Digitale Projektabwicklung im Bauwesen

Architektur-, Ingenieur- und Bauunternehmen stehen vor unzähligen Herausforderungen: Fachkräftemangel, niedrige Gewinnspannen, komplizierte Richtlinien und gewisse Unwägbarkeiten bei der Beschaffung von Baustoffen sind Beispiele für aktuelle Probleme. Dazu kommt, dass Teams immer noch in „Silos“ arbeiten. Das bedeutet, dass Kommunikation und Wissen für andere Projektbeteiligte stark abgeschirmt sind. In der Folge verzögert sich nicht nur die Fertigstellung von Projekten. Auch die Kosten- und Umweltauswirkungen werden heutigen Anforderungen kaum gerecht. Doch die Branche scheint aufzuwachen: Investitionen in neue, technologiegestützte Arbeitsmethoden haben sich im letzten Jahrzehnt mehr als verdoppelt. Wenngleich viele Software-, Hardware- und Cloud-basierte Tools zu diesem Wandel beitragen werden, wird der wirkliche „Gamechanger“ letztlich die Umstellung auf eine vollständig digitale Projektabwicklung sein. Digitalisierte Arbeitsabläufe werden die Zusammenarbeit optimieren und einen nahtlosen Datenfluss während des gesamten Projektlebenszyklus ermöglichen – von der Planung über den Bau und Betrieb bis hin zur Außerbetriebnahme. Seit der Einführung von BIM vor 20 Jahren haben sich digitale Arbeitsabläufe in der Architektur, dem Ingenieur- und Bauwesen mehr und mehr etabliert. Heute nutzen 60 % der Architekten und 51 % der TGA- und Tragwerksplaner die Methode. Bis alle Entscheidungen, die in ein Gebäude oder ein Infrastrukturprojekt einfließen, digital erfolgen können, ist einiges zu tun. Aber der Prozess bietet neben einer steilen Lernkurve auch beste Aussichten auf mehr Effizienz, weniger Risiko, hochwertigere Ergebnisse sowie eine stark verbesserte Kommunikation und Informationszugänglichkeit. Eine ganze Branche verabschiedet sich von ihrer ineffizienten Vergangenheit: ein Stapel Pläne hier, ein paar Handskizzen dort, 3D-Modelle in einem Netzwerk und die Änderungsanfragen des Bauherren in einem anderen. Und am Ende suchte man die nötige Information immer in einer Unmenge an PDF-Dateien. All diese Daten und Informationen werden nicht aufhören zu existieren. Sie werden jedoch in einer einzigen digitalen Umgebung verschmelzen, wo sie jederzeit zugänglich und veränderbar sind. Endlich lassen sich Daten dynamisch und effektiv nutzen.

Was ist mit „digitaler Projektabwicklung“ gemeint?

Wie der Begriff vermuten lässt, handelt es sich bei einer digitalen Projektabwicklung um eine Arbeitsweise, bei der Projekte durchgängig in einem interaktiven digitalen Raum konzipiert, geplant, entworfen, errichtet und betrieben werden, wobei alle Beteiligten auf diesen Raum zugreifen können. Damit sind neben dem Auftraggeber, Architektur- und Ingenieurbüros, Bauunternehmen und Zuliefererunternehmen auch Interessenträger wie örtliche Anwohner gemeint. Die digitale Projektabwicklung revolutioniert nicht nur die direkte Zusammenarbeit während der Planungsphase. Die Methode spielt ihre Vorteile zusätzlich bei der Lenkung, Organisation und Verwaltung von Prozessen im Rahmen des Entwurfs- und Baumanagements aus. So haben die Mitglieder des Planungsteams in der Entwurfsphase zunächst die Möglichkeit, die von ihnen verfassten Planinhalte in einem gesteuerten Prozess und in einem gemeinsamen digitalen Modell zu teilen und kollaborativ zu bearbeiten. Ist das Planungsteam in dieser Phase noch weitestgehend unter sich, kann die gemeinsame Datenumgebung im Entwurfsmanagement auch von nicht direkt an Entwurfsprozessen Beteiligten genutzt werden, um Risiken, Kosten und Sicherheitsaspekte zu steuern und mögliche Stolpersteine für das Projekt zu identifizieren.

Was ist eine gemeinsame Datenumgebung?

