Zukunftsvision

Es geht um Realbedingungen

Prozesse
01.02.2022

In Aachen will man mittels digitaler Informationslandkarte die Baustelle flexibel gestalten und Informationen nicht nur haben, sondern auch nutzen.
rof. Sigrid Brell-Cokcan ist Gründerin und Leiterin des Lehrstuhls für individualisierte Bau­produktion (IP) an der RWTH Aachen und Präsidentin des 2010 gegründeten Vereins Robots in Architecture (RiA).

Egal wie viele Dimensionen BIM mittlerweile abzubilden vermag, Informationen ­müssen oftmals noch immer manuell eingetragen werden. Dank des Forschungsprojekts Internet of Construction könnte dies bald der Vergangenheit angehören, wie Sigrid Brell-Cokcan, Gründerin und Leiterin des Lehrstuhls für individualisierte Bau­produktion an der RWTH Aachen und Präsidentin des Vereins Robots in Architecture, erklärt. Man müsse den Schritt zu einem digitalen Prozesszwilling schaffen. Helfen könnte dabei eine Informa­tionslandkarte, die entlang der Wertschöpfungskette funktionieren soll und soeben unter realen Bedingungen erstellt wird.

Sie arbeiten momentan an dem Forschungs­projekt Internet of Construction, kurz IoC: Was kann man sich darunter vorstellen?

Sigrid Brell-Cokcan: Das IoC-Projekt ist ein hoheitlich gefördertes Forschungsprojekt für die Arbeitswelt der Zukunft, mit dem wir untersuchen, was die Methoden der Industrie 4.0 für die Bauwelt bedeuten können. Vereinfacht gesagt ist es ein Projekt, das die Kollaboration entlang der Wertschöpfungskette von der Vorproduktion bis auf die Baustelle berücksichtigt. Im Endeffekt ist das Ganze als eine Erweiterung der BIM-Systematik zu betrachten. Wir wollen wegkommen von einem digitalen Schatten oder einem digitalen Zwilling, die meistens einfach ein Gebäudemodell beinhalten, hin zu einem digitalen Prozesszwilling, der auch die Prozesse abbildet, die dahinterliegen, sie mit Informationen verknüpft und verteilt.

Dabei spielen viele Lösungen und Produkte unterschiedlichster Anbieter eine Rolle. Kann man diese überhaupt neutral betrachten und nutzen?

Brell-Cokcan: Als Universität sind wir ein relativ neutraler Ort. Dadurch können wir uns sachlich die aktuelle Datenlage, die technischen Möglichkeiten, die Softwareprodukte oder das BIM-Verständnis ansehen, vergleichen, analysieren, evaluieren und validieren. Zusätzlich machen wir das mit realen Bauprozessen. Die Idee ist, sich nicht im digitalen Raum zu perfektionieren, das ist recht einfach. Wir wollen aber die digitale mit der realen Wirklichkeit zusammen­führen. Deswegen fangen wir beim IoC auch mit der realen Wirklichkeit an und versuchen diese dann digital abzubilden. Am Ende soll eine digitale Informationslandkarte stehen, in der alle Prozesse und ­Informationen miteinander verknüpft werden und ersichtlich sind.

Wir wollen weg von einem digitalen Schatten oder einem digitalen Zwilling, die meistens einfach ein Gebäudemodell beinhalten, hin zu einem digitalen Prozesszwilling.

Sigrid Brell-Cokcan

Es geht also auch darum, dieses schwarze Loch zwischen Planung und Ausführung zu füllen, ­sowie Verknüpfungen aufzuzeigen, indem Bauprozesse durchgeführt, analysiert und digital abgebildet werden?

