Digitalisierung in der Architektur - Bauen verändert sich

Die Baubranche befindet sich im Umbruch. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Bauvorhaben sollen schneller und wirtschaftlicher abgeschlossen werden. Die Qualität
wird dabei stetig erhöht und mit immer neuen Gesetzten und Forderungen unterlegt. International betrachtet ist das Bauen in Deutschland am meisten geregelt, planungstechnisch hingegen planen wir hauptsächlich immer noch 2-dimensional im Gegensatz zu unseren Nachbarländern. Die dreidimensionale Planungstechnologie
Building Information Modeling (BIM) findet jetzt zunehmend Einzug in die Baubranche. Dadurch lassen sich Bauprojekte schneller und effizienter planen und steuern. Durch BIM wird die Digitalisierung im Bauwesen nach und nach eingeführt und weiterentwickelt. Somit ändern sich gewohnte Abläufe im Bauwesen. Neue Abläufe werden entstehen.

Heutige Planungen sind sehr komplex. Viele Disziplinen müssen zusammengeführt werden. Consultants, Projektsteuerer, Qualitätsprüfer, Fachberater, Fachingenieure und Architekten planen heute die Planung und steuern diese mit Projektmanagementinstrumenten. Die dadurch entstehenden Datenvolumen, Datenformate, Datenstrukturen sollen das Bauen strukturieren und planbar machen. Die aktuellen Steuerungs- und Kontrollinstrumente des Projektmanagements wurden zusätzlich zur Planung eingeführt und sollen das Bauen und Planen wirtschaftlicher und kontrollierbarer machen. Diese Instrumente dokumentieren aber gleichzeitig die
Grenzen des bisherigen Projektmanagements, da das eigentliche Bauen und Planen sich die letzten Jahrzehnte wenig weiterentwickelt hat. Im Prinzip wird jeder Baustein noch auf der Baustelle durch Hand zusammengefügt.


Das Bauen ist immer noch ein Abenteuer geblieben

Das ändert sich. Die Digitalisierung im Bauwesen wird das Planen, Bauen, Logistik, Abwicklung und Betreiben stark verändern. BIM – ist Industrie 4.0 der Bauwirtschaft. Genau wie in der Industrie 4.0 geht es beim Building Information Modelling (BIM) um die Digitalisierung. BIM ist eine IT gestützte Methode zur Bauplanung, Ausführung - und Bewirtschaftung von Gebäuden. Zusammenfassend ist BIM eine datenbasierte Methode, mit der sich der Lebenszyklus eines Gebäudes von der ersten Idee bis zum Abriss digital darstellen lässt.


Die Grundlage von BIM ist ein 3D-Computermodell, das mit zusätzlichen Informationen wie Zeit, Kosten oder Nutzung angereichert werden kann. Es wird erst virtuell gebaut, bevor mit der realen Bauausführung begonnen wird. Durch dieses digitale Durchspielen in 3D lassen sich Probleme erkennen, bevor der erste Spatenstich erfolgt.


BIM verbessert die Zusammenarbeit sämtlicher Akteure. Auf die Dateien können alle Beteiligten – Architekten, Ingenieure, Bauunternehmen – zugreifen, sodass alle Änderungen am virtuellen Modell oder den Daten für jeden direkt sichtbar und zur weiteren Bearbeitung verfügbar sind. Kollisionen und Planungsfehler können frühzeitig erkannt werden. Die Digitalisierung der Baubranche ist weit mehr als 3D Modellen
von Gebäuden. Die Digitalisierung wird die Abläufe der Beschaffung, der Baustellenlogistik, der Vernetzung von Baumaschinen oder auch der Kommunikation mit dem Kunden stark verändern. Dieser Paradigmenwechsel in der gesamten Bauindustrie betrifft nicht nur die großen Konzerne, mittelständische und kleine Betriebe, sondern alle am Bau beteiligten. Digitalisierung ist kein Selbstzweck, sondern eine logische
Weiterentwicklung.


Die in der 2017 veröffentlichte Studie von Roland Berger dargestellten Entwicklungen und vorweggenommenen Zeithorizont der BIM Entwicklung wird in der Realität schon überholt. Die Digitalisierung wird schneller stattfinden als die Studie darstellt. Die Digitalisierung wir in 6 Stufen dargestellt.


