ISI-MS 3.1

Teilsystemübergreifende Unterstützung der Entscheidungsfindung für Städte und Gemeinden zur Ermittlung von Erhaltungsmassnahmen, Zustandsentwicklung und Finanzbedarf dank computergestützten teilsystemübergreifenden Optimierung der Erhaltungsmassnahmen.

Die gebauten Infrastrukturanlagen wie Strassen, Kunstbauten, Gleisanlagen, Werkleitungen und Kanalisationen stellen einen enormen Wert dar. In dicht besiedelten Gebieten kann deren „Wiederbeschaffungswert“ 100-200 Mio. CHF/km2 betragen. Für die Erhaltung sollten jährlich ca. 1-2 %  des „Wiederbeschaffungswertes“ investiert werden, was 1-4 Mio. CHF/km2 entspricht. Der wesentliche Wert der Infrastrukturanlagen liegt jedoch nicht in dem darin investierten Geld sondern im Nutzen, welche diese für die Gesellschaft bringen. Dieser Nutzen liegt in der volkswirtschaftlichen Wertschöpfung. 2001 betrug z. B. die Gesamtwertschöpfung des Verkehrs 58.5 Mia. CHF bzw. 13.12 % des Bruttoinlandprodukts.

Bei der Erhaltung der Infrastrukturanlagen haben die verantwortlichen Personen gegensätzliche Ziele zu berücksichtigen. Im Wesentlichen müssen sie ein gewisses Dienstleistungsniveau gewährleisten damit die Infrastruktur ohne  massgebende Behinderungen oder Gefährdungen genutzt werden kann (welche z. B. aufgrund eines schlechten Zustands oder häufigen erhaltungsbedingten Baustellen hervorgerufen werden). Weiterhin müssen sie die Ausgaben für die Erhaltung der Infrastruktur minimieren und die Beteiligten, welche nicht direkt aus den Infrastrukturanlagen einen Nutzen ziehen, möglichst wenig beeinträchtigen.

Die Ermittlung der optimalen Massnahmenkombinationen, um die Infrastruktur – unter Berücksichtigung der oben genannten Ziele – zu erhalten, ist eine komplexe Aufgabe bei der die verschiedenen Teilsysteme der Infrastrukturanlagen mit ihren Eigenheiten berücksichtigt werden müssen. Die hierfür verantwortlichen Personen können aufgrund ihres fachlichen Wissens und ihrer Erfahrung ermitteln, welche Massnahmenkombinationen für die einzelnen Objekte ihres Teilsystems die Optimalen sind. Die Ermittlung der optimalen Massnahmenkombinationen zur gleichzeitigen bzw. integralen Berücksichtigung der Objekte unterschiedlicher Teilsysteme in dicht besiedelten Gebieten übersteigt jedoch die menschliche Leistungsfähigkeit, was die Koordination von Massnahmen unter den verschiedenen Teilsystemen stark erschwert.

Zur Unterstützung dieser komplexen Fragestellung zieht IMC eine parametrisierbare EDV-unterstützte Methodik herbei, welche systematisch und auf integrale Weise die Auswirkungen aller möglichen Massnahmenkombinationen aller Teilsysteme vergleicht, Synergieeffekte berücksichtigt und daraus die optimalen Massnahmenkombinationen und Intervetionszeitpunkt ermittelt. Aufgrund der ermittelten Massnahmenkombinationen und deren Interventionszeitpunkte werden für alle Teilsysteme der Finanzbedarf und die Zustandsentwicklung für die kommenden 40 Jahre sowie konkrete Massnahmenvorschläge für die kommenden 10 Jahre ermittelt werden. Weiterhin können Szenarien wie die Auswirkungen reduzierter Investitionen in die Erhaltung simuliert werden.

Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem wurde anfänglich für Städte entwickelt, da die Strasseninfrastruktur in grösseren Gemeinden ähnlich viele aber i.d.R. tendenziell weniger Teilsysteme aufweist, kann das ISI-MS auch in grösseren Gemeinden eingesetzt werden.

Lesen Sie auch diesen und diesen Artikel zur Lösung im Kommunalmagazin.

