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Teilprojekt 2:
Virtuelle Planung / Baufortschrittskontrolle / Controlling

 

AUSGANGSSITUAtion

Die Planung von Tiefbauprojekten beschränkt sich derzeit zumeist auf die Erstellung von „statischen“ Bauablauf- und Projektplänen. Eine dynamische Anpassung an die Gegebenheiten des jeweiligen Bauvorhabens mit einem hohen Detaillierungsgrad vor allem für kritische Prozesse findet meist nicht statt. In der Praxis resultieren daraus oft Engpässe, da Kapazitäten nicht richtig bewertet werden. Somit entstehen Bauverzögerungen, die nur mit erheblichem Mehraufwand und auch Mehrkosten behoben werden können, um das Bauprojekt fristgerecht fertigstellen zu können.

Ein weiteres Problemfeld der Praxis ist, dass der Abgleich zwischen dem realen Baufortschritt und dem geplanten Bauzustand (Soll-Ist Vergleich) bisher nicht systematisch EDV-unterstützt ist, wodurch diese Tätigkeiten aktuell sehr zeit- und personalaufwändig sind. Dies trifft auch für das Kosten-Controlling und das Qualitätsmanagement auf der Baustelle zu. Die manuell erhobenen Daten sind für eine zeitnahe Steuerung unzureichend, da sie zum Zeitpunkt der Auswertung bereits weitgehend veraltet sind. Es besteht eine permanente Latenz zwischen Plan und Realität auf der Baustelle. Eine schnelle, zeitnahe Steuerung der Bauprozesse ist daher in der Praxis sehr schwierig und bei vielen Projekten nicht durchführbar.

 

ZIELSETZUNG

Ziel dieses Teilprojektes ist es, den gesamten Bauablauf vom ersten Spatenstich bis zur Fertigstellung vorab in einer virtuellen Projektplanung abzubilden. Die Kernelemente der Planung sollen simuliert werden, um die Projektplanung validieren und bei Bedarf anpassen zu können. Zudem soll das Simulationsmodell während der Bauzeit permanent mit dem realen Bauzustand abgeglichen und aktualisiert werden. Hierzu sollen einerseits die Materialströme und die Leistungen auf der Baustelle zeitnah erfasst und in einer zentralen Datenbank (Produktdatenmanagement- bzw. PDM-System) verwaltet werden. Andererseits wird die Baufortschrittskontrolle durch aktuelle 3D-Modelle der verschiedenen Bauphasen ergänzt, um die Realität auf der Baustelle möglichst exakt im Modell widerspiegeln zu können.

 

PROJEKTBESCHREIBUNG

Das Teilprojekt begleitet den gesamten Bauprozess von der frühen Planungsphase über die Produktion auf der Baustelle bis hin zur Dokumentation von leistungs- und qualitätsrelevanten Daten durch EDV-Hilfsmittel, die entsprechend den Anforderungen angepasst und weiterentwickelt werden. Die Kernelemente der Forschungsarbeiten gliedern sich wie folgt.

  • Simulation der Bauprozesse

Die Simulation der Bauprozesse adressiert im Rahmen von ForBAU die dynamische Planung der Abläufe auf der Baustelle. Software-Werkzeuge aus der industriellen Materialfluss- und Fabrikplanung sollen hierzu im Projektverlauf an die Anforderungen der Baubranche angepasst werden, um mit relativ geringem Aufwand modular aufgebaute Simulationsmodelle auf Basis von bereits existieren Datensätzen aus vorgelagerten Arbeitsschritten zu generieren. Diese Daten kommen beispielsweise aus der Baustelleneinrichtungsplanung (Ressourcen), dem Baugrundmodell (z.B. Bodengüte und Massen als Zeitfaktor für Erdbauarbeiten) oder aber dem eigentlichen Bauwerksmodell selbst. Speziell für den Tiefbau vorkonfektionierte Bausteine sollen eine einfache Erstellung des Simulationsmodells ermöglichen. Die essentielle Schnittstelle stellt der Projektplan dar, welcher die Komponente der zeitlichen Abhängigkeiten überhaupt erst ins Spiel bringt.
Durch den hohen Vernetzungsgrad der Simulation mit anderen Disziplinen wird eine verlustfreie und sichere Anbindung des Simulationstools an das PDM-System ein zentraler Aspekt sein, da hier zum einen alle für die Simulation relevanten Ausgangsdaten, zum anderen jedoch auch die Ist-Daten der Baustelle vorgehalten werden. 

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Abbildung: Eingangs- und Ausgangsdaten für die Bauablaufsimulation

 

  • Entwicklung eines bauspezifischen PDM-Systems

Durch die bereits beschriebene hohe Verzahnung der Ablaufplanung und -simulation mit sämtlichen Plan- und den Ist-Daten aus der Bauausführung ist es eine zentrale Aufgabe des zweiten Teilprojektes, ein speziell für die bauindustriellen Ansprüche maßgeschneidertes PDM-System auf Basis von industriell verfügbaren Standardkomponenten zu entwickeln. Dieses soll als zentrale Informations- und Projektplattform alle relevanten Dokumente, Prozesse und Beteiligte unternehmensübergreifend verwalten und so eine durchgängige Datennutzung ermöglichen. Hierzu sind eingehende Untersuchungen hinsichtlich der Eignung von verfügbaren, für die stationäre Industrie optimierten Systeme nötig. Diese müssen mit umfangreichen Anpassungsarbeiten (Customizing) an die spezifischen Anforderungen der Baubranche adaptiert werden.



  • Betriebswirtschaftliches Baustellencontrolling

Um die Ablaufsimulation der Bauprozesse nicht nur von Seiten der Bauzeit, sondern auch hinsichtlich finanzieller Gesichtspunkte bewerten zu können, wird im Rahmen des Teilprojektes ein betriebswirtschaftliches Kennzahlensystem auf Basis von Bau-Standardprozessen erarbeitet. Die Projektsteuerung kann somit nicht nur aus terminlicher, sondern auch aus monetärer Sicht erfolgen. 

  • Leistungscontrolling der Baustelle

Auch die Dokumentation und die Kontrolle von Leistungen, welche auf der Baustelle erfolgen, stellt ein bedeutendes Arbeitspaket des zweiten Teilprojekts dar. Wichtig hierbei ist nicht nur die zeitnahe digitale Erfassung der Einsatzzeiten von Maschinen, Personal und Material, sondern auch die Möglichkeit, diese Daten dem vorab Geplanten gegenüber zu stellen. Ein weiterer Baustein stellt in diesem Kontext auch der baubegleitende geometrische Soll-Ist-Abgleich dar, hier soll mit Hilfe von stereokamerabestückten Drohnen sowie dem terrestrischen Laserscanning das Fortschreiten der Baustelle dokumentiert werden.

 

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Markus Schorr