Fachinformationen

Um einen Überblick über Software, Geräte und Begriffe zu schaffen sind im Anschluss die wichtigsten Begriffe, die gängigste Software, an der THM angebotene Geräte, wichtige Normen, sowie weiterführende Literatur und Internetseiten aufgeführt. Sollten Ihnen Informationen fehlen, können Sie sich gerne an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! wenden.

Begriffe

Wir haben hier die wichtigsten Begriffe der digitalen Transformation im Bauwesen, die den Weg in eine zukunftssichere, effiziente und wettbewerbsfähige Branche vereinfachen, erklärt.

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Digitale Transformation im Bauwesen

Die analogen Bauprozesse: Planung, Bauausführung und Bauüberwachung werden durch digitale Formate ersetzt.
Die digitale Transformation ist ein fortlaufender Veränderungsprozess, durch den mithilfe Automation und Vernetzung die Qualität und Effizienz des Bauens gesteigert wird. Von der Planung über den Bauprozess und die Instandhaltung hin zum Rückbau des Bauwerks sind alle Bereiche von der digitalen Transformation betroffen und müssen für eine sinnvolle (digitale) Kollaboration untereinander gerüstet sein. Ziel ist das Bauen 4.0.

Industrie 4.0 bzw. Bauen 4.0

Weitere Begriffe für „Bauen 4.0“ sind „vernetzte Baustelle“, „Baustelle 4.0“ „Bauwesen 4.0“ oder „Industrie 4.0 im Bauwesen“.
Gemeint ist damit die vierte industrielle Revolution, die durch eine digitale Transformation erreicht wird und hier speziell auf das Bauwesen bezogen ist. Das Ziel ist eine Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette eines Bauwerks. Ermöglicht werden soll das durch den Einsatz neuer Digitalisierungstechnologien und günstiger werdende Datenspeicherungsmöglichkeiten.
Zu den Digitalisierungstechnologien im Bauwesen gehören z.B. 3D-Laser, Bauroboter, der Einsatz von RFID und Mixed Reality und weitere intelligente Baustellenfahrzeuge oder -maschinen (siehe Baustellenlogistik).
Die Vernetzung von Prozessen, Maschinen und Menschen wird mithilfe der genannten und weiteren cyberphysischen Systeme und dem Internet der Dinge, bzw. internet of everything ermöglicht.

Cloud-Computing

Speicher, Rechenleistung und/oder Software werden als Dienstleistung ausgelagert und sind über das Internet abrufbar, so kann direkt auf den Servern von jeweiligen Anbietern gearbeitet werden.
Ermöglicht kollaborative Produktionsprozesse über geteilte Computerressourcen durch die Zeit für Kommunikation reduziert werden kann. Für alle Projektbeteiligten sind die jeweils benötigten und aktuellen Informationen verfügbar.
Der Einsatz mobiler Devices ist ein zentraler Aspekt einer funktionierenden Cloud Computing Lösung, durch die Auslagerung müssen z.B. keine Rechner mit besonders hoher Rechenleistung gekauft werden, stattdessen wird Rechenleistung von einem Cloud-Computing Anbieter als Dienstleitung bereitgestellt.
Drei Mögliche Ansätze von Cloud-Computing
- Software as a service (SaaS)
- Plattform as a service (PaaS)
- Infrastructure as a service (IaaS)

KI - Künstliche Intelligenz

Engl.: Artificial Intelligence (AI)
Maschinen erhalten die Fähigkeit, Daten eigenständig auszuwerten und durch verschiedenste Analysen Probleme zu lösen, bzw. Prozesse zu verbessern. Das System erkennt Muster und entwickelt darauf aufbauend Lösungen.
Im Bauwesen können KIs wie auch in anderen Branchen der Industrie, die Effizienz steigern und Kosten und Zeit einsparen. Der Einsatz ist sowohl bei der Planung von Bauwerken und deren Bauausführungsplanung als auch bei Bauausführung, Bauüberwachung und darauffolgend im Facility Management möglich.
Genauere Beispiele wären der Einsatz von Drohnen bei der Bauüberwachung oder autonome oder halbautonome Baustellenmaschinen, die monotone Arbeitsschritte übernehmen. Durch den Einsatz von KIs wird die Baustelle transparenter und Baufortschritte sind in Echtzeit nachverfolgbar.

Baustellenlogistik / Digitale Lieferverwaltung 

Immer noch wird ein Großteil der Arbeitszeit einer auf dem Bau arbeitenden Person auf der Baustelle durch nicht-wertschöpfende Tätigkeiten verbracht, dazu gehört das Transportieren von Geräten, Werkzeug oder Material und Auf- oder Umräumarbeiten.
Bei einer digitalisierten Baustellenlogistik, bzw. vernetzten Baustelle 4.0 werden mithilfe effizientem und intelligentem Lieferantenmanagement wertschöpfende Tätigkeiten gefördert. Lieferungen können so „just-in-time“ ankommen und insbesondere Maschinen und Baufahrzeuge werden in ihrer Nutzung optimiert. Arbeitszeit in Form von Laufwegen, Absprachezeiten, Suchen von Material oder freien Plätzen und das Führen von Bautagebüchern wird eingespart. Nötige Hard- und Software sind hierbei Smartphones oder Tablets für Mitarbeitende und smarte, miteinander vernetzte Maschinen und Baufahrzeuge, die über Apps oder auch RFID-Technik Informationen untereinander austauschen können. Jede Information kann zudem bei allen am Bau Beteiligten abgerufen werden.
Ein weiteres Tool der Baustellenlogistik und Überwachung ist der Einsatz von Drohnen, diese vermessen Land und ermöglichen es große Baustellen zu überwachen und den Fortschritt aufzuzeichnen.

