Der potenzielle Wert des digitalen Lagebilds im Bauwesen - Was bedeutet das für einen Fertigteilhersteller?

Stellen Sie sich vor, die Arbeiter würden beim Betreten einer großen Baustelle immer wissen, wohin sie gehen müssen, was sie zu tun haben und wo sich die benötigten Materialien und Werkzeuge befinden. Die Arbeiter beherrschen zwar ihre Arbeit, aber die Realität sieht so aus, dass sie nur in einem Drittel ihrer Arbeitszeit einen Mehrwert für das Projekt schaffen können. Die restliche Zeit verbringen sie mit der Suche nach ihren Werkzeugen, Materialien und Arbeitsplätzen und versuchen herauszufinden, was sie tun sollen.

In der heutigen digital vernetzten Welt besteht jedoch die Hoffnung auf eine effizientere Arbeit auf der Baustelle. Ein digitales Lagebild kann den Arbeitern angemessenes Wissen über die Orte ihrer Arbeit, Materialien, Werkzeuge, vorangegangene Aufgaben und den aktuellen Arbeitsplan vermitteln, was zu weniger Verwirrung führt und den Zeitaufwand für die Handhabung von Materialien und Werkzeugen verringert, so dass sich die Arbeiter mehr auf ihre wertschöpfende Arbeit konzentrieren können. Das digitale Lagebild verbessert die Produktivität von Projekten auch dadurch, dass Qualitätsprobleme, die auf unzureichende Kenntnisse über den Zeitplan und die richtige Reihenfolge der Tätigkeiten zurückzuführen sind, verringert werden.

Ein digitales Lagebild im Bau?!

Was bedeutet also ein digitales Lagebild? Es bedeutet, dass Informationen über die vergangenen, aktuellen und zukünftigen Projektaktivitäten in einem digitalen und interpretierbaren Format in Echtzeit zur Verfügung stehen. Diese Informationen sind kontextspezifisch, d. h. die verschiedenen Rollen eines Bauprojekts - Bauherr, Planer, Auftragnehmer und Hersteller - werden mit Informationen versorgt, die für sie zu diesem bestimmten Zeitpunkt, an diesem Ort und in dieser Situation relevant sind.

Die derzeitigen Praktiken zur Schaffung eines Situationsbewusstseins bei Bauarbeiten beruhen auf einer Kommunikation von vielen zu vielen mit verschiedenen Methoden, Koordinierungssitzungen, Sitzungsprotokollen, formellen Statusmeldungen der Partner und individuellen Beobachtungen der Arbeiter. Es handelt sich also um eine arbeitsintensive, manuelle Aufgabe, die zu keinem guten Ergebnis führt. Der Versuch, mehrere fehlerhafte, partielle Teile des Situationsbewusstseins durch soziale Prozesse zu mitteln, kann nie zu einer richtigen Antwort führen.

Systematischere und aktuellere Informationen über die Situation würden es den Projektbeteiligten ermöglichen, Entscheidungen auf der Grundlage genauer Daten zu treffen. Infolgedessen könnten die Parteien ihre künftigen Aktivitäten besser planen.

Schaffung der Grundlagen für die digitale Zukunft

Die Vorteile eines digitalen Lagebildes könnten für den Bausektor enorm sein, aber es gibt nur wenige empirische Studien darüber, wie ein digitales Lagebild erstellt werden kann. Wir als Forscher haben damit begonnen, die notwendige Infrastruktur für ein digitales Situationsbild im Bauwesen zu schaffen. Unser Ziel ist es, eine gemeinsame Datenstruktur (die Ontologie) zu schaffen und dann Daten über das geplante Endprodukt, die Materiallogistik, die Ressourcenbewegungen und die Lieferkette aus verschiedenen Quellen - BIM (Building Information Modeling), Simulationen, ERP-Systeme, IoT-Sensoren, Indoor-Positionierungssysteme, Fotos, Punktwolken und Kommunikation vor Ort - zu verknüpfen, um ein Situationsbild in Echtzeit zu erstellen.

Wir untersuchen derzeit, welche und wie Daten zur Erstellung eines Situationsbildes zwischen den Projektparteien ausgetauscht werden könnten, um die Erstellung eines gemeinsamen Situationsbildes zu ermöglichen, von dem alle Projektparteien durch kürzere Projektlaufzeiten, bessere Qualität und weniger Missverständnisse profitieren.

Die Rolle des Fertigteilherstellers bei der Erstellung eines digitalen Lagebildes

Der Fertigteilhersteller spielt eine entscheidende Rolle bei der Schaffung eines digitalen Lagebildes im Bauwesen, das eine Voraussetzung für ein intelligentes Lieferkettenmanagement ist. So kann der Fertigteilhersteller beispielsweise den Zeitplan eines Bauprojekts positiv beeinflussen, indem er auftragsbezogene Produkte just in time auf die Baustelle liefert. Da viele Hersteller von Fertigteilen über fortschrittliche, cloudbasierte ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning) verfügen, können sie in der Praxis Echtzeitinformationen über den Status von Fertigteilen (Konstruktion, Produktion, Lieferung) liefern. Diese Informationen sind für die Bauleiter von entscheidender Bedeutung, da sie ihren Produktionsplan planen. Um eine Just-in-Time-Lieferung zu ermöglichen, benötigt der Hersteller natürlich aktuelle Planinformationen vom Bauleiter.

