Swissbau: Digitalisierung elektrisiert Branche
Die Digitalisierung erfasst alle Bereiche des Bauens. Zum Einsatz digitaler Instrumente auf Baustellen gibt es keine Alternative, wie sich anlässlich der Schweizer Bautagung 2017 zeigte. Die Umsetzung der Digitalisierungsstrategie aber fordert Bauunternehmen besonders heraus.
Wie bei allen fast allen Branchen gleicht das Bauhauptgewerbe in Sachen Digitalisierung momentan einer Grossbaustelle. Die Pläne für die sogenannte digitale Transformation sind schon weit fortgeschritten, wie sich an der Schweizer Bautagung 2017 feststellen liess. Der diesjährige Anlass widmete sich den Herausforderungen rund um die «Baustelle 4.0». Auf dem weiten Feld der Digitalisierung müssen alle Bauunternehmen den Weg dorthin finden. Betrachtet wurde die Digitalisierung aus Sicht von Bauunternehmen, der Bauherren sowie Bauführern.
Fazit
Die Transformation läuft noch schneller ab. Mit «BIM to field» können Bauführer und Poliere ihren Wirkungskreis auf der Baustelle erweitern. Die Ausrichtung auf Building Information Modeling (BIM) erfordert eine Reorganisation der Datenflüsse im gesamten Unternehmen. Bauherrschaften betrachten vermehrt den Lebenszyklus eines Gebäudes. Denn Betrieb und Unterhalt verursachen hohe Kosten, was schon bei der Planung berücksichtigt werden sollte.
Den Lebenszyklus betrachten
«Wer nicht mit BIM baut, muss sich erklären können. Als Bauherr muss man BIM einfordern, sonst verprellt man sich selber und die Finanzierer», sagt Jean-Luc Perrin vom Direktionsstab des Felix Platter-Spitals in Basel. Als «Bewusstes Integrales Miteinander» interpretiert er die Abkürzung. Building Information Modeling sei heute auf dem Bau bereits Realität. Bei Forderung nach Berücksichtigung von BIM im Rahmen der Ausschreibung des Gesamtleistungswettbewerbs für das Felix Platter-Spital sei Perrin vor Jahren noch auf Skepsis gestossen. «Inzwischen haben wir ein Modell, das beispielhaft funktioniert.» BIM sei gerade für komplexe Spitalbauprojekte als Konzept und Methode zwingend bei der Entwicklung, Realisierung und Dokumentation – und vor allem für den Betrieb. BIM habe eine eminente Bedeutung für die Effizienz des Bauens. Perrin schätzt, dass bei bewusster Anwendung von «Integralem Miteinander» auf der gesamten Prozesskette die Baukosten um 15 % gesenkt werden könnten.
Doch er sieht neben den tieferen Kosten auch eine Verpflichtung zu mehr Nachhaltigkeit. Das zeige sich bei der Wertschöpfungskette. Bei konsequenter Betrachtung des gesamten Lebenszyklus‘ von Gebäuden nach dem Ansatz «BIM2FIM» liege ein besonderes Augenmerk beim Facility Information Management (FIM). Denn aufgrund der Erfahrung lasse sich sagen: «Die Lifecycle-Kosten entsprechen dem Vierfachen der Basisinvestition.» Beim Felix Platter-Spital müsse man nach den Investitionen in den Bau im Umfang von rund 250 Millionen Franken mit Lifecycle-Kosten von gegen einer Milliarde Franken rechnen. Komme hinzu, dass in den nächsten Jahren in der Schweiz für den Erhalt von Spitalbetrieben hohe Summen aufgeworfen werden müssten.
Allerdings warnt Perrin vor falschen Hoffnungen bei der Anwendung von BIM. «BIM ist nicht Garant für gute Projekte.»
