Ernst & Sohn Special

April 2020A 61029

Bauprodukte digital2020

– Bauprodukt-Hersteller starten Musterprojekt– Manchmal geht es schneller, als es uns lieb ist– Synergien von BIM und Lean Construction Management in der Praxis– Smart Design and Construction (SDaC) – KI in der Bauwirtschaft– Digitales Handwerk – Eine Chance auch für die Bau- und Ausbaugewerke– BIM Ready ohne BIM Modell– Wie passt die ISO 19650 in Bauen 4.0– BIM, Building Lifecycle Management und nachhaltiges Bauen– To disrupt or to be disrupted – that is the question– BIM-Standards für Produktdaten– Das Bauprojekt der Zukunft spielt sich in Datenbanken ab

Die Sicht der Planer

69Ernst & Sohn Special 2020 · Bauprodukte digital

Die digitale Baustelle

Von den konkreten Chancen für die Zukunft der Bauindustrie

ßige digitale Analyse der unterschiedlichsten Bau- und Ma-nagementprozesse.

Die digitale Baudatenanalyse ermittelt Felddaten zu-meist über Drohnenbefl iegungen und wandelt die gewonne-nen Daten mittels Photogrammetrie in 3D-Oberfl ächenmo-delle um. Der so gewonnene Ist-Zwilling der Baustelle ist die Grundlage für Analysen und Vergleiche mit den digitalen Planungsunterlagen. Mehrdimensionale Analysen liefern wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung, Lenkung und Do-kumentation von Prozessen, Qualität und Kostenplanung.

– ii –Datengestützte Entscheidungen – nur mit aktuellen Daten-sätzen!

Zeit spielt immer eine Rolle, so auch bei der digitalen Ana-lyse: Die baubegleitende Baudatenanalyse ist darauf ausge-legt, die dynamischen Prozesse und Veränderungen auf der Baustelle zu dokumentieren und Informationen zum Soll-Ist-Vergleich zeitnah zur Verfügung zu stellen, damit ein rei-bungsloser und verlust-freier Bauablauf sicher-gestellt werden kann.

Wenn Baudaten auf traditionellem Weg er-hoben werden, dauert die manuelle Vermes-sung und anschließende Erstellung von digitalen Geländemodellen oft Wochen, ist kostenintensiv und von einzelnen Personen und Fachkräften abhängig. Im Gegen-satz dazu setzt die digitale Bau datenanalyse auf automati-sierte Drohnenvermessungen und photogramme trische Mo-dellierung. Innerhalb von Stunden nach einer Drohnenbe-fl iegung können die gewonnenen Informationen bereits verarbeitet und analysiert werden.

Die digitale Transformation der deutschen Bauindustrie hat mit der Stufe 3 des Plans des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BVMI) zur Einführung von BIM einen wich-tigen Meilenstein erreicht: Ab 2020 soll BIM bei den Infrastruk-turprojekten des Bundes angewendet werden. Es bleibt abzu-warten, wie und wie schnell sich die Vorteile des BIM-Planens in der Praxis auf breiter Basis einstellen werden. Dennoch, mei-nen wir, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, sich mit den Chancen zu befassen, die sich aus der lange erwarteten und nun greifbaren Digitalisierung für die Bauindustrie ergeben.

Insbesondere die Ausführungsphase von Projekten, also die Baustelle per se, birgt viele weitere Chancen für den Einsatz von digitalen Technologien, die aber noch selten genutzt werden. Obwohl viele Baumaschinen bereits GPS-gesteuert ihre Arbeit verrichten, werden z. B. die Informationen über den jeweiligen Ist-Zustand der Baustelle größtenteils noch traditionell erhoben und ausgewertet. Mit der zukünftig di-gitalen Verfügbarkeit von Planungsdaten in 3D, sprich: BIM-Modellen, ergibt sich die Frage, wie man diesem Da-tensatz nun ein digitales Gegenüber, sprich: einen digitalen Ist-Zwilling der Baustelle, verschaff t.