Brell-Cokcan: So kann man es bezeichnen. Wir haben in Aachen einen Reallabor – das ist im Endeffekt eine 10.000m² große grüne Wiese am Campus West, auf dem von Baucontainer inklusive Kommunikationsnetzwerken auch die normale Ausstattung einer 'Baustelle' alles verfügbar ist  –, wo wir einfach alles real ausprobieren. Dabei schauen wir uns immer den Ist-Zustand des Bauprozesses an und überlegen, wie wir diesen aktuellen Zustand durch Digitalisierung oder Informationssammeln verbessern könnten. Dabei geht es uns aber nicht um das Datensammeln an sich, sondern um deren Nutzung. Was wir oft sehen, ist, dass Baufirmen wahnsinnig viele Daten sammeln, dann aber nichts daraus machen. Es gibt keinen Erkenntnisgewinn aus den Erfahrungswerten. Eigentlich sollte jede Firma sich ja denken, das hab ich schon einmal gemacht, was ist dabei gut, was ist schlecht gelaufen und wie mache ich es das nächste Mal. ­Diesen Informationsgewinn gibt es aber nicht.

Wie kann man sich dieses offene, lebende Real­labor vorstellen?

Brell-Cokcan: Das Ganze muss man sich ein ­wenig wie die Bauma in München in einer Daueraus­stellung vorstellen, wo jede Firma die eigenen Innova­tionen über einen gewissen Zeitraum beisteuert. Wir nutzen bzw. testen diese, evaluieren den Prozess und entwickeln ihn – wenn wir die Chance dazu sehen – bestmöglich weiter. Vereinfacht gesagt, haben wir eine Baustelle, auf der wir material- und softwareneutral verschiedenste Demonstratoren erstellen, von denen wir lernen können. Durch unsere Industriepartner haben wir das Glück, Technologien, die schon als Solitär in deren Bauprozessen integriert sind, sowie das Fachwissen des Bauens selber in Form von Bauarbeitern auf unsere Baustelle zu bekommen. Diese Teams bauen den Demonstrator dann mit uns. Es ist einfach ein Unterschied, ob ein wissenschaftlicher Mitarbeiter einen Kran bedient oder jemand, der diesen Job seit 25 Jahren macht. Alleine dadurch würde man die Daten, die Abbildung der Realität, verfälschen.

Egal was man sich bei einem Projekt am Anfang virtuell ausdenkt, es bildet einfach nicht die Realität ab. Und dafür ist diese Baustelle großartig, weil sie uns all diese Unwegsamkeit einfach brutal um die Ohren wichst.

Sigrid Brell-Cokcan

Und wie funktioniert die Umsetzung?

Brell-Cokcan: Bis jetzt haben wir es nie geschafft, von einem Forschungslabor eins zu eins in die Realität zu gehen. Es gibt ganz plakative logische Schritte, die wir dadurch mitberücksichtigen, weil wir diese plötzlich wirklich durchführen. Egal was man sich bei einem Projekt am Anfang virtuell ausdenkt, es bildet einfach nicht die Realität ab. Und dafür ist diese Baustelle total großartig, weil sie uns all diese Unwegsamkeit einfach brutal um die Ohren wichst. Wir stehen jedes Mal da und sagen: Super, das haben wir jetzt nicht berücksichtigt. Was machen wir jetzt? Wir durchleben die Situationen, die Bauarbeiter tagtäglich haben. Wir wollen diese Unwegsamkeit aber nicht gezwungen abbilden, sondern in unserem Modell dafür die Luft lassen, damit es trotzdem noch – unter der Berücksichtigung, dass es adaptive Änderungen in Echtzeit trotzdem geben muss – funktioniert. Je flexibler also diese Informationsnetzwerke in unserer Informa­tionslandkarte sind, umso eher kommen wir zum Ziel, umso realistischer können wir die Realität abbilden.

Sie versuchen also so viele Bautechniken wie möglich unter realen Bedingungen auszuführen, um diese dann digital abzubilden und mit allen anderen Abläufen zu verknüpfen?

Prof. Sigrid Brell-Cokcan ist Gründerin und Leiterin des Lehrstuhls für individualisierte Bau­produktion (IP) an der RWTH Aachen und Präsidentin des 2010 gegründeten Vereins Robots in Architecture (RiA).
Prof. Sigrid Brell-Cokcan ist Gründerin und Leiterin des Lehrstuhls für individualisierte Bau­produktion (IP) an der RWTH Aachen und Präsidentin des 2010 gegründeten Vereins Robots in Architecture (RiA).