Eine gemeinsame Datenumgebung – auch Common Data Environment (CDE) genannt – ist ein zentraler Projektdaten- und Informationsspeicher. Die gemeinsame Datenumgebung ermöglicht den Projektteams von der ersten Idee über den Entwurf bis hin zum Bau und Betrieb eine bessere Zusammenarbeit im Rahmen eines digitalen Prozesses. Die CDE kann 3D-Modelle, Baudokumentation, Projektverträge, Zeitpläne, Nachträge und andere Daten und Informationen umfassen. So lassen sich die im Rahmen des BIM-Prozesses erstellten Daten besser nutzen und gewinnen an Wert. Diese gemeinsame Datensprache ist durchgängig strukturiert und für die Zusammenarbeit in Echtzeit optimiert. Das ermöglich eine datengestützte Entscheidungsfindung und mindert das Projektrisiko. Darüber hinaus verbessert eine gemeinsame Datenumgebung die Kommunikation zwischen den Projektbeteiligten und ermöglicht die digitale Übergabe von Bauwerken als deren digitaler Zwilling. Dadurch verlängert sich die Wertschöpfung des BIM-Prozesses auf die Betriebsphase. Die Autodesk Construction Cloud (ACC) verbindet Workflows, Teams und Daten und bietet Planern und Ausführenden eine gemeinsame Datenplattform mit einer einheitlichen Nutzererfahrung. Selbstverständlich unterstützt die Cloud einschlägige Branchenstandards wie ISO 19650. Von den Unternehmen, die BIM-Methoden einsetzen, geben 80 % an, bereits ebenfalls eine Art der gemeinsamen Datenumgebung zu nutzen. Auf der anderen Seite gibt es noch viel Luft nach oben. Fast ein Drittel der Unternehmen in der Baubranche gibt an, dass keine ihrer Softwarelösungen integriert ist. So verwundert es kaum, dass weltweit noch immer 52 % der Mängel auf schlechte Daten und Kommunikation zurückzuführen sind.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist ein digitales Abbild eines realen Objekts. Dabei kann es sich um ein Gebäude, eine Autobahn, eine Brücke oder verfahrenstechnische Anlagen handeln. Bei diesem digitalen Modell handelt es sich um weit mehr als nur um eine visuelle und geometrische Darstellung eines Objekts. Tatsächlich steckt das Modell voller nützlicher Daten über das Objekt, die neben seinen geometrischen und materiellen Eigenschaften beispielsweise auch Angaben über Zulieferer von Bauteilen und deren Einbaudatum enthalten. Indem sie Bauwerke oder technische Anlagen mit Echtzeitdaten verknüpfen, ermöglichen digitale Zwillinge die Visualisierung, Überwachung und Optimierung ihrer realen Pendants. So lassen sich im digitalen Zwilling beispielsweise der Durchfluss durch ein Rohrleitungssystem oder der Energieverbrauch eines Gebäudes erfassen. Digitale Zwillinge gehen aus dem BIM-Prozess hervor und können durch Kombination mit Technologien wie der künstlichen Intelligenz (KI) oder dem maschinellen Lernen schon heute auf beeindruckende Weise eigenständig Probleme lösen und Was-wäre-wenn-Szenarien simulieren.

Wie Daten zwischen Planungsteams und in der Cloud koordiniert werden

Die Cloud bietet bekanntlich großes Potenzial zur Optimierung der Zusammenarbeit von Teams bei Planungsprozessen. Genau da setzt Autodesk BIM Collaborate Pro an. BIM Collaborate Pro sorgt für ein unabhängiges Arbeiten fernab von örtlichen Netzwerken, VPNs und Netzwerkordnern. Die Projekte können schneller fertiggestellt werden, da deutlich weniger Nachfragen nötig sind und weniger nachgebessert werden muss. Die Software bietet den verschiedenen Akteuren im Bauwesen eine elegante Möglichkeit, Projektinformationen zu organisieren, den Datenzugriff zu demokratisieren und Teams zu vernetzen. Sie verbessert die Projekttransparenz und macht das Co-Authoring in Autodesk Revit, Civil 3D oder Plant 3D nicht nur möglich, sondern auch intuitiv und einfach. Das System setzt in erster Linie auf den schlagenden Vorteil der Cloud: Zusammenarbeit jederzeit und überall. Auf der Baustelle kann das Modell dafür genutzt werden, die fertiggestellten Abschnitte mit dem Bau-Soll zu vergleichen, das durch die Architekten und Fachplaner vorgegeben wurde. Ein weiterer Vorteil kann ausgespielt werden, wenn – wie so häufig – unvorhergesehene Umstände auftreten: die Ausführenden der verschiedenen Gewerke wie Rohbau oder TGA können in diesem Fall das Modell nutzen, um die neue Baustellensituation zu prüfen und die Auswirkungen auf ihre Leistungen frühzeitig abzuschätzen.

Warum ist eine digitale Projektabwicklung heute wichtiger denn je?