Neue Basis BIM
Nicht alle Fragen könnten mit BIM gelöst werden. Die Anwendung von BIM heisse nicht, dass Baufehler irgendwie kompensiert werden könnten. Vielmehr gehe es bei der Digitalisierung um das Überleben von Unternehmen und um Arbeitsplätze. Er verweist ausserdem auf die grosse Verantwortung gegenüber den Steuerzahlern oder den Aktionären.
Je nach Vertragsmodell könne die Situation bei Bauprojekten in ein Schwarzpeterspiel ausarten, falls während des Baus noch Änderungen vorgenommen oder Fehler behoben werden müssten. In der Regel sei es für die Bauherrschaft nicht einfach, die Pläne bis ins Detail zu verstehen und beim Bauablauf immer die Prioritäten zu sehen. Er bringt eine Analogie ins Spiel: «Als Laie spiele ich mit 15 Planern ein Simultanschach.» Oft sei es als Bauherr auch schwierig, sich aufgrund von Visualisierungen die konkrete Gestalt eines Gebäudes vorzustellen. Oft entsprächen sie nicht dem, was dann am Schluss auch tatsächlich gebaut werde. BIM schaffe auch in diesem Punkt Klarheit. Doch Perrin nimmt auch die Bauherrschaften in die Pflicht. «Dann geht es nicht mehr, dass die Bauherrschaft noch fünf Minuten vor Baubeginn definieren kann, welche Farbe die Fassade haben soll.»
Insgesamt ortet Perrin bei allen am Bau Beteiligten ein Problem bei der Kommunikation. Deshalb sieht er BIM auch als Chance: «Wir müssen das Verhältnis von Auftraggebern und Auftragnehmern sowie Planern auf eine neue Basis stellen.» Das Miteinander von Bauherrschaft, Planern und Ausführenden im Rahmen von BIM bringe nur Vorteile.
«Unsere Digitalisierungsstrategie hat sich bei der Leuthard AG bereits positiv auf die Arbeitsproduktivität ausgewirkt», sagt Roman Stalder. Der Geschäftsführer der Leuthard Bau AG mit 300 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von 150 Millionen schildert die Auswirkungen der konsequenten Ausrichtung auf BIM.
Ausgangspunkt Kosten
Breite Anwendung fanden «BIM to field» und ein digitales Dokumentenmanagementsystem (DMS) im Unternehmen ab dem Jahr 2016. Doch Stalder gibt zu, dass es am Anfang harzte. «Wir mussten durchs Tal der Tränen gehen.»
Auf Basis einer Digitalisierungsstrategie wurde vor drei Jahren mit dem technischen Büro eine spezielle Abteilung geschaffen, die beim Umgang mit Daten als Drehscheibe fungierte und heute von zwei Ingenieuren sowie einem erfahrenen Bauführer geleitet wird. Die Abteilung koordiniert die Anwendungen, führt aber auch Arbeiten für Submissionen und Kalkulationen aus. Dabei zeigte es sich, dass die Baustelle 4.0 ein Überdenken der gesamten Datenflüsse erfordert. Die Leuthard Bau AG verfolgt deshalb zwei Stossrichtungen. Zum einen die richtigen Daten in der richtigen Menge zu den Ausführenden auf der Baustelle bringen. «BIM to field» hatte etwa neue Datenabläufe für die Arbeitsvorbereitung (AVOR) zur Folge. Zum anderen wurden mit der Schaffung eines Dokumentenmanagementsystems (DMS) die Datenflüsse in der gesamten Organisation neu gestaltet. Ziel war es, das papierlose Büro Realität werden zu lassen. Mittlerweile werden die Datenflüsse für die Debitoren- und Kreditorenbuchhaltung über das System abgewickelt, aber auch der gesamte Bedarfsprozess bei der Personalbeschaffung und die Beschaffung im IT-Bereich. Mit dem elektronischen Managementsystem (EMS) wurde auch eine Art elektronische Hauszeitung auf Organisationsstruktur geschaffen. Der Schriftverkehr inklusive Bauakten wird nur noch elektronisch abgelegt. Manipulation der Dokumente beispielsweise wird dadurch praktisch unmöglich. Lediglich Pläne, Werkverträge und Bürgschaften werden noch in Papierform abgelegt. Auch Wochenpläne auf Papier für Poliere und Bauführer sollen schon bald der Vergangenheit angehören.
