidungsprozesse zur Instandhaltung der Infrastrukturen zu integrieren.

Folgen eines Ausfalls für Nutzer, Netz und Gebiet

In der risikobasierten Instandhaltung zählt nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, sondern auch die Auswirkungen, die ein solches Ereignis verursachen könnte.

Die vorübergehende Schließung einer lokalen Straße und die Unterbrechung einer strategischen Verbindung können in der Tat sehr unterschiedliche Konsequenzen hervorrufen. 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 wichtigen Diensten auftreten können.

Aus diesem Grund stellen die potenziellen Folgen eines Ausfalls eines der wichtigsten Kriterien zur Festlegung der Prioritäten für Eingriffe dar. Die korrekte Bewertung dieser Auswirkungen ermöglicht es, die 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 gleich: die relevantesten kritischen Punkte zu identifizieren und die Prioritäten für Eingriffe entsprechend dem Risiko-Niveau festzulegen.

Die erste Phase besteht in der Sammlung der verfügbaren Informationen über die Infrastruktur, einschließlich Stammdaten, Ergebnisse der Inspektionen, Verkehrsinformationen, Instandhaltungsstatistik und eventuell Überwachungsdaten. Anschließend werden die Bedingungen der verschiedenen Komponenten des Netzes bewertet, um Anomalien und Anzeichen von Degradierung zu erkennen.

Die gesammelten Daten werden dann verwendet, um das Risiko, das mit jedem Vermögenswert verbunden ist, zu schätzen, indem die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und die erwarteten Konsequenzen kombiniert werden, um jeder Infrastruktur ein kritisches Niveau zuzuordnen und die entsprechenden Instandhaltungsprioritäten festzulegen.

Sobald die Analyse abgeschlossen ist, können die Elemente des Netzes in verschiedene Risiko-Kategorien klassifiziert werden. Die Infrastrukturen, die als kritisch erachtet werden, werden in die Eingriffsprioritäten aufgenommen, während diejenigen mit niedrigeren Risikoniveaus regelmäßigen Überwachungen oder geplanten Eingriffen im mittel- bis langfristigen Zeitraum unterzogen werden können.

Der Prozess endet nicht mit der Planung der Instandhaltungsaktivitäten. Ein besonders wichtiger Aspekt der RBM ist in der Tat die stetige Aktualisierung der verfügbaren Informationen. Neue Inspektionen, Überwachungsdaten, Änderungen in den Verkehrsströmen oder Veränderungen der Umweltbedingungen können das Risiko-Niveau beeinflussen und eine Überprüfung der zuvor festgelegten 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 Kontextes, in dem sie tätig ist, anpasst.

Phasen eines RBM-Prozesses

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

Die Effektivität der risikobasierten Instandhaltung hängt maßgeblich von der Verfügbarkeit zuverlässiger daten und der Fähigkeit ab, diese in nützliche Informationen für den Entscheidungsprozess umzuwandeln. Aus diesem Grund hat das Management von Infrastrukturen im Bereich Straßen 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 die Erstellung digitaler Modelle ermöglicht, die geometrische, technische und betriebliche Informationen über die Werke enthalten. Im Infrastruktursektor fördert der Einsatz von BIM ein tiefergehendes Verständnis der Vermögenswerte und eine effizientere Handhabung der Instandhaltungsaktivitäten. Für eine vertiefte Auseinandersetzung mit dem Thema können Sie diesen Artikel zum BIM für die Infrastrukturen konsultieren.

Neben dem BIM spielen die GIS (Geographic Information System) eine grundlegende Rolle, da sie die Analyse der Infrastrukturen im territorialen Kontext ermöglichen. Durch die Georeferenzierung der daten ist es möglich, die Bedingungen der Werke mit externen Faktoren wie Verkehr, Umgebungsmerkmalen, Naturgefahren und der Verteilung der Dienstleistungen zu korrelieren.

Künstliche Intelligenz (KI) eröffnet darüber hinaus neue Perspektiven im Management der Instandhaltung. Fortschrittliche Algorithmen können große Mengen an daten aus Sensoren, Inspektionen und Überwachungssystemen verarbeiten, um Anomalien zu erkennen, wiederkehrende Muster zu identifizieren und die Vorhersage von ausfällen zu unterstützen.