– i –

Digitale Baudatenanalyse

Wenn sowohl Planungsdaten als auch aktuelle Daten zum Baufortschritt in digitaler Form vorliegen, erwächst daraus ein entscheidendes Potenzial, um Kosten einzusparen und Zeitpläne einzuhalten.

Genau an dieser Schnittstelle setzt die digitale Bauda-tenanalyse an. Sie bietet ein System, um den Baufortschritt zu überwachen und das Projektmanagement von der Vor-planung bis zur Ausführung zu optimieren. Dabei legt sie einen Schwerpunkt auf eine durchdachte und zweckmä-

Der Ist-Zwilling der Baustelle ist die Grundlage für Analysen und Vergleiche mit den digitalen Planungsunterlagen. Mehr-dimensionale Analysen liefern wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung, Lenkung und Dokumentation von Prozessen, Qualität und Kostenplanung.

ANALYSE UND EINBLICKE

n n

DATENERHEBUNG

Kontinuierliche, automatische

Gewinnung von Daten und Bildern mit Hilfe

von Drohnen

Hochladen von Daten und Bildern auf eine

sichere Cloud-Plattform

Automatische Erstellung von

vermessungsgenauen Modellen und Karten

Fortschrittsberichte und Vergleiche mit

Entwürfen oder vorherigen

Baubeständen

Austausch von Datenanalysen,

Erkenntnissen und Prognosen zwischen

allen Projektbeteiligten

Bild 1. Baudatenanalyse von Datenerhebung zu Entscheidungen.

Die Sicht der Planer

70 Ernst & Sohn Special 2020 · Bauprodukte digital

Die Intervalle der Datenerhebung sind flexibel und orientieren sich am Bauvorhaben und Baufortschritt. So können täglich, wöchentlich oder monatlich Befliegungen mit Drohnen durchgeführt und die so gewonnenen Daten-sätze einer Analyse zu unterzogen werden.

Zeit ist auch einer der maßgeblichen Kostentreiber bei Infrastrukturbauprojekten. Projektmanager manövrieren im Spannungsfeld aus Zeit, Kosten und Qualität, und müs-sen ständig die verschiedenen Interessen ausbalancieren. Dieser schwierige Balanceakt kommt schnell ins Wanken,

wenn – wie bei 20 % aller Infrastrukturbau-ten – Zeitpläne nicht eingehalten werden.

Will man eine Bau-stelle effizierter mana-gen, so ist eine verbes-serte Sicht auf den Zeit-faktor, sprich: auf den tatsächlichen Baufort-schritt, eine wichtige

Voraussetzung. Die digitale Baudatenanalyse ermöglicht es, mit automatisierter Unterstützung die erforderlichen Kenn-zahlen für einen effizienten Baustellenbetrieb zu gewinnen.

– iii –Innovationsbarrieren abbauen – eine Herausforderung für viele Unternehmen

Leider gibt es kein Standardrezept, wie man neue digitale Technologien am besten in ein Unternehmen einführt. Die PwC-Studie „Die Digitalisierung der Deutschen Bauindus-trie 2019“ ermittelte, dass ein Viertel der deutschen Bau-unternehmen es vorziehen, BIM auszulagern. Somit spie-len Dienstleistungsunternehmen eine wichtige Rolle, um Innovationsbarrieren in der Bauindustrie abzubauen.

Seit Jahren ist BIM ein wichtiger Bestandteil des Dienstleistungs-Angebotes der Dorsch-Gruppe, einem der größten unabhängigen Planungs- und Beratungskonzerne Deutschlands. 2019 vereinbarte Dorsch eine Partnerschaft mit Datumate, Entwickler der Baudatenanalyse Plattform

DatuBIM. Dorsch konnte so sein Angebot an Digitali-sierungsdienstleistungen von der Planung auf die Projekt-ausführung ausweiten. Solche strategischen Partner-schaften verbinden neue Technologie mit langjähriger Ex-pertise und geben Bauunternehmen einen einfacheren Einstieg in die digitale Transformation. Hinzu kommt, dass die Bereitstellung neuer Technologien als Service dem gravierenden Fachkräftemangel in der Bauindustrie entge-genwirkt.

