BIM war nur der Anfang, jetzt kommt Connected BIM

Sensoren gehören zu den preiswertesten Technologien auf dem Markt. Ausgerechnet sie werden einen der weltweit größten Wirtschaftszweige, das Bauwesen, ganz neu definieren.

Sensoren sind simpel. An einem Objekt angebracht messen sie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht, Bewegung oder je nach Bedarf eine andere physikalische Größe. Die GPS-Technologie wirkt ähnlich eindimensional: Durch sie erfahren wir nur, wo sich ein Objekt befindet.

Wenn wir aber beide Technologien mit der 3D-Modellierung kombinieren und in die Cloud verlagern, erhalten wir weit mehr als nur Rohdaten. Plötzlich lässt sich eine Echtzeit-Verbindung zwischen einer ganz realen Baustelle und ihrem digitalen Zwilling in der Cloud herstellen, die uns schier unendliche Möglichkeiten für Effizienzsteigerung und Projektmanagement eröffnet.

Die drei Technologien werden herkömmliche Verfahrensweisen im Bauwesen entscheidend innovieren, denn gemeinsam ermöglichen sie vernetzte BIM: Gebäudedatenmodellierung (Building Information Modeling – BIM) + die Macht der Cloud. Die Weiterentwicklung von BIM-Technologien ist dringend notwendig, da die Bauindustrie zunehmende Herausforderungen bewältigen muss.

Laut der Unternehmensberatung McKinsey & Company „ist die Baubranche reif für einen Umbruch“. Dieser Aussage kann ich mich nur anschließen. Zuerst einmal ist die Baubranche ein riesiger Wirtschaftszweig. Sie erwirtschaftet 6 Prozent des weltweiten Bruttoinlandsprodukts und beschäftigt über 200 Millionen Menschen.

Zu ihren größten Herausforderungen gehören das Wachstum der Weltbevölkerung und deren Abwanderung in die Städte. Aktuell leben 3,5 Milliarden Menschen in Städten. Bis 2050 (In etwa 30 Jahren!) muss in den Städten Wohnraum für weitere 2,5 Milliarden Einwohner geschaffen werden. Zur Deckung dieses Bedarfs müsste man täglich knapp 1.000 neue Häuser bauen – und zwar für die nächsten 30 Jahre.

Leider gehört das Bauwesen zu den Wirtschaftszweigen, die am schlechtesten auf diese Herausforderungen vorbereitet sind. Digitalisierung findet in der Branche bislang kaum statt: Diesbezüglich rangiert der Bausektor laut McKinsey-Bericht nur knapp vor der Landwirtschaft und dem Jagdwesen, da lediglich 1,2 Prozent seines Umsatzes in die Modernisierung von Technologien investiert werden.

Einige Staaten machen den Einsatz von BIM-Technologie zur Pflicht, um Bauprozesse zu straffen und zu modernisieren. In Deutschland zum Beispiel soll das Planen und Bauen mit BIM ab 2020 bundesweit zum Standard werden. Aber beim Einsatz von BIM haben Architekten, Ingenieure und Bauunternehmen die Gesetzgebung längst überholt.

Sie sehen sich dazu veranlasst, weil die Produktivität im Bauwesen dringend gesteigert werden muss. Im vergangenen Jahr berichtete McKinsey & Company, dass umfangreiche Infrastrukturprojekte „für gewöhnlich mit einem Zeitverzug von 20 Prozent und einer Budgetüberschreitung von bis zu 80 Prozent“ fertiggestellt werden.

Aktuell zeichnen sich zwei Trends ab: zum einen die weitere Standardisierung von BIM. Zum zweiten werden viele Branchenführer einiges tun, um ihre Vorreiterrolle in der Nutzung innovativer Technologien beizubehalten.

In den USA, wo Bauunternehmen bislang noch nicht zur Nutzung von BIM verpflichtet sind, investieren sie dennoch beträchtliche Summen in die Technologie. Laut einem 2014 veröffentlichten SmartMarket Report über BIM im Bauwesen gingen Bauunternehmer davon aus, dass der Anteil von Projekten, bei denen BIM zum Einsatz kommt, innerhalb der nächsten zwei Jahre um 50 Prozent zunehmen würde.

Die tatsächlichen Vorteile der vernetzten BIM für unsere Zukunft werden offensichtlich, sobald Menschen begreifen, wie Cloud- und mobile Technologien eine völlig neue Ära der Zusammenarbeit ermöglichen. Heute wird auf Baustellen noch immer vornehmlich mithilfe von Papier kommuniziert. Neben den offensichtlichen Ineffizienzen und enormen Kosten besteht das eigentliche Problem dieser Papierberge darin, dass Bauzeichnungen quasi schon beim Ausdrucken nicht mehr aktuell sind.

Sobald auf Baustellen aber mobile Technologien zur Verwaltung der Zeichnungen genutzt werden – sobald also die Datenerfassung und -aktualisierung kontinuierlich und in Echtzeit geschieht –, besteht sofort viel mehr Transparenz darüber, welches Teammitglied was, wann, warum und wie gemacht hat. Während des kompletten Lebenszyklus des Projekts wird einfach alles direkt in der Cloud protokolliert.