BIM Stufe 1.
Planen an einem 3D-Modell. Austausch zwischen den Planern erfolgt durch Austausch der Modelle. Dies wir in vielen Ländern schon seit Jahren praktiziert. In Deutschland findet im Moment der Paradigmenwechsel statt.


BIM Stufe 2.
Alle Planer verwenden das gleiche 3D-Modell. Eine entsprechende Infrastruktur muss gegeben sein. Wird in Deutschland teilweise schon praktiziert.


BIM Stufe 3.
Ausführende Firmen arbeiten datenbezogen an dem 3D-Modell. Der digitale Austausch bezüglich Einkauf und Fertigung ist Realität. Rückinformationen und Steuerungsfunktionen werden in das virtuelle Modell eingepflegt.

 

BIM Stufe 4.

Logistik und Just-in-Time werden digital abgewickelt. Über Sensoren sind logistische Daten jederzeit abrufbar. Schichtenaufbauten etc. werden auf der Baustelle gescannt und in das Bauleitungsmodell übertragen. Kontrollen finden teilweise am virtuellen Modell statt.


BIM Stufe 5.
Kostenkontrolle und Kostenmanagement laufen über das 3D Modell. Die Vergaben von Bauleistungen, Logistik sowie die gesamte Abwicklung werden digital abgewickelt.

 

BIM Stufe 6.
Live Cycle Management und FM werden virtuell über das Modell gesteuert. Gebäudedaten, Fehlermeldungen, Verbräuche und Ausfälle sind alle in Echtzeit vorhanden und können über das Gebäudemodell gesteuert werden.


Viele Beispiele belegen heute schon, dass die Zukunft schon Wirklichkeit ist. So wurden in einem Bauprojekt Sensoren verwendet, über deren Daten man die Temperatur und Festigkeit von Beton beim Aushärtungsprozess überwachen kann. So kann die Bauleitung den idealen Zeitpunkt zum Ausschalen der betonierten Bauabschnitte ermitteln und mit dem nächsten Abschnitt anfangen. Weiter werden Scanner eingesetzt,
die den Schichtenaufbau des Baufortschrittes dokumentieren können und so die Bauleitung virtuell den Bauablauf und die Qualitätssicherung verwalten können. Durch die oben beschriebenen Entwicklungen wird deutlich, dass sich die Abwicklung der Bauten sowie die Geschäftsverhältnisse innerhalb der Bauindustrie sich schnell und nachhaltig verändern werden. Neue Geschäftsmodelle werden das traditionelle Bauen mehr und mehr ablösen. Lösungen werden entwickelt, um Bauaufgaben effizient umsetzen zu können. Hierfür werden die modularen Baukästen und ganzheitliche
Baustofflösungen weiter entwickelt und zu fertigen Systemlösungen verarbeitet. Der Individualismus des Bauens wird somit eingeschränkt und durch Systemlösungen teilweise ersetzt.

 

Parallel zu den genannten Entwicklungen werden die Systeme und die Software intelligenter. Hinzu kommen Zukunftsthemen wie das Drucken von Bauteilen. Fügt man
alle Entwicklungen, die heute schon möglich sind zu einem Bild zusammen, kann man folgende Entwicklungen ablesen.


1. Planung wird virtuell und läuft nicht mehr statisch ab. Dies wird ergänzt durch erfolgreiche Modelle der Projektorganisation wie Lean Management die gewöhnliche Projektmanagementinstrumente teilweise ersetzen oder punktuell ergänzen.
2. Informationen von der Baustelle werden in Echtzeit in die virtuelle Planung eingebracht und ablesbar. Alle am Bau beteiligten erhalten alle relevanten Informationen während allen Lebenszyklusphasen des Gebäudes.
3. Baukosten und Leistungsbeschreibungen werden durch hinterlegte Informationen generiert. Traditionelle Handelsmethoden müssen sich anpassen. Smart Contract, also Computerprotokolle die Verträge abbilden, überprüfen oder die Verhandlung oder Abwicklung eines Vertrags technisch unterstützen werden teilweise schriftliche Verträge ablösen.
4. Produktionsprozesse werden in Echtzeit abrufbar und steuerbar. Somit kann auf Entwicklungen sofort reagiert werden.
5. Die Baustellenlogistik läuft virtuell. Zu jeder Zeit ist im Modell ablesbar, wann welches Bauteil angeliefert wird und welchen Fertigungsgrad erreicht ist.