– iv –Praxisnahe Innovationstrategie – am Beispiel der Deutschen Bahn

Die Deutsche Bahn (DB) setzt seit Jahren auf digitale In-novationen, ob an der Kundenschnittstelle, bei betriebli-chen und administrativen Prozessen, oder bei neuen, da-tenbasierten Geschäftsmodellen. Die Deutsche Bahn legt digitale Transformation als ein Phasenmodell aus, das Raum für Innovationen schafft und parallel laufende Pilot-anwendungen ermöglicht. Um neue Technologien gezielt in das Unternehmen einzuführen und gleichzeitig langfris-tig geplante Strategien zu verfolgen, rief die Deutsche Bahn den Startup-Hub DB mindbox ins Leben.

Seit 2015 ist die DB mindbox aktiv, um innovative Lösungen zu konkreten Problemen zu finden. Ausge-wählte Startups durchlaufen ein drei Monate dauerndes Pilotprogramm, gepaart mit Mentoring und Support durch Experten aus den Fachbereichen. Mit den Pilotprojekten wird überprüft, ob die neuen Technologien den spezifi-schen Anforderungen der DB gerecht werden können.

Als 2017 die DB mindbox das Programm „New Era of Construction Tech“ startete, hatte das Scoutingteam der DB mindbox bereits die umfassende Digitalisierungs-Stra-tegie der Deutschen Bahn im Blick. Als einzige internatio-nale Startup-Firma konnte sich Datumate mit seiner Datu-BIM-Plattform für Baudatenanalyse einen Platz im Pilot-programm sichern und wurde zusätzlich zu zwei weiteren Pilotprojekten eingeladen.

Dieser Phasenplan bei den Pilotprogrammen stellt einerseits sicher, dass mehrere Tochtergesellschaften der

Die Deutsche Bahn legt digitale Transfor-mation als ein Phasenmodell aus, das Raum für Innovationen schafft und parallel laufende Pilotanwendungen ermöglicht. Um neue Technologien gezielt in das Unter-nehmen einzuführen und gleichzeitig lang-fristig geplante Strategien zu verfolgen, rief die Deutsche Bahn den Startup-Hub DB mindbox ins Leben.

Bild 2. 3D-Modell im Vergleich zum Projektplan [Ausschnitt]

Die Sicht der Planer

71Ernst & Sohn Special 2020 · Bauprodukte digital

DB Vorteile aus der neuen Software ziehen können, ande-rerseits gibt es den Start ups die Möglichkeit, sich weiterzu-entwickeln. Designpartnern gleich, begleitete die Deutsche Bahn Datumate von der Beta-Version bis hin zur kommer-ziellen Version der Baudatenanalyse-Plattform DatuBIM.

– v –Digitale Baudatenanalyse auf dem Prüfstand – DB Pilotprojekte mit DatuBIM

In den insgesamt drei Pilotprojekten konnte die Deutsche Bahn die digitale Baudatenanalyse Plattform DatuBIM auf unterschiedliche Problemlösungen hin bewerten.

Für das Bauprojekt Berlin-Gesundbrunnen – Berlin-Karow – Bernau konnten mehrere Anforderungen aus dem Projektmanagement mit der Soft-wareentwicklung adressiert werden. So wurde z. B. die Erstellung eines Projekt-DGMs mit einer Genauigkeit von weni-ger als 2,5 cm über eine Strecke von 3,2 km mit einer Gesamtfläche von 18 ha gefordert, um den Streckenaus-bau von 2 auf 4 Gleise zu überwachen. U. a. wurden bei diesem Projekt auch 6  Eisenbahnüberführungen und ein Bahnhof erneuert sowie die Oberleitungsanlage und Schallschutzmaßnahmen neu errichtet.