Eine digitale Projektabwicklung bietet allen Beteiligten unübersehbare Vorteile. Aus Sicht der Architekten und Ingenieure vereinfacht und verbessert die gemeinsame Entwicklung der Entwürfe mit der BIM-Methode in einem gemeinsamen koordinierten Modell in erster Linie die Zusammenarbeit der Fachdisziplinen. Dadurch können Probleme früher erkannt und Ungenauigkeiten noch vor Beginn der Bauausführung korrigiert werden. Dies wiederum reduziert die Kosten, die sich aus Abweichungen und den damit verbundenen Nachträgen ergeben. Eine digitale Projektabwicklung ermöglicht es den Akteuren, eine proaktive Position einzunehmen, anstatt den Problemen notorisch hinterherlaufen zu müssen. So können die Daten genutzt werden, um die Verantwortung gleichmäßig auf das gesamte Team zu verteilen. Die einzelnen Experten können somit fachspezifische Probleme vorhersehen und lösen. Wenn Daten transparent, durchsuchbar und exportierbar sind, können Teams früher auf Informationen zugreifen, um bessere Entscheidungen zu treffen, die zu einem optimalen Ergebnis führen.

Für welche Herausforderungen bietet sich eine digitale Projektabwicklung besonders an?

• Die Pandemie hat unsere Arbeitswelt radikal verändert. Die Arbeitszeiten sind flexibler geworden und der Arbeitsort hat sich zunehmend vom Büro nach Hause verlagert. Dabei ist die Cloud das Herzstück der digitalen Projektabwicklung, das die neuen Arbeitsrhythmen vorgibt. Die Technologie sorgt dafür, dass die Arbeit nahtlos stattfinden kann, egal, ob sie im Homeoffice, im Büro oder auf der Baustelle stattfindet.
• Vor dem Hintergrund steigender Gehälter und dem allgegenwärtigen Fachkräftemangel und wegen der explodierenden Materialpreise suchen die Bauherren und Betreiber der Projekte händeringend nach Möglichkeiten, mit Effizienz und Produktivität gegenzuhalten.
• Auf der einen Seite werden die Projekte immer komplexer und anspruchsvoller. Auf der anderen Seite sind die Unternehmen der Baubranche gezwungen, für diese Projekte weniger Mitarbeiter einzusetzen. Auch Vertragsbestimmungen und digitale Sicherheitsprotokolle tragen zu einer nie dagewesenen Komplexität bei. Um diesen Bedingungen trotz schrumpfender Arbeitskraft gerecht zu werden, setzen die Unternehmen auf eine gemeinsame Datenumgebung, mit der sich Projekte effizient verwalten und dokumentieren lassen.
• Daraus ergeben sich klare Wettbewerbsvorteile für Unternehmen, die bereits auf eine digitale Projektabwicklung setzen. Zusätzliche Sicherheit für diesen Transformationsprozess gibt der Aufbau wichtiger BIM-Branchenstandards wie ISO 19650. Allein schon, um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Akteure in der AEC-Branche zur digitalen Projektabwicklung übergehen.
• Projekte, die digital abgewickelt werden, können potenziell besonders ressourcenschonend, zeit- und kosteneffektiv geplant und errichtet werden. Eine von Autodesk durchgeführte Umfrage ergab, dass etwa die Hälfte der BIM-Anwender durch die Nutzung digitaler Prozesse den Planungsaufwand und die projektbezogenen Emissionen reduzieren konnte. Dabei gaben 55 % der Unternehmen an, dass ihre Mitarbeiter mit der frei gewordenen Kapazität zusätzliche Aufträge annehmen konnten.

Welche Vorteile bietet eine digitale Projektabwicklung schon heute und was bringt die Zukunft?

Die digitale Projektabwicklung schafft eine Arbeitsumgebung ohne Abschottung, die mehr Interaktion mit den Teammitgliedern und eine kürzere Projektlaufzeit als bei herkömmlichen Arbeitsweisen ermöglicht. Die im Laufe des Projekts gesammelten Daten bieten dem Unternehmen einen Mehrwert. Dieser kann nicht nur im aktuellen, sondern auch bei zukünftigen Projekten genutzt werden.

• Wenn sämtliche Planungsprozesse digitalisiert werden, entsteht die „einzige Quelle der Wahrheit“ (single source of truth). Damit gemeint ist ein dynamisches Modell, auf das alle Teammitglieder zugreifen und das alle überarbeiten können. Anders als bei herkömmlichen Methoden mit fragmentierten Einzelmodellen treten bei der Arbeit in einem gemeinsamen Modell kaum Missverständnisse auf. Das erleichtert die Lösungs- und Entscheidungsfindung und reduziert gleichzeitig das Risiko von Planungsfehlern und Umplanungen.
• Während der Bauausführung können Fehler erkannt werden, bevor Beton gegossen und Stahlträger verschweißt werden. Mit einem gemeinsam genutzten und dynamisch aktualisierten Modell behalten Bauunternehmen die Übereinstimmung mit der Planung fest im Blick.
• Schon nach wenigen Projekten verfügen Unternehmen, die mit digitaler Projektabwicklung arbeiten, über umfangreiche Daten über die Planung und Ausführung der Projekte. Im Vergleich zu analogen Prozessen können sie viel besser nachvollziehen, was gut funktioniert und wo die Stolpersteine liegen. Diese Daten bleiben jederzeit zugänglich. Sie lassen sich für spätere Aufgabenstellungen – beispielsweise bei der Erstellung von besser kalkulierten Angeboten und präzisen Bauzeitenplänen – effektiv nutzen.
• Bei digital abgewickelten Projekten können Architekten, Ingenieure und Bauunternehmen Probleme und Nachfragen automatisch bearbeiten, anstatt sie manuell durchgehen und an die zuständigen Teams weiterleiten zu müssen.

