FORBAU - Arbeitsfeld

BAUSIM



AUSGANGSSITUATION

Der Begriff Planung wird in der Baubranche bisher rein statisch verwendet und beinhaltet lediglich die Erstellung der Bauablauf- und Projektpläne. Eine dynamische Anpassung an die spezifischen Gegebenheiten des jeweiligen Bauvorhabens mit einem hohen Detaillierungsgrad der Ablaufplanung findet meist nicht statt. In der Praxis resultieren daraus oft Engpässe, da Kapazitäten nicht richtig bewertet wurden. Somit entstehen Bauverzögerungen, die nur mit erheblichem Mehraufwand und auch Mehrkosten behoben werden können, um das Bauprojekt fristgerecht fertig stellen zu können.

Ein weiteres Problemfeld in der Praxis ist, dass der Abgleich zwischen dem realen Baufortschritt und dem geplanten Bauzustand laut Plan (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 vorweg 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) dokumentiert 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 Datendokumentation von leistungs- und qualitätsrelevanten Daten durch standardisierte EDV-Hilfsmittel, die entsprechend den Anforderungen der Bauplanung angepasst und weiterentwickelt werden. Die Kernelemente der Forschungsarbeiten gliedern sich wie auf der Rückseite dieses Projektblattes folgend.

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 abgelegten Datensätzen zu generieren. Diese Daten kommen bespielsweise aus der Baustelleneinrichtungsplanung (Ressourcen), dem Baugrundmodell (z.B.Bodengüte als Zeitfaktor für Erdbauarbeiten), dem eigentlichen Bauwerksmodell selbst oder aber aus speziell für das Bauwesen zu entwickelnden Simulationsbausteinen. Die essentielle Schnittstelle stellt selbstverständlich der Projektplan dar, welcher die Komponente der zeitlichen Abhängigkeiten überhaupt erst ins Spiel bringt. Durch den extremen Vernetzungsgrad der Simulation mit anderen Disziplinen wird daher 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 realen Daten der Baustelle für den Soll-Ist-Abgleich vorgehalten werden.

Entwicklung eines bauspezifischen PDM-Systems
Durch die bereits beschriebene hohe Verzahnung der Ablaufplanung und -simulation mit den Plan- und Realdaten ist es eine zentrale Aufgabe des zweiten Teilprojektes, ein speziell für die bauindustriellen Prozesse maßgeschneidertes PDMSystem auf Basis von industriell verfügbaren Standardkompomenten zu entwickeln. Dieses soll einerseits alle relevanten Prozesse und Beteilitgen abbilden, andererseits aber auch die heute im Baualltag verwendeten Datenformate insofern integrieren, als dass die Vision der durchgängigen Datennutzung stets im Fokus der Arbeiten steht.

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 anfallen, stellt ein bedeutendes Arbeitspaket des zweiten Teilprojekts dar. Neben der Überwachung von Baumaschinen hinsichtlich ihrer Einsatzzeiten und Maschinendaten kommt vor allem dem geotechnischen Qualitätscontrolling eine tragende Rolle zu. So sollen z.B.qualitätsrelevante Dokumente hinsichtlich der Bodenverdichtung durch Walzen (FDVK) festgehalten und im zentralen Baustelleninformationsmodell archiviert werden. Ein weiterer Baustein stellt in diesem Kontext auch die baubegleitende dreidimensionale Vermessung dar, hier soll mit Hilfe von stereokamerabestückten Drohnen sowie dem terrestrischen Laserscanning das Fortschreiten der Baustelle im Sinne eines Soll-Ist-Abgleichs geometrisch erfasst werden.

Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Markus Schorr



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01.2008

Ende:
04.2011