Ein Schwerpunkt in diesem Pilotprojekt war es, fest-zustellen, ob die digitale Baudatenanalyse in der Lage ist, die knappen Ressourcen bei den Bauüberwachern für Bahnprojekte effizienter zu nutzen. Ein weiteres Ziel war die kostengünstige Bereitstellung von exakten Baudaten aus der Auswertung von Drohnenbefliegungen.

In enger Zusammenarbeit mit den Verantwortlichen auf DB-Seite erfüllte DatuBIM im mindbox-Pilotprojekt sämtliche Anforderungen. Durch Befliegung mit einer han-delsüblichen RTK-Drohne, gestützt von 106 Bodenkon-trollpunkten, wurde mittels automatisierter Berechnung das geforderte Geländemodell mit einer Genauigkeit von weniger als 2,5 cm erzeugt. Mit automatisierter Bruchli-nien- und Objekterkennung stand das Modell im Projekt-verlauf für weitere aussagekräftige Analysen zur Verfü-gung.

Nach der erfolgreichen Pilotphase mit der DB mind-box wurde von der DB Netz AG ein weiteres Projekt für die Anwendung der digitalen Baudatenanalyse ausgewählt: Das Ausbauprojekt westliche Höllentalbahn Freiburg – Titisee-Neustadt. In diesem Pilotprojekt, das auf 3 Monate begrenzt war, lag der Schwerpunkt auf der Dokumentation

des Baufortschritts sowie die Kontrolle der Erdbewegungen für die genaue Ab-rechnung.

U. a. wurden in diesem Projekt ein Bahnhof erneuert und auf einer Länge von 500 m die Gleise von 2 auf 4 erwei-tert. Hier war das vorrangige Ziel, einen lückenlosen Fortschrittsbericht zu er-stellen. Außerdem wurde ein Soll-Ist-Abgleich für die Lage der Bahnsteigkan-

ten in Bezug auf den Schienenverlauf mittels automatisier-ter Auswertung der Befliegungsdaten durchgeführt. Der Baufortschritt wurde durch 6 Drohnenflüge dokumentiert und die Veränderungen an 6 markierten Querschnitten, mittels automatisierter Auswertungen, zwischen den ein-zelnen Befliegungen festgehalten. Auf diese Weise konnte die Bauüberwachung detaillierte Aussagen über den Bau-fortschritt treffen, ohne täglich vor Ort gewesen zu sein.

Ein Schwerpunkt in diesem Pilotprojekt war es, festzustellen, ob die digitale Bau-datenanalyse in der Lage ist, die knappen Ressourcen bei den Bauüberwachern für Bahnprojekte effizienter zu nutzen. Ein wei-teres Ziel war die kostengünstige Bereit-stellung von exakten Baudaten aus der Auswertung von Drohnenbefliegungen.

Bild 3. Fortschrittbericht zu Errichtung von Fahrleitungsmasten

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Bild 4. Querprofilanalyse in Intervallen zur Dokumentation des Auflastdammes. Quelle: (Abb./Fotos: Datumate)

Aufgrund der erfolgreichen Durchführung dieses zwei-ten Pilotprojektes mit der DB Netz AG wurde Datumate beauftragt, in einem weiteren Pilotpro-jekt die Möglichkeiten der (automati-sierten) digitalen Baudatenanalyse un-ter Beweis zu stellen.

Das Bauprojekt Bahnverlegung Sande soll eine leistungsfähige Bahnan-bindung an Deutschlands drittgrößten Containerhafen si-cherstellen. DatuBIM wurde ausgewählt, um den Fort-schritt beim Bau des Bahndamms zu überwachen und zu dokumentieren. Im Zuge dieses Projekts wurden an dem 6 km langen Streckenabschnitt 4 Brücken errichtet, sowie eine Baustraße von 20 km angelegt.