• Mit parametrischen BIM-Objekten können Änderungen an einem Teil des Entwurfs automatische Anpassungen an anderen Bauteilen des Modells bewirken. Damit wird der normalerweise verbundene manuelle Arbeitsaufwand reduziert.
• Laut einer aktuellen Umfrage von Deloitte haben 60 % der Bauunternehmen mit Projektverzögerungen aufgrund von Arbeitskräftemangel zu kämpfen. Auch explodierende Materialpreise sind ein Problem. Entspannung bringt die Umstellung auf eine digitale Projektabwicklung. Mit der neuen Methode lassen sich ärgerliche Nachträge und arbeitsintensive Koordinierungsaufgaben vorrausschauend reduzieren.
• Insbesondere bei öffentlichen Bauvorhaben haben Architekten, Ingenieure und Bauunternehmen nicht nur wirtschaftliche Interessen, sondern auch gemeinsame Ziele. Eine digitale Planung kann die Kommunikation mit Interessenträgern, die nicht an der Planung beteiligt sind, und mit der Öffentlichkeit erleichtern. Dies geschieht beispielsweise durch die Präsentation eines interaktiven Modells im Rahmen einer Gemeindeversammlung.
• Eine digitale Projektabwicklung macht die Planungs- und Bauprozesse klimafreundlicher. So müssen weniger Pläne geplottet und weniger Geschäftsreisen für persönliche Besprechungen unternommen werden.
• Die bei der digitalen Projektabwicklung gesammelten Daten können auch dazu beitragen, den Betrieb der errichten Gebäude oder Anlagen effizienter zu gestalten. Ein präziseres Verständnis der Funktionsweise der Gebäude und Anlagen kann zu effizienteren Wartungs- und Betriebsabläufen nach deren Inbetriebnahme führen.

Die Vision einer vollständig integrierten Zukunft: digitale Projektabwicklung weitergedacht

Die technologischen Möglichkeiten der digitalen Projektabwicklung werden sich umso mehr erweitern, je mehr projektbezogene Daten generiert werden. Voraussetzung ist, dass die Architekten, Ingenieure, Bauunternehmen, Eigentümer und Betreiber lernen, diese zu interpretieren. In dieser Phase wird es nicht mehr nur darum gehen, große Datenmengen zu horten. Vielmehr geht es um die optimale Verwaltung granularer Projekt- und Anlagendaten. Die Trennung zwischen Dateitypen und Plattformen wird aufgehoben und entsprechende Front-End-Schnittstellen werden die Daten stattdessen aus einem umfangreichen Cloud-Informationsmodell abrufen. In dem Maße, in dem sich die Branche bei der digitalen Projektabwicklung von produkt- und dateibasierten zu daten- und plattformbasierten Prozessen bewegt, wird der Wert der Daten weiter ausgeschöpft und die Möglichkeiten der Technologie drastisch erweitert. Eine digitale Projektabwicklung bewährt sich zunehmend und wird in Zukunft für Unternehmen der AEC-Branche unverzichtbar werden. Kein einziger Aspekt, der die Planung, den Bau und die Instandhaltung von Bauwerken betrifft, wird davon unberührt bleiben. Dabei gilt: Der Datenreichtum ist nur dann wirklich wertvoll, wenn die Daten auch genutzt werden. Die digitale Projektabwicklung wird zu besseren Einblicken, schlankeren Abläufen, mehr Transparenz, intelligenteren Entscheidungen und mehr Nachhaltigkeit führen. Das sind gute Nachrichten für alle Akteure.

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Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Redshift, einer Autodesk-Publikation, um Designer, Ingenieure, Architekten und Hersteller zu inspirieren. Haben Sie Lust auf mehr Inhalt? Abonnieren Sie den Redshift-Newsletter. Über den Autor: Theo Agelopoulos ist Vice President der AEC-Sparte von Autodesk und Experte der digitalen Transformation. Er kennt sich bestens mit Themen aus wie CAD, BIM, GIS, Cloud, Reality Capture, Künstliche Intelligenz/Maschinelles Lernen und digitale Zwillinge. Bildquellen: Autodesk, N+P