Das digitale Ökosystem wird zudem durch Business Intelligence (BI)-Plattformen ergänzt, die es ermöglichen, Informationen aus unterschiedlichen Quellen durch Dashboards und aggregierte Indikatoren zusammenzuführen und visualisieren. Auf diese Weise können die Manager stets eine aktualisierte Sicht auf den Zustand des Netzes haben und schnell Situationen erkennen, die besondere Aufmerksamkeit erfordern.

Die Integration von BIM, GIS, AI und BI ermöglicht es somit, eine fragmentierte Informationsverwaltung zu überwinden, und schafft eine digitale Umgebung, in der technische, territoriale und betriebliche Daten koordiniert zur Unterstützung der risikobasierten Instandhaltungsstrategien genutzt werden können.

Diese Integration wird besonders effektiv, wenn sie auf reale Fälle von Risikoanalysen bei Straßenabschnitten angewendet wird, bei denen geometrische daten, digitale Vermessungen, Territoriale Informationen, Unfallstatistiken und Entscheidungs-Dashboards in einem einzigen Informationssystem abgebildet werden können.

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

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

Ein konkretes Beispiel für die Anwendung der risikobasierten instandhaltung bezieht sich auf die schnelle 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, die 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 überprüfende daten zu sammeln, zu organisieren und zu korrelieren, die sich auf Infrastrukturen beziehen. Auf diese Weise basiert der Entscheidungsprozess nicht mehr nur auf isolierten Bewertungen oder regelmäßigen Kontrollen, sondern auf einer integrierten Wahrnehmung des Risikos, das mit dem Straßenabschnitt und den entlang des Trassierungswerks befindlichen Bauten verbunden ist.

Von der Datensammlung zum digitalen Wissensrahmen

Die erste Phase betraf den Aufbau des Wissensrahmens für die Infrastruktur. Es wurden geometrische daten, Informationen über Bauwerke, dreidimensionale Erhebungen, Punktwolken, 360°-Bilder, Umweltdaten und kartografische Layer zu Phänomenen wie Erdrutschen, hydraulischen Gefahren und den Bedingungen des Geländes gesammelt.

Die Erhebungen können mit verschiedenen Technologien durchgeführt werden, darunter mobiles Laserscanning, Drohnenbefliegungen, Langstrecken-Laserscanner und 360°-Fotografiesysteme. Diese Werkzeuge ermöglichen eine detaillierte digitale Darstellung des Straßenabschnitts, der vorhandenen Bauwerke und des territorialen Kontexts, oft ohne den Verkehr während der Erhebungen unterbrechen zu müssen.

Das Ergebnis ist ein echtes „Nullzeit-digital“ der Infrastruktur, das nützlich ist, um den aktuellen Zustand mit nachfolgenden Erhebungen zu vergleichen, Verfall, Anomalien oder Veränderungen über die Zeit zu identifizieren und die Aktivitäten der Überwachung und instandhaltung zu unterstützen.

BIM-GIS-Integration zur Darstellung der Infrastruktur im Kontext

Die gesammelten Daten werden in einer BIM-GIS-Umgebung integriert, in der Informationsmodelle, Punktwolken, Karten 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 verbinden, was die gemeinsame Betrachtung des Zustands des Bauwerks und der Umweltbedingungen erleichtert.

In dieser Art von System ist es möglich, beispielsweise den Straßenverlauf zusammen mit den vorhandenen Bauwerken, den BIM-Modellen, den Punktwolken, den Daten zu hydraulischen Gefahren, den erdrutschgefährdeten Gebieten 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 Unfälle und Identifizierung der kritischen Punkte

Ein besonders relevanter Aspekt der Fallstudie ist die Analyse der Unfälle. Die Daten zu den entlang der Trassierung registrierten Unfällen können geografisch dargestellt und nach der Schwere des Ereignisses, dem betroffenen Abschnitt und dem Zeitpunkt, zu dem es stattfand, wie beispielsweise tagsüber oder nachts, differenziert werden.

Diese Auswertung ermöglicht es, kritische Punkte im Straßennetz zu identifizieren und zu verstehen, ob die Konzentration von Unfällen mit lokalen Faktoren zusammenhängt, wie beispielsweise der Trassengeometrie, der Sichtweite, dem Vorhandensein von Hindernissen, dem Zustand der Fahrbahn, den Schutzeinrichtungen oder den Höhen- und Lageverhältnissen der Straße.