3D-Laser / Laserscan

Mithilfe 3D-Laser wird das Baugrundstück, bzw. bestehende Gebäude oder Gebäudeteil genau vermessen, Wasserleitungen, Abwasserkanäle und verlegte Kabel können lokalisiert werden, die aufgenommenen Daten werden in die Planungstools geladen und liegen dem Projektmanagement vor.

Baurobotik

Entwicklungen von Baurobotern und 3D-Druckern für den Bau sind Teil der digitalen Transformation, sie können auf unterschiedliche Art den Bauprozess unterstützen.
Dazu zählen Anmischen, Betonieren, Schalungsarbeiten, Qualitätskontrollen, Bauen, Bohren, Transportieren von Material oder Maschinen und weitere Anwendungen.
Mauerroboter können Mauersteine anhand eines 3D-Plans und Lasersteuerung passgenau legen, die Steine werden miteinander verbunden, sodass keine händischen Mauerarbeiten nötig sind. Der Einsatz ist sowohl in der Vorfertigung als auch auf der Baustelle möglich.
Mit 3D-Betondruck lassen sich Rohbauten aus speziellen Betongemischen direkt auf der Baustelle spritzen.
Andere Roboter, die mit einem Scanner ausgestattet sind, können den Ist-Zustand der Baustelle mit dem Soll-Zustand im Planungsmodell abgleichen und aufzeichnen.

IoT - Internet of Things (Internet der Dinge)

Ein Netzwerk physischer Objekte, die über Sensoren, Software und weitere Technologien mit anderen Geräten über das Internet vernetzt sind.
Im Smart Home wird eine digitale Interaktion des Nutzers mit dem Gebäude ermöglicht. Dabei entsteht ein neues Gebäudeerlebnis mit Raum, Hülle und IoT, außerdem Effizienzsteigerung der eingesetzten Ressourcen, wie Heizung, Lüftung, Klimaanlage oder PV-Anlage, Wärmepumpe und Schichtspeicher.
Schon in der Planung können Digitalisierungstechnologien in das BIM Modell eingebunden werden.
Insbesondere in der Baustellenlogistik bietet der Einsatz von IoT großes Potenzial. Baustellenfahrzeuge und Maschinen können über das Internet der Dinge Daten austauschen und so kommunizieren, Informationen über Zustände sind für alle Projektbeteiligten einsehbar, so kann der Einsatzbereich und die -zeit von Maschinen, Fahrzeugen und Mitarbeitenden optimiert werden. Wichtig ist hier auch, dass benötigte Hard- und Software zur Verfügung steht.

Smart City

Art einer digitalisierten Stadt, die Stauminimierung, Parkraummanagement, Optimierung von Energieflüssen und weitere effizienzsteigernde und nachhaltige Möglichkeiten für die Stadt ermöglicht. Informationen werden über verschiedenste Sensorsysteme gesammelt und analysiert, anhand der Ergebnisse, reagieren die Systeme autonom. Essenziell ist die Vernetzung über das Internet Of Everything, über das der Datenaustausch der verschiedenen Quellen stattfinden kann. BIM kann hierbei die Generierung und Verwaltung der Informationen als Asset Management spezifizieren. Ziel ist es Smart Cities und BIM eng miteinander zu verknüpfen.

RFID - Radio-frequency Identification

Diese Technik ermöglicht es, Produkte mit entsprechendem RFID-Chip über elektromagnetische Wellen zu lokalisieren und weiter Informationen abzurufen. Es kann Material überwacht werden und der Verleih von Maschinen vereinfacht werden, insbesondere in der Baustellenlogistik.
RFID bietet viele weitere potenzielle Einsatzgebiete in der Baubranche.

BIM Dimensionen

Wie viele und welche Informationen in einem BIM-Modell hinterlegt sind, lässt sich auf die Dimension des Modells zurückführen.

