Die Digitalisierung der Baubranche ist ein Bereich, der noch viel Entwicklungspotenzial hat. Neue Technologien versprechen, von der Planung über die Errichtung bis zur Wartung alle Prozesse zu optimieren und neu zu gestalten. Im Fokus stehen Faktoren wie die Steigerung der Effizienz und die Senkung von Kosten.
Digitalisierung in der Baubranche: So verändern sich Konstruktion und Bauplanung
Die Digitalisierung in der Baubranche erfasst immer mehr Bereiche. Die Herausforderung ist vor allem, die verschiedenen Berufszweige, die in unterschiedlichen Phasen mit einem Gebäude zu tun haben, miteinander zu vernetzen. Es geht also darum, einen Informations- und Datenaustausch zu ermöglichen.
So ist der Einsatz von Software im Bereich der Konstruktion und Bauplanung keine Neuheit. Bauwerke werden schon lange digital geplant, gezeichnet und berechnet. Was der ersten Generation solcher Bausoftware hingegen fehlt, sind Schnittstellen und Standards, sodass auch andere Gruppen von den Daten profitieren. Dazu gehören die Unternehmen, die das Gebäude errichten, die Versorgungsleitungen legen, Komponenten für den Bau produzieren oder auf eine andere Weise Informationen über das Projekt benötigen.
An diesem Punkt kommt das Building Information Modeling (BIM) ins Spiel. Es handelt sich dabei mehr um ein Konzept als um eine konkrete Lösung. Im Mittelpunkt steht die vernetzte Planung eines Gebäudes. Mit Software für das BIM entsteht ein vollständig virtuelles Modell von einem Gebäude. Dieses Modell ist so ausgelegt, dass es das Gebäude von der Planung über die Bauausführung bis zum Facility Management begleitet. Somit können Unternehmen und Dienstleister in allen Phasen auf das Modell zugreifen, es aktualisieren sowie die Informationen der vorherigen Arbeitsschritte nutzen.
Software für diesen Zweck muss bestimmte Voraussetzungen erfüllen und Funktionen mitbringen. Dazu zählt in erster Linie, dass alle relevanten Informationen gespeichert und verarbeitet werden können. Aus diesem Grund gibt es eine zentrale Wissensdatenbank sowie einen BIM-Manager. Dieser ist für die Zugangsverwaltung verantwortlich und stellt sicher, dass das Modell auch in Zukunft zur Verfügung steht. So benötigt vielleicht ein Unternehmen für die Wartung der Belüftungstechnik in fünf Jahren Informationen über die Position der Lüftungsschächte und die verbaute Technik. Der BIM-Manager kann dann einen Zugang zum Modell bereitstellen.
Weiterhin ist auch die Art und Weise von Bedeutung, wie Informationen verarbeitet und bereitgestellt werden. Ein Konzept mit der zentralen Speicherung in der Cloud ist hier wichtig, um einen schnellen und reibungslosen Transfer von Informationen in alle Richtungen zu ermöglichen. So ist immer eine gemeinsame Datenbasis vorhanden, auf die alle Beteiligten zugreifen können. Das gilt in der Bauphase wie auch später im Management der Immobilie.
Digitaler Zwilling als Konzept für den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks
Die Modelle, die von einem Gebäude im BIM entstehen, werden auch als digitaler Zwilling bezeichnet. Der Name ist passend, da es sich bei dem digitalen Zwilling um ein exaktes Abbild des Gebäudes in virtueller Form handelt. Somit sind alle Details in digitaler Form hinterlegt, und auch jede Änderung wird in das Modell eingepflegt.
Das breite Spektrum an Informationen, das in digitalen Zwillingen gespeichert ist, zeigt sich an einigen Beispielen. Dies beginnt bei präzisen Daten über die Statik des Gebäudes, geht über Wartungsintervalle der Heizungsanlage und reicht bis hin zur Position und Art der Feuermelder sowie die dafür eventuell benötigten Batterien. Das Ziel ist es, dass jeder, der zu einem beliebigen Zeitpunkt eine spezifische Information über das Gebäude benötigt, diese sofort im digitalen Zwilling findet.