Zugleich sollen nur so viele Daten wie nötig und so wenig wie möglich zur Baustelle gelangen, damit keine Datenflut entsteht und Bauführer und Poliere oder Maschinisten überfordert. Die Ausführenden garantieren zudem den Rückfluss der Informationen von der Baustelle in die Cloud, wo die Daten vom technischen Büro erneut aufbereitet und für die Weiterverwendung zur Verfügung gestellt werden.
Aufgrund einer Analyse sämtlicher Kostenträger ab einem Wert von 20 000 Franken und einem Inventarwert von 3,5 bis 4 Millionen richtete das Unternehmen das Management der Gerätschaften neu aus. Geplant ist bis Mitte Jahr ein Ausbau des GPS-Flottenmanagements mit der elektronischen Erfassung verrechnungsrelevanter Dokumente im ERP-System. Auch ein infrastrukturbasiertes Pilotprojekt auf BIM-Level 3 mit den mehreren Partnern ist aufgegleist sowie ein Projekt im Bereich der Augmented Reality.
Steuerung der Datenqualität
Die Digitalisierung läuft bei der Leuthard Bau AG in verschiedenen Schritten ab, wobei jeweils mehrere BIM-Levels unterschieden werden. Bei Level 1 erstellt das technische Büro etwa auf Basis von PDF-Dokumenten und zweidimensionalen Plänen 3D-Modelle und stellt die Daten für Vermessungsgeräte und die Maschinensteuerung bereit. Bei Level 2 arbeiten Ingenieure und Architekten am gleichen Modell und reichen die Daten an ausführende Abteilung weiter. Bei BIM-Level 3 nutzen mehrere Planungsteams sowie die Bauherrschaft das gleiche Modell, die dadurch jederzeit eine Übersicht über den Stand der Ausführung gewinnt. Seit dem Strategiewechsel hat das Unternehmen grössere Projekte bereits nach dem neuen Ansatz und auf verschiedenen Levels ausgeführt.
Entscheidend für den Erfolg ist gemäss Stalder die Steuerung der Datenqualität. «Die höchste Datenqualität weisen unsere internen Projekte auf, wobei das Baumanagement als eine Art Taktgeber fungiert. Dieses gibt den Planern jeweils die BIM-Richtlinien vor. So haben wir die beste Datenqualität», sagt Stalder. Externer Daten werden bereits in der Submissionsphase nach bestimmten Richtlinien angefordert, was die Zusammenarbeit mit Bauherrschaft und Partner verbessert. Alle Daten werden im technischen Büro Bau aufbereitet und etwa für die Maschinensteuerung, für den Einsatz von Drohnen, für Totalstationen und Messgeräten bereitgestellt.
Eine konkrete Anwendung ist die Ausführungskontrolle bei der Deponie «Babilon» im aargauischen Freiamt, wo erste Vorbereitungsarbeiten im September 2017 durchgeführt wurden (der eigentliche Betrieb ist für diesen Frühling vorgesehen). Der autonome Überflug einer Drohne nach elektronisch vordefiniertem Aufnahmeperimeter soll sämtliche deponierten Chargen erfassen, sodass später deren Lage nachvollzogen werden kann.
Eine Kamera der neuesten Generation, die an einem Kranausleger befestigt ist, fotografiert die Baustelle täglich von einer bestimmten Position aus. Die Daten – aufgrund der Genauigkeit der Kamera lassen sich sogar Masse abgreifen – können danach für sämtliche Projekt genutzt werden. So lässt sich etwa kontrollieren, ob der Elektriker die Installationen am richtigen Ort vorgenommen.