  • 3D – Visualisierung des Modells in drei geografischen Dimensionen (x, y, z) und mit Attributen hinterlegt. Kollaborative Arbeitsweise möglich.
  • 4D – Raumdimensionen ergänzt durch zeitliche Komponente (terminbezogene Daten). Bauabläufe sind planbar, Termine werden optimiert, der Baufortschritt ist aktuell darstell- und anpassbar. Verringerung von Kostensteigerungen aufgrund von Verzögerungen im Bauablauf.
  • 5D – ergänzt 4D durch kostenbezogene Daten. Kostenschätzung, -planung und -entwicklung sind im zeitlichen Verlauf darstellbar. Budgetverfolgung und -analyse in Echtzeit.
  • 6D – ergänzt 5D durch Nachhaltigkeit und Effizienz. Analyse des Energieverbrauchs in den verschiedenen Lebensphasen eines Bauwerks, Verlaufskosten werden planbar.
  • 7D – ergänzt 6D durch Baubetriebliche Daten; Wartungs-/Betriebshandbücher, Garantie- und Herstellerinformationen, technische Spezifikationen und Kontaktdaten. Ermöglicht ein BIM-basiertes Wartungs- und Instandhaltungsmanagement (Facility Management) für den gesamten Lebenszyklus des Projekts.
  • nD – viele weitere Dimensionen sind möglich, um ein BIM-Modell mit diversen Informationen zu erweitern.

Big Data

Großes schnell generiertes und unsortiertes Datenvolumen.
Daten werden über die Datenerfassung z.B. mittels Sensoren an Digitalisierungstechnologien erzeugt. Diese und weitere Daten über das Kunden- oder Markverhalten, genauso wie Kostenverläufe, etc. können anschließend von intelligenten Anwendungen analysiert und zur Optimierung von Prozessen eingesetzt werden.

Offsite Bau / modulares Bauen

Offsite-Bau bezieht sich auf die Planung, Herstellung, Konstruktion und Montage von Bauelementen an einem anderen Ort als der endgültige Standort des Bauwerks.
Modulares Bauen bezieht sich speziell auf Gebäude, die aus standardisierten Komponenten hergestellt werden.
Bei der Offsite-Bauweise werden möglichst viele Arbeiten in einer Montagefabrik durchgeführt, üblicherweise wird eher mit leichteren Materialien, wie Holz und Stahl in Leichtbauweise gearbeitet, Beton kommt eher weniger zum Einsatz. Die Module, aus denen das Bauwerk besteht, werden anschließend auf der Baustelle miteinander verbunden, die luftdichten Schichten und Dämmung sind schon in der Fabrik miteinander verbunden worden.
Ziele sind eine erhöhte Gesundheit und Sicherheit für Mitarbeiter, optimale Baubedingungen für das Konstruieren der Elemente (Trockenheit, Licht, Wärme), ein geringerer Zeitaufwand auf der Baustelle, somit weniger Wettterabhängigkeit. Außerdem kann die Qualität in der Montagefabrik einfacher kontrolliert werden und Baustoffe können gezielter eingesetzt und recycelt werden.
Wichtig ist eine genaue Planung, insbesondere auch die Terminplanung mit Subunternehmern auf der Baustelle.

Mixed Reality - Virtual Reality - Augmented Reality

Augmented Reality (AR)
deutsch: erweiterte Realität
Computergestützte Einblendung/Überlagerung von Bildern und Videos mit Zusatzinformationen. Die Wirklichkeit wird durch virtuelle Informationen ergänzt.

Virtual Reality (VR)
deutsch: virtuelle Realität
Künstliche Wirklichkeit, die durch Hard- und Software erlebbar wird, die Realität existiert rein virtuell. Typischer Bestandteil von VR ist die VR-Brille, sie ermöglicht das Erleben von Bauwerken vor deren Fertigstellung, Kunden können Immobilien während dem Planungsprozess virtuell begehen.

Mixed Reality bezieht sich auf alles zwischen der reinen Realität und der reinen Virtualität.

buildingSMART

buildingSMART, ist eine nichtstaatliche non-profit Organisation, die sich Anfang der 1990er Jahre unter dem Namen “Internationale Allianz für Interoperabilität (IAI)” gründete, um die Interoperabilität der Softwareprodukte und allgemein die Projektabwicklung durch effiziente Methoden integrierter Informationsverarbeitung im Bauwesen zu verbessern, bzw. effektiver zu gestalten. Teil von buildingSMART sind Firmen, Lehreinrichtungen und Privatpersonen.
buildingSMART verfolgt außerdem die Entwicklung von neutralen, offenen und standardisierten Datenaustauschformaten, spezifisch des Datenformats Industry Foundation Classes (IFC).

IFC

Kurzform für Industry Foundation Classes
Ein herstellerunabhängiges Datenmodell, womit Informationen eines Gebäudes objektorientiert repräsentiert werden können. Geometrien und weitere Informationen von modellierten Objekten, wie Eigenschaften und Bezüge zu anderen Objekten werden gespeichert. Damit ist IFC für jegliche weitere Datenverarbeitung im Lebenszyklus eines Bauwerks geeignet und ist essenziell für den Einsatz von Big Open BIM.
buildingSMART verfolgt die Entwicklung dieses umfassenden und standardisierten Datenformats, bzw. Datenmodells.
Es gibt verschiedene IFC Schema, aktuell sind das IFC 2x3 und IFC 4, wobei IFC 2x3 das im Moment noch weiter verbreitete ist, da BIM Tools IFC 4 teilweise noch nicht unterstützen.
Wann IFC 5 herausgebracht wird, ist bisher noch unklar.