Auf den Baufortschritt abgestimmt wurden aus jeder Befliegung 2D-Orthofotos und 3D Geländemodelle er-zeugt. Mittels automatisierter Auswertung wurden Volu-menvergleiche angestellt und somit die lagenweise Herstel-lung des Auflastdammes erfolgreich dokumentiert.

– vi –Digitales Bauen, ist Bauen mit Digitaler Baudatenanalyse

Wer den Begriff „Digitales Bauen“ in all seiner Spannbreite verstehen und in die Praxis umsetzen will, sollte nicht bei BIM und digitaler Planung verharren. Obwohl die deut-sche Bauindustrie noch weit von einer durchgehenden Di-gitalisierung sämtlicher Lebenszyklusphasen in Bauprojek-ten entfernt ist, demonstrieren oben angeführte Praxisbei-spiele, dass die automatisierte Baudatenanalyse Lücken im digitalen Bauen schließen kann.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Baudatenana-lyse liefert die erforderlichen aktuellen Informationen für zeitnahe Entscheidungen. Die von Datumate entwickelte

Baudatenanalyse setzt in der Ausführungsphase eines Pro-jektes an und ist grundsätzlich dynamisch ausgerichtet, um

Projektmanager tatkräftig zu unterstüt-zen. Drohnenbilder und deren Verar-beitung zu digitalen Ist-Zwillingen ist dabei nur der erste Arbeitsschritt. Die aussagekräftigen Informationen für wichtige Entscheidungen im weiteren

Projektablauf entstehen aus dem Vergleich von Modellen untereinander und mit der Planung.

– vii –Fazit

Durch die automatisierte Erstellung von Berichten und Datenanalysen spart der Projektmanager wertvolle Zeit, was den Mangel an Fachkräften lindert. Entwickelt als si-chere cloud-basierte Plattform, bringt diese Lösung alle Beteiligten zeitnah auf den gleichen Informationsstand, ermöglicht die gemeinsame Nutzung der Daten, fördert Transparenz und erleichtert so die Zusammenarbeit.

Die Digitalisierung macht Unternehmen zukunfts-fähig und verschafft ihnen einen Wettbewerbsvorteil. Als Partner des erfolgreichen Startup-Unternehmens Datu-mate ist die Dorsch Gruppe bestens vorbereitet, um in der fortschreitenden Digitalisierung im Bauwesen eine Vorrei-terrolle einzunehmen. Wir sind überzeugt, dass die digitale Baudatenanalyse schon bald ein fester Bestandteil des pro-fessionellen Projektmanagements sein wird.

Dipl.-Geophysiker Burkhard Unterstell und Dr. Jad Jarroush

www.dorsch.de; www.datumate.com

Wer den Begriff „Digitales Bauen“ in all seiner Spannbreite verstehen und in die Praxis umsetzen will, sollte nicht bei BIM und digitaler Planung verharren.

Let‘s bring visions to life

Flughäfen • Schiene • Straße • Hochbau • Stadtplanung • Wasser • Umwelt

Wir lassen Visionen wahr werden und schaffen so nachhaltige und lebensnotwendige Infrastruktur für morgen. Bereits seit fast 70 Jahren sind wir eine der größten deutschen Planungsgruppen: Die Dorsch Gruppe. Bauingenieuren, Bauzeichnern, Technikern, BIM-Experten und Architekten bieten wir weltweit eine berufliche Heimat.

Mehr als 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Deutschland und 2.000 Beschäftigte international arbeiten an über 1.000 Projekten pro Jahr in über 40 Ländern.

Uns alle eint die Leidenschaft für spannende Bauprojekte in den Bereichen Flughäfen, Schiene, Straße, Wasser und Umwelt, Hochbau, Stadtplanung und Entwicklungszusammenarbeit.

Unsere Projektlandschaft wächst – wachsen Sie mit!

Dorsch Gruppe Human Resources Landsberger Straße 368 D-80687 München Telefon: (089) 5797-610 www.dorsch.de

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