 

Für den beschriebenen Aufbau der digitalen Bauwirtschaft gibt es bereits heute schon viele Anwendungsmöglichkeiten und Softwarelösungen. So agiert zum Beispiel die Baustoffbranche heute schon mehr und mehr mit digitalen Plattformen. Bei der
Baustellenlogistik ermöglicht die Software Lieferungen genau zu platzieren, wenn das Material auf der Baustelle benötigt und verbaut werden muss. Selbst Bestellzeiten können somit schon frühzeitig berücksichtigt werden. Somit kann man Lagerplatz
und Lagerkosten sparen, Arbeitszeit und Personal effizient planen. Gleiches gilt für die Vernetzung von Baumaschinen, die eine effizientere Auslastung ermöglicht. Mithilfe von mobilen Apps können Baufirmen und -zulieferer wichtige Informationen mit ihren Auftraggebern schnell austauschen – vor, während und nach dem Bauvorhaben. Professionelles Kundenmanagement und digitales After Sales Management wird somit
auch in der Bauindustrie Normalität. Unternehmen und Firmen, die in naher Zukunft keine BIM kompatiblen Informationen verarbeiten oder herstellen können, werden einen erheblichen Nachteil erleiden. Unter Architekten ist die Zustimmungsquote mit über 50% bereits wesentlich höher.

 

Bei den großen Baukonzernen ist das Bewusstsein für BIM am deutlichsten ausgeprägt. Durch die zunehmende Planung auf Basis von BIM ergibt sich eine Verschiebung der Entscheidungsstrukturen. Sind es bislang die Bauunternehmen und Verarbeiter, die sich gemäß Lastenheft der Planer und Architekten Baumaterialien von Herstellern ihrer Wahl besorgen, werden früher oder später auch die Planer und Architekten über die Qualitäten entscheiden. Dies führt zu einer bislang nicht gekannten Kalkulationsgenauigkeit, aber auch dazu, dass sich das Bauunternehmen noch weiter zur rein ausführenden Konzernen entwickeln. BIM kann zudem auch die Verschiebung der Bautätigkeit von der Baustelle in die Industrie mit sich bringen. Die Bauzulieferunternehmen werden versuchen, sich in den BIM Datenbanken möglichst mit Gesamtlösungen und Systemlösungen zu platzieren. Durch BIM wird der Direktvertrieb immer stärker. Es wird eine Herausforderung für die Baustoffhandelsunternehmen,
die Chancen von BIM für sich zu nutzen. BIM wird zusätzlich dafür sorgen, dass sich durch die digitalen Dokumentationen die Menge der Produktdaten vervielfacht.

 

Die Baufirmen müssen in der Lage sein, diese Datenflut zu bewältigen. Es gilt die Daten zu analysieren, und gewonnen Informationen positive ein zu setzten. Die Gewinner
der Digitalisierung werden die Unternehmen sein, die frühzeitig eine eigene Digitalisierungsstrategie entwickeln und umsetzen. Das Bauunternehmen der Zukunft lässt sich mit digitalen Tools punktgenau mit Material beliefern, sodass die Kosten für Lagerung und Transport sinken und die Effizienz steigt. Es beschafft sich die Materialien auf elektronischen Portalen und optimiert damit nicht nur die Preise, sondern auch die Zusammenarbeit mit den Lieferanten. Bauzulieferer setzen in der Produktion auf intelligente Maschinen und Applikationen, die ein Netzwerk entstehen lassen, in dem alle
Produktionsprozesse im Voraus geplant und mit höchster Effizienz durchgeführt werden können. Im Marketing und Vertrieb nutzen sie digitale Verkaufs-Applikationen, um Händler und Kunden zu überzeugen; im After Sales-Bereich bieten sie den Kunden neue Service- und Supportleistungen an, welche die Kundenbindung erhöhen. Baustoffhändler bieten effiziente Plattformen an und fördern nicht nur Transparenz, sondern erhöhen auch die Prozesseffizienz für ihre Kunden. Gleichsam nutzen sie die generierten Daten, um ihre Kunden besser zu verstehen und Kundenprofile zu erstellen.


© Autor: Rainer Strauß

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