Brell-Cokcan: Es gleicht teilweise einem Querschnitt der Anwendungsmöglichkeiten aus Bau­tabellen in real. Wir haben zum Beispiel drei Holz- bzw. Stahlträger, an denen wir eine Vielzahl unterschiedlichster Montagepunkte und Geometrien verknüpft haben – und die jetzt interessanterweise von unseren Zulieferfirmen als Modell zur Ausbildung ihrer Azubis verwendet werden, weil einfach alles ersichtlich ist. Für uns war das wichtig, weil wir daraus auch eine Systematik für das Assistenzsystem eines Roboters in der Vorproduktion entwickeln wollen, der nicht nur einen Knoten kennt. Auch deswegen entwickeln wir Demonstratoren, die all diese Schwierigkeiten und Anforderungen beinhalten, und setzen sie auch in der Ausbildung ein.

Haben Sie schon Schlüsseltechnologien oder -elemente auf der Baustelle identifizieren können?

Brell-Cokcan: Wir haben schon einige Schlüssel­technologien identifizieren können, eine davon ist der Baukran. Er ist vor allem im Rohbau ein Schlüsselelement, weil er dafür ausgelegt ist, schwere Lasten zu heben, das ist uns aber zu wenig. Wir erweitern seine Arbeit nun zukünftig um die des Logistikers. Wir können durch die Maschinendaten ganz genau auslesen, was wann wohin gehoben wurde. So kann ich allein über die Kranbewegungen auf einer Baustelle den Baufortschritt nachverfolgen. In Zukunft sollen diese Daten mit anderen Systemen und Technologien verknüpft und validiert werden, damit am Ende eine eindeutige Aussage über den Ist-Zustand auf der Baustelle möglich ist, ohne dass ein Polier mit Klemmbrett und Zettel über die ganze Baustelle läuft, um Bauteile abzuhaken.

Dies würde insgesamt betrachtet zu einer sehr transparenten Baustelle führen, jeder Ablauf wäre nachvollziehbar, und den Unternehmen würde mit dem Claim-Management eine einkalkulierte Bezugsquelle wegfallen.

Brell-Cokcan: Davon müssen wir ja unbedingt weg. Aktuell werden Preise abgegeben, und 30 Prozent Nachtragsmanagement sind fix einkalkuliert. Zusätzlich wird alles sehr solitär gesehen. Jeder betrachtet nur sich selbst und sein eigenes Feld. Ab dem Zeitpunkt, an dem ich verstehe, dass es ein Netzwerk ist, das gewisse Abhängigkeiten hat, aber eben auch Chancen, gemeinsam Wert zu schöpfen, wird sich vieles ändern. Wir müssen es endlich schaffen, eine Gesamtwirtschaftlichkeitsbetrachtung hinzu­bekommen, und zwar von der verknüpften Wertschöpfungskette.

Ist die Branche schon so weit? Welche aktuellen Ansätze könnten die Entwicklung beschleunigen?

Brell-Cokcan: Im Endeffekt sind die Pain-Points da, alle sagen, so kann es nicht weitergehen. Doch wie diese Veränderung aussehen soll, wird unterschiedlich gesehen. Einen wesentlichen Beitrag dazu werden alternative Verträge leisten. Auch die Schaffung einer Methodik zur Quantifizierung des Wertes von Informationen ist essenziell, den wir in unserem IoC Projekt erstmalig erheben. Dies könnte die Motivation zur Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette noch einmal erhöhen.

Auf dem Campus West baut der RWTH Aachen das Center Construction Robotics (CCR) mit einem europäischen Industriekonsortium die erste Referenzbaustelle in Europa: auf 10.000 Quadratmeter Forschung und Lehre. Sie dient als Reallabor, um neue Bauprozesse, Bauprodukte, vernetzte Maschinen, den Einsatz von Robotern, Softwarelösungen sowie Lehr-, Arbeits- und Kommunikationskonzepte unter realen Baustellenbedingungen erproben zu können.

Von der Baustelle zur digitalen Informationslandkarte

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