Steckbrief:

Charakteristiken: Teilsystemübergreifendes Managementsystem zur Ermittlung von Finanzbedarf, Zustandsentwicklung und vorgeschlagenen Massnahmen sowie Vergleich von Szenarien

Unsere Leistung: Fachkonzept, Entwicklung, Einführung, Wartung und Support

Technologie: C#, XML, MS Excel

Besonderheiten: Neuartiger Algorithmus zur integralen Optimierung von kombinierten Erhaltungsmassnahmen

Projektbeginn: 2006 (laufend)

Fachliche Fragen

Wie wurden die wesentlichen Faktoren der unterschiedlichen Teilsysteme hinsichtlich der Koordinationsplanung der Erhaltungsmassnahmen berücksichtigt?
Dank fachlichem und methodischen Know-How im Erhaltungsmanagement der Teilsysteme Strassen, Kanalisation, Kunstbauten, Tram, Gas, Wasser, Elektrizität und Fernwärme wurden die wesentlichen Faktoren für die Koordination der Erhaltungsmassnahmen EDV-mässig abgebildet und die Entscheidungsfindung bei der Koordination der Erhaltungsmassnahmen unterstützt.

Woher weiss man welche teilsystemübergreifende Massnahmenkombination einen maximalen Nutzen unter Aufwendung minimaler Mittel erlaubt?
Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem modelliert die Zustands- bzw. Risikoentwicklung der Teilsysteme über einen probabilistischen-risikobasierten Ansatz und ermittelt die Massnahmenkombinationen dank derer eine maximale Funktionstauglichkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit unter Aufwendung minimaler Mittel erreicht werden. Die konkreten Massnahmen werden mittels eines deterministischen Triggerings ermittelt.

Wie können die nötigen Mittel zur Umsetzung der Erhaltungsmassnahmen begründet werden?
Zur Ermittlung der teilsystemübergreifenden Massnahmenkombinationen, welche eine maximale Funktionstauglichkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit unter Aufwendung minimaler Mittel aufweisen, sind die verschiedenen Varianten miteinander zu vergleichen. Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem ermittelt mit Hilfe eines Verfahrens des Operations Research die optimale Variante. Dadurch können die nötigen Mittel zur Umsetzung der Erhaltungsmassnahmen begründet werden; jegliches Abweichen von den Massnahmenkombinationen wird zu einer suboptimalen Lösung bzw. zu Mehrkosten führen. Dieser Zusammenhang kann z.B. plausibel durch die folgenden Graphiken dargestellt werden: werden anhand der „Sparstrategien S2-4“ gegenüber der „optimalen Strategie S1“ in den ersten 8 Jahren Gelder gespart, führen die „Sparstrategien S2-4“ in den Folgejahren zu Mehrkosten.

diagramm_ims
Abb. 1: Kostenvergleich unterschiedlicher Szenarien

Können die Auswirkungen verschiedener Szenarien dargelegt und miteinander vergleichen werden?
Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem erlaubt die unterschiedlichsten Szenarien wie:

  • Beschränkte finanzielle Mittel (Budgets)
  • Vorgegebener Zustand
  • Benutzerdefinierte Massnahmenkombinationen
  • Vorgegebene Massnahmen

zu simulieren und damit deren Auswirkungen sowie die nötigen Massnahmen um diese konsequent Umzusetzen aufzuzeigen. Die verschiedenen Szenarien können dann miteinander verglichen werden, um z. B. die Auswirkungen reduzierter Investitionen in die Erhaltung aufzuzeigen.

EDV-bezogene Fragen

Ich habe bereits eine Software zur Verwaltung meines Inventars und benötige lediglich ein modulartiges Managementsystem!
Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem ist ein modulartiges Managementsystem, welches über XML-Schnittstellen (oder einfachem Copy+Paste) Daten mit Ihrer Software austauschen kann.

Wie kann ich das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem verwenden (bzw. auf dieses Zugreifen), um Berechnungen durchzuführen?
Sie können das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem direkt bei Ihnen nutzen indem sie dies bei sich installieren oder über einen Webbrowser auf unsere Installation zugreifen. Ausserdem können Sie die Berechnungen einfach bei uns beauftragen.

Welche EDV-Technologien verwendet das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem?
Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem ist in C# programmiert worden. Um eine möglichst grosse Benutzernähe und Flexibilität zu ermöglichen wird Microsoft Excel als Benutzeroberfläche verwendet.

Welche Schnittstellen weist das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem auf?
Das integrale Strasseninfrastruktur-Managementsystem weist Standard-XML-Schnittstellen für den Datenim- und -export auf. Natürlich können Daten auch direkt über Copy/Paste übertragen/ausgetauscht werden.