Um die Analyse objektiver zu gestalten, kann auch die Unfallrate herangezogen werden, die berechnet wird, indem die Anzahl der Unfälle ins Verhältnis zu den vorbeifahrenden Fahrzeugen und zur Länge des betrachteten Abschnitts gesetzt wird. Dieser Indikator ermöglicht es, das Verhalten eines Straßenabschnitts mit durchschnittlichen Referenzwerten zu vergleichen und mögliche überdurchschnittliche Risikobedingungen zu erkennen.

BI-Dashboard und Wartungsprioritäten

Die Integration mit Business Intelligence-Tools ermöglicht die Umwandlung der gesammelten Daten in Dashboards, Diagramme und synthetische Indikatoren. Durch visuelle Darstellungen, wie thematische Karten, Streudiagramme oder Kritikalitätsindikatoren, kann der Betreiber schnell die Kilometerabschnitte mit dem höchsten Risiko erkennen und den Eingriffen Prioritäten zuweisen.

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

Der Wert der Fallstudie liegt genau 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 diesem Sinne wird die risikobasierte Instandhaltung zu einem kontinuierlichen operativen Prozess, der sich im Laufe der Zeit mit neuen Erhebungen, neuen Inspektionen und neuen registrierten Ereignissen im Lebenszyklus der Infrastruktur aktualisiert.

Von 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 Evolution Richtung zum digitalen Zwilling der Infrastrukturen darstellen kann.

Die Entwicklung digitaler Technologien verändert allmählich die Art und Weise, wie Infrastrukturen über ihren 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 der Informationen und die Unterstützung der Entscheidungen ausgerichtet sind.

Einer der Konzepte, die zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist der digitale Zwilling, also eine digitale Nachbildung der Infrastruktur, die geometrische Daten, technische Informationen, Betriebsdaten und Ergebnisse von Überwachungen in einem einzigen Informationsumfeld integriert.

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

Grundlage dieses Ansatzes sind häufig Modelle, die gemäß den Prinzipien der Informationsmodellierung der Infrastrukturen (iBIM) entwickelt wurden und es ermöglichen, die Informationen zu den infrastrukturellen Vermögenswerten strukturiert zu organisieren und zu verwalten.

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

Von den Daten zum digitalen Zwilling der Infrastruktur

Vorteile und Grenzen der risikobasierten Instandhaltung

Die Einführung der risikobasierten Instandhaltung bietet zahlreiche Vorteile im Management von Infrastrukturen, insbesondere wenn es darum geht, den Einsatz verfügbarer Ressourcen zu optimieren und Prioritäten für eingriffe basierend auf objektiven Kriterien festzulegen.

Zu den Hauptvorteilen der risikobasierten Instandhaltung gehören:

• eine höhere Fähigkeit, die kritischsten Infrastrukturen zu identifizieren und die Wartungsmaßnahmen auf diese zu konzentrieren;
• die Verbesserung der Sicherheit durch die präventive Identifizierung von Situationen mit hohem Risiko;
• eine effizientere Planung von Investitionen und Wartungsaktivitäten;
• die Reduzierung unerwarteter Serviceunterbrechungen und Notfalleingriffe;
• eine größere Transparenz in den Entscheidungsprozessen, unterstützt durch daten und messbare 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 verschiedenen Datenquellen, Überwachungssystemen und Managementplattformen;
• die Einbeziehung multidisziplinärer Kompetenzen für die Risikoanalyse und die Interpretation der Ergebnisse;
• die Notwendigkeit, die Bewertungen regelmäßig zu aktualisieren, um die Wirksamkeit des Systems im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten.

Wie setzt man eine RBM-Strategie für Straßeninfrastrukturen um?