Außerdem deckt der digitale Zwilling den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes ab. Die Architekten stellen den Bauunternehmen die Informationen bereit, die sie benötigen, um den Bau durchzuführen. Alle Unternehmen, die in den Bau involviert sind, rufen die Daten selbstständig aus dem BIM-System ab. Die Verwalter, die später mit dem Management der Immobilie beauftragt sind, nutzen den digitalen Zwilling für alle alltäglichen Aufgaben. Das beinhaltet die Planung von Wartungen, die Unterstützung bei der Suche von Fehlern und alle weiteren Aufgaben, die im operativen Facility Management anfallen.
Der digitale Zwilling liefert selbst bei der Sanierung sowie beim Rückbau wichtige Informationen. So profitieren die Unternehmen, die mit diesen Arbeiten beauftragt sind, von Angaben über die vorhandenen Materialien. Das erleichtert die Planung und Ausführung der Sanierung sowie die Entsorgung oder das Recycling der Materialien.
Die Möglichkeiten moderner Simulationstechnik
Ein weiterer Bereich, in dem der Bausektor von der Digitalisierung profitiert, sind Simulationen. Sie basieren auf dem Modell eines digitalen Zwillings. Die moderne Technik bietet inzwischen Optionen für unterschiedlichste Szenarien und Analysen.
Dies beginnt mit der Simulation der Statik, die schon länger von Computerprogrammen durchgeführt wird. Beim BIM wird diese Simulation jedoch mit dem digitalen Zwilling verknüpft. Das ist wichtig, wenn zu einem späteren Zeitpunkt Änderungen am Bauwerk vorgenommen werden. Dann stehen für diese Projekte ebenfalls die ursprünglichen Simulationen mit allen Daten zur Verfügung.
Darüber hinaus bringen moderne Systeme für die Simulation smarte Funktionen mit. Das erlaubt tiefere Analysen, wie zum Beispiel die Erstellung von Bewegungsprofilen oder Verkehrsdaten. Solche Simulationen sind beispielsweise bei der Planung von Straßen, Verkehrswegen, Parkplätzen oder auch Supermärkten von Interesse. Es ist möglich, mit Simulationen präzise Daten zu sammeln und sie bereits in die Planung einfließen zu lassen. Mithilfe solcher Daten lässt sich unter anderem prognostizieren, welche maximale Auslastung im Eingangsbereich eines Einkaufszentrums zu erwarten ist und wann sie eintrifft. Eventuell zeigt eine solche Simulation zum Beispiel, dass die Tiefgarage für ein Wohngebäude, die mit 50 Plätzen geplant wurde, in fünf Jahren nicht mehr genug Kapazität bietet, da die Software einen weiteren Anstieg der Fahrzeuge pro Haushalt prognostiziert.
Der digitale Zwilling ist somit die richtige Umgebung für solche und viele weitere Simulationen, da es sich um ein dreidimensionales Abbild mit allen erforderlichen Informationen handelt. Es fehlen dann nur noch die passenden Algorithmen und der Input, um die Simulationen durchzuführen.
Welche Vorteile bieten Simulationen und digitale Zwillinge in der Praxis?
Die Digitalisierung hat das Potenzial, viele Prozesse im Bausektor effizienter zu gestalten. Richtig eingesetzt bilden BIM, digitaler Zwilling und Simulationen die Grundlage für einen besseren Einsatz von Ressourcen.
Einer dieser Vorteile ist der verminderte Materialeinsatz, da das BIM exakte Angaben zu den benötigten Mengen macht. So zeigt der digitale Zwilling dem Bauunternehmen genau an, welche Materialien in welchen Formen wo benötigt werden. Das geht so weit, dass sogar die präzise Anzahl der Schrauben abrufbar ist.
Simulationen im digitalen Zwilling verhindern Fehler in der Planungs- und Bauphase, die sehr teuer werden können. Im späteren Verlauf der Nutzung zeigen sich die Vorteile der Digitalisierung im Facility Management. Informationen sind jederzeit verfügbar und leicht abrufbar. Es gibt keine Probleme mehr damit, dass Daten nicht mehr vorhanden und erhältlich sein könnten, weil beispielsweise die ursprünglich mit dem Bau beauftragte Firma oder das Architektenbüro nicht mehr existiert.
Somit ist die Digitalisierung in diesem Bereich eine gute Option, um Kosten zu senken, die Bauphase wie geplant zu vollenden und das Gebäude über seine ganze Lebenszeit optimal zu verwalten.