Die Monteure auf der Baustelle können den Fertigteilherstellern im Gegenzug Informationen über den Einbau des Fertigteilprodukts liefern, z. B. ob das Produkt von guter Qualität war und erfolgreich eingebaut wurde. Aktuelle Daten über die Qualität der Endprodukte auf der Baustelle sind ein wesentlicher Bestandteil des Qualitätsmanagementprozesses in den Fertigteilwerken. Die Informationen über den erfolgreichen Einbau und andere digital interpretierbare Baustellenplandaten können vom Hersteller bei Entscheidungen über die Planung und den Produktionsplan anderer Produkte für das Projekt verwendet werden und ermöglichen so effizientere Produktionsprozesse in den Fabriken.

Daten während des Transports und der Installation können manuell über Smartphone-Apps erfasst werden, oder es kann GPS zur Verfolgung des Transports verwendet werden. Bilddaten können verwendet werden, um die Qualität und den Einbauort zu überprüfen. Mit Drohnen lassen sich beispielsweise genaue Punktwolken von Installationen erstellen, die mit BIM-Modellen verglichen werden können, um etwaige Probleme mit Toleranzen zu erkennen. Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit an Kränen montierten Kameras erzielen, wenn auch mit geringerer Genauigkeit.

Datenzusammenarbeit erforderlich

Die gemeinsame Nutzung von Daten über die Aktivitäten der einzelnen Parteien im Bauwesen ist neu in diesem Sektor und erfordert erfolgreiche Beispiele. Keine Partei möchte geschäftskritische Daten weitergeben, aber die Weitergabe der richtigen Art von Daten kann zu Effizienz im Betrieb und zu Win-Win-Situationen führen.

Wir haben potenzielle Anwendungsfälle identifiziert, in denen genaue Echtzeitdaten bei der Erstellung eines Lagebildes helfen können. Erfolgreiche Anwendungsfälle könnten BIM-basierte Ausschreibungen und Vertragsabschlüsse, BIM-basierte Stücklisten und der Echtzeit-Austausch von Konstruktions- und Produktionsplandaten, einschließlich Transportdaten, sein. Die Sensortechnologie wird eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung von Daten über den Standort von Materialien, Werkzeugen und Arbeitern auf der Baustelle für die Algorithmen spielen, die Informationen für die Entscheidungsprozesse der Projektmanager erstellen können.

Die ermittelten Anwendungsfälle machen technologische, soziokulturelle und wirtschaftliche Veränderungen in den Planungs- und Produktionsprozessen erforderlich. Intelligentes Supply Chain Management ist dynamisch und basiert auf gemeinsamen, verlässlichen Planungs- und Statusdaten, die in Echtzeit von den Prozessbeteiligten geteilt werden. Anstelle von Punkt-zu-Punkt-Datenschnittstellen sind offene und gemeinsam vereinbarte Datenstrukturen für den Informationsaustausch obligatorisch, um ein digitales Lagebild in einem Bereich zu schaffen, in dem sich die Beteiligten von Projekt zu Projekt ändern. Daten aus dem Prozess des Lieferkettenmanagements sollten so automatisch wie möglich erfasst und ausgetauscht werden, um Zeitverzögerungen oder menschliche Fehler zu vermeiden. Die Automatisierung der Fertigteilproduktion könnte dazu beitragen, indem sie automatisch interoperable Statusdaten für Anwendungsfälle im Lieferkettenmanagement erzeugt.

Schließlich erfordert die Datenübermittlung offene Schnittstellen zwischen den Datenverwaltungssystemen der Beteiligten. Es muss also viel passieren, und der Fortschritt könnte einige Zeit dauern, aber die gute Nachricht ist, dass all diese Veränderungen machbar sind. Beginnen wir mit der Umsetzung, Stück für Stück!

Rita Lavikka, Markku Kiviniemi und Pertti Lahdenperä vom VTT Technology Research Centre of Finland sowie Antti Peltokorpi und Olli Seppänen von der Aalto University haben sich mit dem Aufbau eines digitalen Lagebildes im Bauwesen beschäftigt.

Die Untersuchung wird im Rahmen des Forschungsprojekts DiCtion (Digitalizing Construction Workflows) durchgeführt, das von Business Finland und sechs im Bausektor tätigen Unternehmen finanziert wird: Trimble Solutions, Sweco, Ruukki Construction, Fira, Consolis Group/Parma, und Bonava. Trimble Solutions stellt die Software Trimble Connect zur Verfügung, die von den Projektbeteiligten zum Austausch von Dokumenten und BIM-Daten in Echtzeit genutzt werden kann. Fira bietet eine offene Datenplattform an, die Endnutzeranwendungen und IoT-Daten integriert, um ein intelligenteres Lieferkettenmanagement zu ermöglichen.