Vernetzte BIM wird außerdem zur verbesserten Steuerung von Risiken bei Bauprojekten beitragen. Gleichzeitig ermöglicht sie Steigerungen bei Effizienz und Qualität. Dank vernetzter BIM können wir enorme Datenmengen erfassen und auswerten und die Ergebnisse dieser Analysen zur Optimierung zukünftiger Projekte nutzen.

Wir könnten z. B. Daten zum Aufdecken von Projektverzögerungen erfassen, die mit den Arbeiten von Elektrikern und Installateuren verbunden sind. Wenn wir den Gründen für diese Verzögerungen nachgehen, stellt sich möglicherweise heraus, dass es bei einer Installation zur Verzögerung kam, weil Material nicht termingerecht geliefert oder das falsche Material bestellt worden war. Vielleicht ist die Arbeit aber auch völlig ordnungsgemäß und fristgerecht abgeschlossen worden, nur hätte jemand vorher noch Bohrlöcher in die Wände setzen müssen. Wenn das nachgeholt werden muss, hat der Installateur seine Arbeit anschließend ein zweites Mal auszuführen. Eine „Verzögerung durch Installationsarbeiten“ kann also sehr unterschiedliche Ursachen haben. Anhand der Daten lassen sich Rückschlüsse für eine bessere Terminierung der Installations- und Elektrikerarbeiten ziehen, damit die entsprechenden Handwerker bei zukünftigen Projekten zum richtigen Zeitpunkt auf die Baustelle beordert – und die Termine für diese Projekte dann auch gehalten – werden können.

Ein weiterer Vorteil der vernetzten BIM: Die digitale Zusammenarbeit ist Türöffner für die Virtuelle Realität (VR). Das mag zunächst verrückt klingen – die praktische Anwendung überzeugt jedoch sofort. Aktuell werden Entscheidungen und Veränderungen zu Prozessen per E-Mail kommuniziert. Stellen wir uns vor, wir könnten einem Bauarbeiter die jeweils erforderlichen Veränderungen auf der virtuellen Baustellenumgebung erläutern. Wir würden zusammen mit dem Bauarbeiter in die 3D-Umgebung eintauchen und dieselben Dinge sehen, statt die vorzunehmende Veränderung umständlich zu erklären oder eine E-Mail zu verfassen. Ich glaube, diese Art der immersiven VR-Erlebnisse wird sich schnell als Kommunikationsstandard durchsetzen, wenn man sie erst einmal getestet hat.

Die Technologie, die BIM völlig neu definieren und in ganz neue Zusammenhänge stellen wird, ist jedoch das Internet der Dinge (IoT). Mit ihm lässt sich das Leistungspotential von Baustellen erschließen. Unter heutigen Bedingungen kann es manchmal schwierig sein, die Beziehungen und Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Menschen, Geräten und Materialien zu überblicken, die – teils auf der Baustelle selbst, teils an anderen Standorten – an einem Bauprojekt beteiligt sind, geschweige denn zu beurteilen, wie effizient sie jeweils sind.

Sind Baustellen erst einmal mit allen möglichen Sensoren ausgestattet sind, werden sie uns verraten, wo Menschen arbeiten, wie Maschinen eingesetzt werden und ob Baumaterialien schon geliefert oder verwendet wurden. Diese Informationen werden komplett erfasst und auf einem Dashboard in der Cloud zusammengefasst. Anschließend können die enormen Datenmengen analysiert werden und uns so aufzeigen, welche Prozesse optimal ablaufen – und welche nicht.

Sobald diese Technologie für eines, zehn, Hunderte oder Tausende Projekte eingesetzt wird, können die Beteiligten besser erfassen, warum manche Projekte erfolgreich verlaufen, während es bei anderen hapert. Und wenn wir noch weiter über den Tellerrand schauen, wird es sogar noch spannender. Etliche Unternehmen (z. B. Redpoint Positioning, Pillar Technologies und Human Condition Safety) nutzen Sensoren zur Erfassung von Informationen und zum Protokollieren menschlichen Verhaltens auf Baustellen.

Die Software Human Condition erkennt nicht nur, wie Menschen Lasten bewegen oder Leitern hochklettern, sondern kann auch analysieren, ob sie diese Tätigkeiten ordnungsgemäß ausführen. Mittels der erfassten Daten kann die Software tatsächlich die Wahrscheinlichkeit ermitteln, dass sich Arbeiter zukünftig verletzen. Dafür berücksichtigt das Programm, ob sie sich zu häufig zu stark oder auf falsche Art und Weise beugen. Wenn man auch diese Technologie wieder mit Zehntausenden Bauarbeitern auf der ganzen Welt einsetzt, lassen sich Verletzungen von vornherein vermeiden.

Haben wir uns erst einmal klargemacht, wie sich diese Vernetzung auf jeden Aspekt einer Baustelle auswirkt – sie ermöglicht Verbesserungen bei Effizienz, Sicherheit und Kosten –, dann stellt sich die Frage gar nicht mehr, ob die Branche diese Richtung einschlagen wird, sondern nur noch, wie schnell ihr die Umsetzung gelingt.