Bei einem weiteren Projekt kommt auch die Hololense von Microsoft zum Einsatz, beispielsweise zur optimalen Positionierung von Kränen. Zu den Herausforderungen gehört laut Stalder unter anderen die Handhabung der Daten. Und er stellt klar: «Wir wollen die Datenhoheit haben.»
Eigene Lösung für Grossprojekt
Für Daniel Huwiler, Vorsitzender der Strabag AG Schweiz, hängen Lean Construction und BIM zusammen. Dabei gelte es, die Prozesse von innen her zu gestalten. «Der BIM.5D-Ansatz kann Interesse wecken für die Digitalisierung», sagt Huwiler. Die Methodik ermögliche eine höhere Qualität von Bauprojekten sowie mehr Sicherheit bei Kosten und Terminplänen. Neben BIM müssten die Mitarbeitenden auch für Lean Contruction oder Prozesse gewonnen werden. Allerdings liege das Interesse bei den Ausführenden oft vor allem beim Tagesgeschäft. Die Strabag hat bereits 2001 erste BIM-Projekte lanciert. 2015 erfolgt die Managemententscheidung zur beschleunigten Entwicklung und Einführung von BIM.5D bei der Strabag. Ein digitales Instrument, das neben dreidimensionaler Parameter auch die Kosten und die Zeit berücksichtigt.
Umfassend setzte die Strabag BIM bei einem Gebäude der Siemens Schweiz ein. Beim Bauprojekt mit einem Auftragsvolumen von knapp 107 Millionen Franken gehörte die Anwendung von BIM zum Pflichtenheft. Neben den Submissionsplänen mussten noch die Ausführungspläne erstellt werden. Zudem mussten Auftraggeberinformationsanforderungen (AIA) berücksichtigt werden. Die Strabag hat verschiedene Marktlösungen evaluiert. Da keine marktgängigen Applikationen den Anforderungen des Unternehmens entsprachen, fiel der Entscheid eine interne Lösung zu erarbeiten. «Die zentrale Technik bei der Strabag hat dann das Knowhow geliefert», sagt Huwiler. Stand von der Vergabe bis zum Baubeginn gut ein Monat zur Verfügung. Mit im Team war auch Marc Stephan, BIM Manager bei der Strabag AG Schweiz. Entstanden ist als BIM-Lösung eine Modellierungssoftware zur Darstellung der Prozessabläufe. Für die einzelnen Fachplanungsdisziplinen wie Gewerke Architektur, Fassade, Klima, oder Elektroinstallationen werden Fachmodelle erstellt. Definiert sind ebenfalls ein BIM-Abwicklungsplan, der auch eine Kollisionsmatrix enthält, sowie die Verantwortlichkeiten. Die Lösung umfasst neben der Visualisierung des Bauablaufs im Rahmen eines Soll-Ist-Vergleichs auch ein Raumbuch sowie und einen Anlagekataster. Mittels einer Autodesk-Lösung können schliesslich Projekt- und Bauleitung mit mobilen Endgeräten oder Rechner auf die Modelle zugreifen, Masse einsehen oder 3D-Schnitte erstellen.
Bauführer müssen Datenabläufe verstehen
«BIM to field» stellt auch andere Anforderungen an Bauführer und Poliere. Der Bauführer muss kein Programmierer sein, aber er sollte Kenntnis der Datenabläufe haben, damit er sie auch optimal nutzen kann», sagt Roman Stalder. Die händische Tätigkeit sei weiterhin gefragt, doch seien Ausführende mit BIM künftig vermehrt in den konstruktiven Bauprozess eingebunden. «Sein Wirkungsradius wird sich vergrössern», prognostiziert Stalder. Und: «Wegen der interdisziplinären Aufgaben wird ab BIM-Level 2 die Teamarbeit noch wichtiger.» Seiner Ansicht nach wird BIM künftig nicht nur bei öffentlichen, sondern auch bei privaten Submissionen wichtiger.