Die Implementierung einer Strategie für risikobasierte Instandhaltung erfordert einen strukturierten Prozess, der es ermöglicht, daten und technische Informationen in operative Entscheidungen umzuwandeln. Im Allgemeinen kann der Prozess in folgende Schritte gegliedert werden:

1. Erfassung der infrastrukturellen Vermögenswerte: Der erste Schritt besteht darin, die zu verwaltenden Infrastrukturen zu identifizieren und zu katalogisieren, Informationen zu Straßen, Brücken, Viadukten, Tunneln und anderen Bauwerken im Netz zu sammeln;
2. Bereitstellung und Organisation der verfügbaren daten: Es ist erforderlich, daten über den Erhaltungszustand, Inspektionen, Überwachungen, Verkehr, durchgeführte eingriffe und im Laufe der Zeit registrierte kritische Ereignisse zu zentralisieren;
3. Definition der Kriterien zur Bewertung des Risikos: Es sollte festgelegt werden, welche Parameter zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls und der möglichen Konsequenzen verwendet werden, wobei die Eigenschaften des Netzes und die managementziele berücksichtigt werden;
4. Klassifizierung der Infrastrukturen nach Risikoniveau: Die Analyse ermöglicht es, die kritischsten Vermögenswerte zu identifizieren und objektive Prioritäten für die Wartungsmaßnahmen zuzuweisen;
5. Planung der Eingriffe und Zuweisung der Ressourcen: Basierend auf den festgelegten Prioritäten können die Wartungsaktivitäten programmiert und wirtschaftliche Ressourcen den Bauvorhaben mit dem höchsten kritischen Niveau zugewiesen werden;
6. Überwachung und regelmäßige Aktualisierung der Bewertungen: Die risikobasierte Instandhaltung ist ein dynamischer Prozess. Neue daten aus Inspektionen, Sensoren und Überwachungen müssen genutzt werden, um die Analysen kontinuierlich zu aktualisieren und die Wartungsstrategien 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 die Wartungsinvestitionen zu optimieren und die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsniveaus des Netzes zu erhöhen. Die Integration mit digitalen Technologien, Überwachungssystemen und Plattformen für das Management von Vermögenswerten ermöglicht es zudem, immer fundiertere und datengestützte Entscheidungen zu treffen.

Um den gesamten Lebenszyklus von Straßen, Brücken und anderen infrastrukturellen Bauwerken effizient zu verwalten, entdecken Sie die Software für das Infrastructure Asset Management, die entwickelt wurde, um daten, Überwachungen und Wartungsprozesse 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 für Eingriffe auf der Grundlage des Risikoniveaus der Vermögenswerte festlegt. Das Risiko wird bewertet, indem die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls oder eines Verfalls sowie die Konsequenzen, die ein solches Ereignis für Sicherheit, Dienstleistung, Nutzer und das Gebiet haben könnte, berücksichtigt werden.

Wie wird das Risiko bei der Instandhaltung von Infrastrukturen berechnet?

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

Welche Daten sind erforderlich, um die risikobasierte Instandhaltung anzuwenden?

Für die Anwendung der Risk-Based Maintenance (RBM) werden Asset-Stammdaten, Inspektionen, geometrische Vermessungsdaten, Informationen zum Erhaltungszustand, Verkehrsdaten, historische Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen, Unfalldaten, Strukturmonitoring-Daten sowie Umwelt- oder Gebietsinformationen benötigt.

Welche Rolle spielen BIM und GIS in der risikobasierten Instandhaltung?

BIM ermöglicht es, die geometrischen, technischen und managementbezogenen Informationen der Infrastrukturvermögenswerte zu organisieren, während GIS es erlaubt, diese Informationen im territorialen Kontext zu lesen. Die Integration von BIM und GIS hilft, den Zustand des Werks mit externen Faktoren wie Verkehr, Erdrutschen, hydraulischem Risiko, Unfällen und Zugänglichkeit zu verbinden.

Warum ist Business Intelligence bei der risikobasierten Instandhaltung nützlich?

Business Intelligence ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen zu aggregieren und in Dashboards, Diagramme und Kennzahlen umzuwandeln. Auf diese Weise können die Verantwortlichen schnell die kritischsten Vermögenswerte identifizieren, verschiedene Straßenabschnitte vergleichen und Eingriffe basierend auf dem Prioritätsniveau planen.

Welche Verbindung besteht zwischen der risikobasierten Instandhaltung und dem digitalen Zwilling?

Der Digital Twin kann den Prozess der Risk-Based Maintenance kontinuierlich mit Daten versorgen und aktualisieren, indem er Informationen aus Vermessungen, Sensoren, Inspektionen, BIM-Modellen, GIS und Monitoringsystemen integriert. Dies ermöglicht es, die Entwicklung des Risikos zu bewerten und die Planung von Maßnahmen über den gesamten Lebenszyklus der Infrastruktur hinweg zu verbessern.